頁巖氣對烯烴格局的影響

頁巖氣對全球烯烴格局的影響嚴樂平全球頁巖氣產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展正迅速改變著世界能源和化工產(chǎn)業(yè)格局，成為全球廣泛關(guān)注的熱點問題，全球烯烴產(chǎn)業(yè)格局面臨變革，需要重新審視未來頁巖氣對能源結(jié)構(gòu)和化工產(chǎn)業(yè)格局的深遠影響。一、美國頁巖氣的發(fā)展頁巖氣是一種非常規(guī)天然氣，非常規(guī)天然氣資源包括煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣等。頁巖氣是以吸附和游離方式賦存于頁巖和泥巖地層及其夾層中的天然氣。頁巖氣較常規(guī)天然氣開采難度大，經(jīng)過30多年頁巖氣開發(fā)，逐步形成了成熟可靠的開采技術(shù)。頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)受益于本世紀初勘探開采創(chuàng)新技術(shù)的成功應用。美國最早涉足頁巖氣的MitchellEnergy&Development公司在極低經(jīng)濟效益的情況下持續(xù)投入了17年開發(fā)頁巖氣項目。2002DevonEnergy公司收購了Mitchell公司，并成功地把水力壓裂和水平井技術(shù)結(jié)合在一起。2003年首先在德克薩斯州的Barnett成功實現(xiàn)了水平井開采，隨后Barnett頁巖氣井經(jīng)驗推廣到多個盆地，推動美國大量中小企業(yè)投資開發(fā)頁巖氣。水力壓裂、水平井、微震監(jiān)測是最為關(guān)鍵的頁巖氣大規(guī)模經(jīng)濟開采技術(shù)。90%以上的頁巖氣井，需要采取水平井、液壓多段壓裂增產(chǎn)措施,將大量水、沙土、化學助劑等注入地下，破碎巖層，溝通天然裂縫，提高儲層倒流，使頁巖氣滲出進入氣井。裂縫的發(fā)育程度是頁巖氣運移聚集、開采的主要控制因素之一，水平井比傳統(tǒng)的垂直井具有無可比擬的優(yōu)勢，水平井與頁巖層中裂縫相交機會大，明顯改善儲層流體的流動狀況。水平井產(chǎn)氣量大，產(chǎn)氣成本低。據(jù)EIA最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，世界頁巖氣資源豐富。全球頁巖氣可采資源量為187萬億m3，其中北美地區(qū)擁有55萬億m3，亞洲擁有51萬億m3，非洲擁有30萬億m3，歐洲擁有18萬億m3，全球其它地區(qū)擁有35萬億m3。技術(shù)可采資源量排名前11位國家是中國、美國、阿根廷、南非、墨西哥、澳大利亞、加拿大、利比亞、阿爾及利亞、巴西和波蘭。這11個國家技術(shù)可采頁巖氣資源總量占全球的81.5％。美國可采儲量超過24萬億m3，中國可采儲量為36萬億m3，儲量相當可觀。美國頁巖氣產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。1999年美國頁巖氣年產(chǎn)量達到112億m3，過去二十多年里美國頁巖氣產(chǎn)量超過20倍增長，賓夕法尼亞州、路易斯安娜州和德克薩斯州的現(xiàn)有頁巖氣儲量全部進入生產(chǎn)階段。2012年美國頁巖氣產(chǎn)量達到2653億m3，占美國天然氣總產(chǎn)量34%，預計到2035年，頁巖氣產(chǎn)量比將提高至49%。目前美國有8000家油氣公司從事頁巖氣開發(fā)，85%的頁巖氣由中小公司生產(chǎn)，新儲量還在不斷發(fā)現(xiàn)中。美國主要六大頁巖氣田其中的Barnett、Fayetteville、Woodford頁巖氣產(chǎn)量保持相對穩(wěn)定，Marcellus、Haynesville、EagleFord頁巖氣產(chǎn)量將大幅增長。