美國頁巖油開發(fā)現(xiàn)狀與前景展望

美國頁巖油開發(fā)現(xiàn)狀與前景展望

1美國頁巖油公司的導向自21世紀以來，美國的巖氣開發(fā)取得了巨大成功，天然氣價格急劇下降。然而，原油價格很高。因此，石油公司不僅沒有放棄巖氣，還將開發(fā)重點轉向巖油。僅數(shù)年時間頁巖油開發(fā)就取得驚人成績,使得美國原油進口量大幅下降,煉油業(yè)迅速復蘇,給經濟恢復帶來動力,對世界石油地緣政治格局產生重大影響。2促進巖漿油開發(fā)的根本原因2.1美國頁巖氣開發(fā)現(xiàn)狀進入新世紀以來,由Chesapeake、Devon等中小型骨干石油企業(yè)主導的美國頁巖氣開發(fā)產量大幅度增長。最近數(shù)年跨國石油公司、日本商社、亞洲大型企業(yè)等又以合資形式參與投資,促使美國頁巖氣產量急劇增長,同時加拿大也開始生產頁巖氣。在北美以外地區(qū)頁巖氣的開發(fā)尚處于起步階段,中國以及歐洲、亞洲、南美等地已發(fā)現(xiàn)頁巖氣資源,中國、波蘭等開始步入開發(fā)初期。隨著頁巖氣的開發(fā),美國遏制了天然氣產量急劇下滑的局面,并由此成為世界上最大的天然氣生產國。2010年美國天然氣產量突破6000×108m3大關,達到6041×108m3,比2009年增長3.7%;2011年美國天然氣產量6513×108m3,比上年大幅增長7.8%(見表1)。2010年美國天然氣價格僅為2008年的一半,2011年進一步降至4.01美元/MBtu(1Btu=1055.056J,下同),2012年初更低至2.40美元/MBtu,這給美國的經濟復蘇和推動經濟增長帶來了巨大動力。2.2美國頁巖氣的分布有機質熱演化歷程中既生油也生氣,初期以氣為主,中期以油為主,晚期又以氣為主,且已形成的油亦可裂解成氣。從物質的相態(tài)上看,氣液兩態(tài)亦可互溶,氣溶于油為(油田)伴生氣或溶解氣,地下高溫高壓條件下溶于氣中的油亦可在地表析出(凝析油)。從空間上看,油與氣共存于一處為伴生,兩者分別富集于一個盆地或油氣田的不同地段稱之為共生。美國頁巖氣蘊藏分布于20個州以上。位于得克薩斯州北部的Barnett頁巖礦區(qū)于2000年正式開發(fā),產量最大。其次是位于阿肯色州的Fayetteville頁巖礦區(qū),于2005年以后開發(fā)。橫跨路易斯安那州北部廣大地區(qū)的Haynesville頁巖礦區(qū)的開發(fā)始于2007年,以后產量急速增長。2006年發(fā)現(xiàn)的Marcellus頁巖礦區(qū),中心位于賓夕法尼亞州,橫跨西弗吉尼亞州、俄亥俄州、紐約州的部分地區(qū),由于鄰近重要的消費區(qū),預計其開發(fā)將給市場帶來巨大的影響。EagleFord頁巖礦區(qū)覆蓋從得克薩斯州南部墨西哥邊境附近到該州東部的廣大地區(qū),該礦區(qū)所含液體成分較多。另外還有俄克拉荷馬州東南部的Woodford頁巖礦區(qū)、密歇根州北部的Antrim頁巖礦區(qū)、橫跨伊利諾伊州東南部—印第安納州西南部—肯塔基州西北部的NewAlbany頁巖礦區(qū)等正在進行頁巖氣開發(fā)。以北達科他州為中心,橫跨加拿大的Bakken頁巖礦區(qū)的液體成分豐富。2.3美國天然氣價格上聚規(guī)則表2是美國與歐洲油氣價格的對比情況。按“美元/bbl”計價格,2005年以前,美國天然氣(Henryhub)與原油(WTI)價格大體相當;從2006年開始天然氣價格大幅下降,2008年天然氣價格為原油的一半,2010年天然氣價格僅為原油的1/3。歐洲天然氣價格(EUCIF)與原油(Brent)的價差沒有美國那么大,但同樣遠低于原油。于是美國液體成分豐富的頁巖礦區(qū),其開發(fā)重點從天然氣向液體成分轉移。