2012年六大頁巖氣田產(chǎn)量分別是：Haynesville-692億m3、Marcellus-651億m3、Barnett-491億m3、Fayetteville-287億m3、EagleFord-184億m3、Woodford-118億m3。美國頁巖氣未來將成為美國天然氣主要來源，頁巖氣產(chǎn)量的逐漸上升將成為彌補美國天然氣缺口最主要的貢獻因素，大幅降低天然氣進口依賴度。2011年美國天然氣凈進口比重降到8%，從2005年的進口天然氣179億m3下降到2011年的不足100億m3。美國本土天然氣的價格優(yōu)勢和天然氣供應量增長速度遠遠高于需求，導致擴大美國天然氣出口勢在必行，2020年美國有望成為天然氣凈出口國。美國能源部正在審核至少19個新增液化天然氣LNG終端的建設(shè)申請，Cheniere能源公司位于路易斯安那州的液化天然氣出口項目2011年5月獲得許可，可以向日本等出口天然氣。美國能源部5月17日又批準得克薩斯州一個天然氣出口項目，準許弗里波特液化天然氣終端每天出口約3960萬m3液化天然氣，為期20年。這是奧巴馬政府時隔兩年再次放行這類項目，預示美國能源貿(mào)易政策將做出重要轉(zhuǎn)變。日均出口將超過7億m3的天然氣，相當于美國國內(nèi)天然氣消費量的三分之一以上。頁巖氣的成功開發(fā)，改善了美國的能源供需結(jié)構(gòu)，提高了能源自給水平，使美國能源安全得到強有力的保證。美國頁巖氣化工的發(fā)展美國在頁巖氣中分離出大量凝析液NGL。凝析液NGL的主要成分為乙烷、丙烷，分別經(jīng)裂解和脫氫后，即可分別獲得乙烯、丙烯。不同地質(zhì)構(gòu)造、不同區(qū)塊頁巖氣中甲烷、乙烷、丙烷組成差別較大（見下表）。甲烷、乙烷、丙烷是頁巖氣化工的三種最基礎(chǔ)的原料，由此構(gòu)成了頁巖氣化工產(chǎn)業(yè)鏈。以Marcellus（賓夕法尼亞州）頁巖氣井田為例，2012年產(chǎn)量651億m3，以深冷分離90%收率計，可分離出乙烷66億m3。以Barnett(德克薩斯州)頁巖氣井為例，2012年產(chǎn)量491億m3，提供了充足的乙烷原料。以深冷分離90%收率計，可分離出乙烷35億m3，丙烷10億m3。頁巖氣開采后凝析液的深冷分離為頁巖氣化工提供了充足的乙烷、丙烷原料供應。頁巖氣井C1,Vol%C2,Vol%C3,Vol%Marcellus（賓夕法尼亞州）179.416.14.0282.114.03.5383.812.03.0495.53.01.0Barnett（德克薩斯州）180.38.12.3281.211.85.2391.84.40.4493.72.60Haynesville（路易斯安娜州）平均含量只有0.1%Antrim（密歇根州）127.53.51.0257.34.91.9377.54.00.9485.64.30.4Fayetteville（堪薩斯州）平均含量1.0%NewAlbany（印第安納州）187.71.72.5288.00.80.8391.01.00.6492.81.00.6美國頁巖氣在勘探開采技術(shù)上的突破使頁巖氣產(chǎn)量激增，并且開采技術(shù)日益成熟促使天然氣開采成本下降，帶來充裕且具有明顯價格優(yōu)勢的天然氣資源。天然氣供應量大于美國國內(nèi)需求，同時受制于LNG出口設(shè)施建設(shè)周期尚需時日，以及造成供求關(guān)系失衡，使美國天然氣價屢創(chuàng)新低。由2008年的近9美元/BTU下降到2012年的2.78美元/BTU。目前油氣價格比（油價指每桶WTI價格，天然氣價格為每百萬英熱單位的價格）已經(jīng)超過30:1，以美國化工理事會（ACC）的評估結(jié)果，油氣價格比在7:1以上時，輕質(zhì)組分為裂解原料相比石腦油為裂解原料具有一定的成本優(yōu)勢。美國乙烯生產(chǎn)商可以從頁巖氣中獲得相比石腦油成本低得多的乙烷，擁有具有價格優(yōu)勢的乙烷、丙烷原料，使美國石化競爭力得以強勁復蘇。同時頁巖氣開發(fā)使美國NGL產(chǎn)量快速增長，現(xiàn)行乙烷、丙烷價格從全球范圍內(nèi)對美國有利，美國將成為乙烷和丙烷的凈出口國，乙烷、丙烷出口量將明顯上升。特別是未來將有可觀數(shù)量丙烷出口至中國。預計2014年美國丙烷出口量將達到350萬噸。將成為中國沿海大批新建丙烷脫氫項目的丙烷原料供應來源之一。頁巖氣的開發(fā)使美國乙烯原料進一步輕質(zhì)化，美國很多用重質(zhì)原料生產(chǎn)乙烯的裝置，轉(zhuǎn)而使用更加輕質(zhì)的乙烷原料，2005年美國乙烯原料中石腦油所占比例約為19%、乙烷占45%，2011年石腦油這一比例降到5.7%、乙烷占70%，預計2015年石腦油占比將下降到2.7%。2012年我國乙烯產(chǎn)能達到1700萬噸，乙烯原料以石腦油為主，石腦油占64%，加氫尾油占10%，輕柴油10%，原料構(gòu)成在未來不占成本優(yōu)勢。歐洲乙烯裂解石腦油原料占比也高達59.7%。亞洲和歐洲乙烯生產(chǎn)企業(yè)的成本隨著石腦油成本的上升而增加。中東乙烯產(chǎn)能2500萬噸，裂解裝置原料中乙烷、丙烷、丁烷占比高達77%，具備較強的成本優(yōu)勢。未來作為裂解原料的石腦油需求將繼續(xù)遞減，世界乙烯原料繼續(xù)向輕質(zhì)化、多元化發(fā)展，乙烯裝置原料輕質(zhì)化是必然趨勢。美國頁巖氣革命重新定位能源化工的競爭格局，頁巖氣革命改變?nèi)蛳N原料路線，頁巖氣的繁榮推動了顯著的成本優(yōu)勢，使北美天然氣生產(chǎn)乙烯成本顯示出了與歐洲和亞洲以石油基為原料生產(chǎn)相比更大的優(yōu)勢，僅次于中東地區(qū)的石化行業(yè)，處于全球乙烯生產(chǎn)成本曲線的低端。頁巖氣的發(fā)展正在推動美國基礎(chǔ)化工生產(chǎn)成本的結(jié)構(gòu)性變化，美國現(xiàn)行的天然氣和乙烷、丙烷價格使美國的乙烯、丙烯生產(chǎn)成本在全球范圍內(nèi)有明顯優(yōu)勢。高利潤已經(jīng)使美國乙烯進入高開工率，北美乙烯開工率將達到90%以上，亞洲和歐洲僅為70%左右。預計未來美國頁巖氣產(chǎn)量仍將大幅增長，隨著頁巖氣勘探開發(fā)進程不斷加快，將會有更多頁巖氣用作化工原料，全球大型乙烯生產(chǎn)商將北美作為未來五年的產(chǎn)能擴張中心，趁勢進行產(chǎn)能擴建。爭取將低氣價轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)略優(yōu)勢，擴大業(yè)務覆蓋。過去兩年，美國化工領(lǐng)域已經(jīng)宣布了逾50個新建項目，以利用頁巖氣和凝析液供應充足且具有價格優(yōu)勢所帶來的競爭優(yōu)勢。迄今為止，陶氏化學、殼牌、南非沙索、臺塑、雪佛龍菲利普斯化學、CP化學、利安得巴塞爾、英力士等都提出了利用廉價天然氣建設(shè)大規(guī)模的裂解項目的建設(shè)計劃，旨在有效利用美國頁巖開發(fā)所帶來的廉價天然氣資源。北美新建乙烯裝置項目大多在2016~2017年投產(chǎn)，總計新增乙烯年產(chǎn)能900萬噸，2017年美國乙烯產(chǎn)能將達到3500萬噸。美國頁巖氣凝析液中丙烷的大量產(chǎn)出也促使利用廉價丙烷原料建設(shè)丙烷脫氫（PDH）項目大量開工，已有7套在建，將在2015年陸續(xù)投產(chǎn)，未來規(guī)劃的還有3套。已在建的有EnterpriseProducts公司的75萬噸/年、陶氏化學的75萬噸/年、臺塑公司的60萬噸/年、威廉姆斯公司的45萬噸/年、PetroLogistics公司及Ascend公司的丙烷脫氫裝置。