積極開發(fā)頁巖氣的油氣公司,在不放棄頁巖氣的同時,擴大了原油和非常規(guī)頁巖油的開發(fā),將用于頁巖氣生產的水平井、水力壓裂等技術組合用于頁巖油領域,以增加原油產量。美國的原油產量自1970年達到峰值后趨于下降,2008年美國本土48個州的原油產量開始增加,整體上也從2008年觸底之后開始回升,其中最為突出的是以EagleFord頁巖礦區(qū)、Bakken頁巖礦區(qū)等為代表的液體成分豐富的地區(qū)。3美國磺油的開發(fā)取得了巨大的進展3.1eagerford頁巖美國頁巖油開發(fā)的中心地帶是在中北部蒙大拿州、北達科他州到加拿大薩斯喀徹溫省、馬尼托巴省的“Bakken頁巖層”,Bakken頁巖主要為含油有利區(qū)帶。Bakken頁巖油的產量快速增加,并富含伴生氣。Bakken頁巖油產量2006年約10×104bbl/d,2008年達到17×104bbl/d,在開發(fā)商的努力下,2010年達到近40×104bbl/d,計劃到2015年增加至80×104bbl/d。1995年該地區(qū)可采儲量為1.3×108bbl,至2010年末猛增至36.5×108bbl。據(jù)日本石油天然氣和金屬礦物資源機構(JOGMEC)資料,Bakken頁巖的探礦、開發(fā)成本,2006年為34.45美元/bbl,2007年為21.19美元/bbl,2008年為13.38美元/bbl,2009年為11.16美元/bbl。EagleFord地區(qū)頁巖地層從墨西哥邊境一直延伸到得克薩斯州東部,穿過整個得克薩斯州南部,寬50mile(1mile=1.609344km,下同),長400mile,平均厚度250ft(1ft=0.3048m,下同)。該地層位于Austin白堊巖和Buda灰?guī)r間,深度4000~12000ft。EagleFord地區(qū)包括含油區(qū)域、濕氣區(qū)域和干氣區(qū)域,但目前所有勘探活動基本都集中在液體含量高的區(qū)域。Bentek能源公司認為,EagleFord頁巖油氣生產潛力巨大且容易進入油氣市場,在美國多個非常規(guī)油氣項目中是最好的。EagleFord頁巖區(qū)北部的水平井壓裂開采石油技術非常成功,預計2015年產量有望增加5倍,從2011年的7.1×104bbl/d增加到42.1×104bbl/d。IHS咨詢公司稱,得克薩斯州的EagleFord頁巖油開發(fā)要比北達科他州的Bakken更好一些,目前的鉆探結果表明,EagleFord的油井平均產量多于Bakken。IHS咨詢公司的數(shù)據(jù)表明,在峰值產量期間,EagleFord礦區(qū)典型井的頁巖油產量為300~600bbl/d,而Bakken礦區(qū)為150~300bbl/d。到目前為止,EagleFord礦區(qū)的鉆井結果比Bakken礦區(qū)好,雖然現(xiàn)在Bakken礦區(qū)的產量比EagleFord要多1倍,但從長遠來看,EagleFord的發(fā)展前景似乎更好。2012年1~4月,EagleFord的平均產量為22.6×104bbl/d,而5月份Bakken礦區(qū)的產量已超過57×104bbl/d。EagleFord頁巖油生產比Bakken晚一些,因此目前運行的生產井要少一些,但油井分布曲線的峰值情況還是比Bakken好。3.2美國頁巖油資源根據(jù)國際能源機構(IEA)于2011年12月發(fā)表的石油市場報告,美國頁巖油產量將從2010年的38×104bbl/d迅速增長至2016年的170×104bbl/d,見表3。CityGroup證券公司稱,目前原油價格在65~90美元/bbl間波動,預計2020年將穩(wěn)定在80~90美元/bbl?