隨著中東、美國裂解原料的輕質(zhì)化，美國頁巖氣凝析液中乙烷裂解制乙烯的大規(guī)模應用將造成產(chǎn)品分布變化，乙烷裂解所產(chǎn)C4、芳烴產(chǎn)率較低，C4、芳烴產(chǎn)量增長將放緩，未來可能導致C4、芳烴資源供應緊張。例如美國乙烯裂解原料大量改用乙烷后其裝置丁二烯產(chǎn)品收率已從2004年的8%降至2013年的4.7%，世界范圍內(nèi)丁二烯與乙烯比率呈下降趨勢。因此未來煤制烯烴項目中C4產(chǎn)品的綜合利用和煤制芳烴（MTA）技術(shù)的推廣應用值得關(guān)注，將有望彌補因頁巖氣化工大范圍推廣后造成的C4和芳烴結(jié)構(gòu)性供應短缺，并因此獲得較好的投資回報。目前頁巖氣原料供應優(yōu)勢和成本優(yōu)勢繼續(xù)向化工產(chǎn)業(yè)鏈縱深傳導。繼美國乙烯、丙烯項目大規(guī)模建設(shè)或重啟后，甲醇、化肥和氯堿產(chǎn)業(yè)也將從頁巖氣革命受益。北美地區(qū)新宣布的氮肥項目有8個之多。隨著頁巖氣革命帶來的天然氣發(fā)電價格下降和充足乙烯供應，美國氯堿產(chǎn)業(yè)電力成本和乙烯原料成本大幅下降，使產(chǎn)品競爭力大大提升，PVC全球市場份額將進一步擴大。北美甲醇產(chǎn)業(yè)逐步復蘇，南路易斯安娜甲醇公司、梅塞尼斯公司、塞拉尼斯公司、利安德、G2X公司等相繼宣布在德克薩斯州、路易斯安娜州新建或重啟甲醇裝置計劃，預計到2017年北美地區(qū)甲醇產(chǎn)能將持續(xù)增長達到800萬噸/年。頁巖氣的開發(fā)為美國帶來了可持續(xù)的、穩(wěn)定且低價的天然氣供應，導致天然氣發(fā)電成本大幅下降，相比燃煤發(fā)電具有成本優(yōu)勢，為分布式能源市場的發(fā)展提供了良好的條件。發(fā)電成本的下降引發(fā)電價明顯降低。同時天然氣是一種清潔、高效的化石能源，天然氣中幾乎不含硫、粉塵及其他有害物質(zhì)，其燃燒產(chǎn)生的SO2、NOX和溫室氣體極少。作為清潔能源，燃燒同等單位熱值的天然氣，其溫室氣體排放量比煤炭少43%，比石油少28%，對環(huán)境的友好度等同于可再生能源，較傳統(tǒng)化石燃料碳排放相對較小，是解決全球能源與環(huán)境問題的最現(xiàn)實選擇。綜合考慮頁巖氣帶來的發(fā)電成本優(yōu)勢和減少碳排放的要求，美國政府為燃氣熱電聯(lián)供設(shè)下的擴產(chǎn)目標，將以更多的燃氣電廠取代燃煤電廠，著力發(fā)展包括天然氣在內(nèi)的清潔高效能源作為發(fā)電原料。目前開工建設(shè)大量天然氣發(fā)電項目，燃氣發(fā)電占比迅速上升。未來天然氣在發(fā)電領(lǐng)域需求還有很大的上升空間，將逐漸替代煤炭成為主要發(fā)電原料。美國2003年約18%的發(fā)電機組以天然氣為燃料，2012年這一比例提升到30%，而煤炭占比則由50%下降為37%。美國頁巖氣產(chǎn)量激增，在供求關(guān)系變化下，天然氣價格大幅跳水跌至10年低點。美國國內(nèi)油氣價格走勢背離，大部分地區(qū)頁巖氣開采失去經(jīng)濟性，部分油氣企業(yè)出現(xiàn)虧損。因此催生將頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)成功用于美國頁巖油開發(fā)，頁巖油開采熱度劇增。油價高企使頁巖油開發(fā)利潤極為豐厚，美國頁巖油產(chǎn)量快速增長。2004年到2011年，頁巖油日產(chǎn)量從11.1萬桶/天增長到55.3萬桶/天，主要來自威利斯頓盆地的巴肯頁巖油藏。2012年美國頁巖油產(chǎn)量爆發(fā)式增長，達到約130萬桶/天，2011年美國頁巖油產(chǎn)量已達到美國日均原油產(chǎn)量的20%，預計未來這一比例很快將超過1/3。頁巖油的開發(fā)使美國原油產(chǎn)量止跌回升，最為重要的使美國中長期能源獨立性增強。原油對外依存度由2007年的67％下降到2011年的53.5％。美國原油進口壓力大大減少，2020年美國有望成為世界第一油氣生產(chǎn)基地。頁巖油供應大幅增加或可影響原油價格，歐佩克認為頁巖油的開發(fā)利用可能將在未來中長期全球石油供應中扮演重要的角色。三、頁巖氣化工影響分析頁巖氣對烯烴格局將產(chǎn)生深遠影響。受美國頁巖氣革命大獲成功所帶來充裕且具有成本優(yōu)勢原料的影響，乙烯、丙烯生產(chǎn)商的生產(chǎn)成本已處于非常有利的競爭地位。將拉大與以石腦油為原料的乙烯、丙烯等化工產(chǎn)品的成本差距，新建頁巖氣化工項目投產(chǎn)后，將加速美國石化產(chǎn)品出口來消化新增全部烯烴產(chǎn)能，對歐洲、亞洲尤其中國相關(guān)石化行業(yè)形成打壓，沖擊力不亞于中東。未來幾年，全球烯烴產(chǎn)能格局將顯著改變，將集中轉(zhuǎn)向具有成本優(yōu)勢的中東和北美地區(qū)。將有更多數(shù)量的石化產(chǎn)品從北美、中東出口到亞洲地區(qū)。中國烯烴產(chǎn)業(yè)受到前所未有挑戰(zhàn)。2013年全球:新增乙烯產(chǎn)能448萬噸/年，總產(chǎn)能達到1.54億噸/年，其中約78%新增產(chǎn)能來自亞洲。預計全球總乙烯需求量為1.32億噸，同比增長3.4%；乙烯裝置開工率將有所提高。2013—2016年中東將僅新上一套120萬噸乙烯項目，產(chǎn)能擴張明顯放緩，但2013年已建成的1600萬噸乙烯產(chǎn)能將全部釋放。這些項目幾乎全部以油田伴生氣中的乙烷、丙烷為原料，比中國國內(nèi)石腦油路線具有明顯成本優(yōu)勢。中東新增乙烯產(chǎn)能全部釋放將對亞太、歐洲烯烴市場產(chǎn)生打壓。歐洲、中國、日本等以高價石腦油為原料的乙烯企業(yè)，將面臨嚴峻考驗。受原料成本壓力，日本已在關(guān)停本土裂解裝置，日本國內(nèi)乙烯產(chǎn)能已銳減至300萬噸。受北美烯烴規(guī)模持續(xù)放大、中東烯烴產(chǎn)能集中釋放、中國煤制烯烴產(chǎn)能不斷擴張、以及全球烯烴需求放緩等諸多因素影響，使用重質(zhì)原料的高成本乙烯生產(chǎn)商盈利能力將面臨空前挑戰(zhàn)。中國頁巖氣化工未來也存在對國內(nèi)現(xiàn)有烯烴格局形成沖擊的可能性。中國陸相頁巖氣實現(xiàn)規(guī)?；_發(fā)后也將有大量凝析液產(chǎn)生，同樣可能仿照美國頁巖氣化工發(fā)展模式，將凝析液NGL中的乙烷、丙烷分別經(jīng)裂解和脫氫后，最終分別獲得乙烯、丙烯。我國頁巖氣資源賦存條件比較復雜，總體資源情況尚不清楚；勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和重大裝備尚未攻克，核心技術(shù)遠未掌握，環(huán)境和水資源約束突出。“十二五”期間主要任務是攻克國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，為“十三五”頁巖氣大規(guī)模開發(fā)奠定基礎(chǔ)。2015年僅規(guī)劃實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量65億m3，因此在“十二五”期間，國內(nèi)頁巖氣化工大范圍展開可能性不大，“十三五”期間中國頁巖氣如成功實現(xiàn)大規(guī)模開采，在首先滿足民用燃氣和天然氣發(fā)電需求的情況下，國內(nèi)頁巖氣化工將逐步展開。屆時將有可能在頁巖氣大規(guī)模開采的氣井周邊區(qū)域集中建設(shè)乙烷裂解、丙烷脫氫等頁巖氣化工項目，對國內(nèi)傳統(tǒng)石腦油裂解制乙烯形成沖擊。中國煤化工將受到全球頁巖氣化工的長期挑戰(zhàn)。煤化工將是頁巖氣規(guī)?；_發(fā)后受影響較大的行業(yè)。隨著頁巖氣產(chǎn)量的增加，天