，F(xiàn)在頁巖油生產成本在40美元/bbl左右,隨著供應量的快速增長,原油價格有可能下跌到50美元/bbl以下。據(jù)AFPMAM-12-04報道,美國的頁巖油資源集中在以下幾個地區(qū):一是北達科他州的Bakken礦區(qū),頁巖油可采儲量約35×108bbl,預計產量將從目前的50×104bbl/d增加到2015年的100×104bbl/d;二是得克薩斯州的EagleFord礦區(qū),頁巖油儲量在30×108bbl左右,預計產量將從目前的15×104bbl/d增加到2015年的40×104~50×104bbl/d;三是科羅拉多州的Niobrara礦區(qū),四是俄亥俄州的Utica礦區(qū),五是南加州的Monterey-Santos礦區(qū),都正在開展勘探工作,預計南加州Monterey-Santos頁巖油的可采儲量約150×108bbl。除頁巖油以外,含濕氣的頁巖礦可以生產大量的天然氣液(NGL),目前EagleFord的NGL產量在10×104bbl/d左右,預計到2015年將增加至25×104bbl/d左右。美國東北部的Marcellus的NGL可采儲量約34×108bbl,Utica的NGL儲量正在勘探之中。估計到2016年,美國頁巖油和NGL的產量將增加到200×104bbl/d。3.3美國eagerford頁巖哈佛大學肯尼迪學院2012年6月發(fā)表的研究報告稱,頁巖油開發(fā)是美國原油產量增加的主導因素,會一直持續(xù)到2020年。美國頁巖油開發(fā)可能改變世界石油生產格局,不僅能開發(fā)世界上從未開發(fā)過的頁巖油藏,而且還能使常規(guī)成熟油田生產更多的原油,目前這些油田的采收率不高于35%。預計到2020年,美國從目前的頁巖油藏可得到660×104bbl/d的頁巖油和天然氣液,從常規(guī)油田可多得到100×104bbl/d原油,考慮到風險因素和成熟油田的減產,到2020年美國可增產石油350×104bbl/d。因此,到2020年美國可生產1160×104bbl/d的原油和天然氣液,屆時美國將成為世界上僅次于沙特的第二大產油國。2012年10月4日美國地質調查局透露第一次評估結果,Marcellus頁巖層擁有頁巖氣可采資源量約38×1012ft3(1ft3=0.028317m3,下同)、頁巖油9.4×108bbl和天然氣液900×104bbl,礦藏覆蓋馬里蘭州、紐約州、俄亥俄州、賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州和西弗吉尼亞州的部分地區(qū)。Marcellus頁巖層擁有世界上最大的天然氣儲量。得克薩斯A&M大學的經濟學家HaroldHunt稱,得克薩斯南部的EagleFord頁巖礦藏的壽命可達16年,如果鉆井能力改善還會更長。按照目前情況估計,生產一定量的頁巖油氣需要20000口井,1年鉆1250口井,達到該生產能力需要16年。如果鉆井技術改進,可鉆較少的井而增加產量4倍。估計EagleFord礦區(qū)的頁巖油氣可采儲量達30×108~100×108bbl油當量。得克薩斯州大學經濟發(fā)展研究所研究室主任ThomasTunatall估計,EagleFord礦藏的壽命可達20~25年。2012年11月12日,國際能源機構(IEA)在倫敦發(fā)布2012年《世界能源展望》,預計到2017年美國將超過沙特成為全球最大的產油國,到2035年美國將實現(xiàn)能源自給自足。3.4巖油開發(fā)促進了美國勘探行業(yè)的恢復3.4.1美國頁巖油和頁巖模型據(jù)報道,2004~2007年美國石油產品供應緊張,煉油商利潤豐厚。但近幾年受金融危機影響,經濟低迷,美元貶值,油價高企,需求減少,利潤下滑,一些煉油商已經或計劃退出煉油市場。同時,美國煉廠多產柴油少產汽油,增加柴油(最近還有汽油)出口,為生產過剩尋求出路。美國頁巖油和頁巖NGL供應增加,提高了美國煉油業(yè)在全球市場的競爭力,并減少了對進口石油的依賴。美國煉油商已開始加工頁巖油,目前生產的頁巖油一般都是輕質低硫原油。Bakken生產的頁巖油受到外輸管道限制,主要在美國中西部的煉廠加工,也送到費城和華盛頓州的煉廠加工。正在計劃新建管道,把Bakken頁巖油送到墨西哥灣的煉廠加工。EagleFord生產的頁巖油主要在得克薩斯州的ThreeRiver和CorpusChristi煉廠加工,最近已送到更遠一些的Marathon公司的煉廠加工。這一地區(qū)的煉油能力很大,預計EagleFord生產的頁巖油都會在墨西哥灣地區(qū)的煉廠加工。至于其他地區(qū)生產的頁巖油,如Niobrara、Utica和Monterey-Santos頁巖油在哪里加工,現(xiàn)在還難以預測。盡管還存在一些問題,但頁巖油開發(fā)已改變了美國煉油業(yè)的低迷狀況。3.4.2頁巖油可替代樣品中的低硫原油美國煉廠加工的頁巖油數(shù)量增加,必將減少進口原油的加工量,特別是減少通過墨西哥灣進口的原油。原油進口量的下降趨勢已經形成,預計將會延續(xù)10年以上。頁巖油產量增加,尤其使美國墨西哥灣和中部地區(qū)的煉油商受益,輕質低硫頁巖油可替代從西非和北非進口的高價輕質低硫原油。美國墨西哥灣地區(qū)從尼日利亞進口的原油已從2010年10月的97.3×104bbl/d降至2012年1月的45.5×104bbl/d。頁巖油與廉價的重質油調合后供應煉廠加工,重度小于20°API的進口重質原油2011年增加了15×104bbl/d,重度在20~30°API之間的進口原油增加了12.5×104bbl/d。10家美國煉廠已從2010年開始減少進口西非原油,見表4。3.4.3美國頁巖油氣生產對美國的影響美國所增加的石油產量(主要是北達科他州的Bakken頁巖油),已經使其對進口原油的依存度從2005年的60.3%、2011年的44.8%下降到現(xiàn)在的42%。據(jù)美國能源信息署(EIA)稱,北達科他州的Bakken頁巖油和得克薩斯州的EagleFord頁巖油產量增加,對美國石油生產和經濟增長貢獻巨大,美國已經成為石油產品凈出口國。Hart能源公司的研究人員認為,美國頁巖油氣生產給美國煉廠帶來的優(yōu)勢和機遇,超過世界上其他任何國家。但煉廠如何從油田獲得頁巖油還面臨著一些挑戰(zhàn),油氣輸送管道問題還未全部解決,仍有一些生產瓶頸。預計到2025年,北達科他州的Bakken頁巖油產量將達到210×104bbl/d。美國煉廠得到的路易斯安那州的天然氣價格為2.24美元/MBtu,而印度煉廠的天然氣價格是14.35美元/MBtu,韓國煉廠的天然氣價格是17.20美元/MBtu。3.4.4gl和頁巖油美國頁巖氣和頁巖油產量驟增,對全球能源行業(yè)產生連鎖效應。美國乙烯生產商用頁巖氣中的乙烷代替石腦油,作為裂解裝置生產乙烯的原料,已經改變了美國的乙烯工業(yè),給乙烯衍生物市場帶來了有利影響。在油價保持高位和天然氣價格下跌的背景下,有利價差已促使頁巖氣生產商轉向生產頁巖NGL和頁巖油,使頁巖NGL和頁巖油產量明顯增加。美國廉價頁巖NGL將與煉廠的液化氣和輕石腦油競爭。輕石腦油可用作加拿大油砂瀝青的稀釋劑,美國增加加拿大油砂瀝青的進口量也使煉油商受益。美國液化氣過剩,已從墨西哥灣出口。頁巖NGL產量增加,使美國液化氣出口產生瓶頸,現(xiàn)已擴大出口終端能力,增加出口量。就長期而言,增加乙烯產能和擴大液化氣出口能力有一定限度,煉油商需要尋找煉廠液化氣的新出路,預計在煉廠就地加工和利用將是一種切實可行的方案。裂解裝置用乙烷作原料生產乙烯也出現(xiàn)丙烯短缺的問題,煉廠正利用催化裂化裝置多產丙烯。如果長時間保持較大的石油/天然氣價差,將有利于頁巖氣通過壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)和合成油(GTL)等方式用作運輸燃料?？傊?頁巖油氣開發(fā)已拉動美國煉油業(yè)和石化業(yè)復蘇,煉油商正密切關注市場和價格動向,積極應對和利用頁巖油氣生產的發(fā)展趨勢可能對煉油工業(yè)帶來的影響。4美國巖漿油開發(fā)的重大影響4.1世界能源的潛力半個世紀以來,世界石油供應的中心一直是中東,這個事實具有很大的地緣政治意義,但如今這樣的版圖正在發(fā)生變化。隨著頁巖氣和頁巖油的開發(fā),在不遠的將來,美洲大陸將變成能源寶庫。至2011年末,北美原油產量為1430×104bbl/d,其中美國784×104bbl/d,加拿大352×104bbl/d,墨西哥294×104bbl/d。據(jù)CityGroup證券的預測,2020年北美原油產量將增長1倍,達到2680×104bbl/d,其中美國1560×104bbl/d,加拿大670×104bbl/d,墨西哥450×104bbl/d。目前,全球原油產量為8358×104bbl/d,如果供應量增長約15%,則北美供應量將增加至世界供應量的近30%。2011年美國原油產量居世界第三位,而隨著頁巖油的開發(fā),恐怕會超過排名世界第一位的沙特(原油產量1116×104bbl/d),從而成為全球最大的原油生產國。到本世紀20年代,美國的頁巖油產量將增加到380×104bbl/d,其他原油產量增量來自深海油田等。與此同時,油砂、焦油砂等含在砂巖中的非常規(guī)原油的生產也已經開始。加拿大擁有豐富的油砂儲量。墨西哥頁巖氣估計儲量居世界第四位,為促進深海油田和頁巖氣開發(fā),墨西哥正式引進外資,實施國有石油公司改革。南美原有委內瑞拉、巴西、哥倫比亞等原油生產國,阿根廷、巴西的頁巖氣儲量也很大。美國有超過20×1012bbl的非常規(guī)油氣資源,加拿大有24×1012bbl油砂資源,再加上南美20×1012bbl的超重原油,相比之下中東、北非只不過有12×1012bbl的常規(guī)石油資源,到2020年世界能源供應的中心恐怕將移至美洲。能源需求旺盛的中國也認識到美洲能源資源的潛力,與美國一樣,在加拿大、美國和南美投資數(shù)十億美元。美國資源剩余、資源進口國供應來源增加、消費國開始轉向開發(fā)本國的非常規(guī)油氣資源等,可能將大大改變世界石油地緣政治格局。4.2美國為未來連接的巖石經營提供了總體上的發(fā)展能力,有利于改善三資企業(yè)對未來市場的依存度根據(jù)CityGroup證券的預測,由于能源產量增加,預計2020年將提高美國經濟年增長率2.0%~3.3%,降低美國經常項目赤字相當于GDP的1.2%~2.4%。若汽油價格下降,也將提高個人消費。隨之,持續(xù)下跌的美元也許轉而上升,預計到2020年能源產量增加將提高美元實際匯率1.6%~5.4%。由于美洲大陸能源產量急劇增加,美國對中東石油的依存度下降,將使其干預中東安全事務的程度減小,有可能大幅削減美國國防費(2012年美國政府預算國防費相當于GDP的4.6%),進而極大改善美國的財政收支,同時也會收到抑制長期利率的效果。由于頁巖油氣的發(fā)展,在2010~2015年可為美國提供86.9萬個就業(yè)崗位,其中直接、間接、誘發(fā)就業(yè)分別占22.8%、32.6%和44.6%;2016~2035年可以提供166萬個就業(yè)崗位,其中直接、間接、誘發(fā)就業(yè)分別占21.7%、33.0%和45.3%。頁巖油氣的發(fā)展將使未來25年間美國各級政府的直接稅收以年均4.6%的速度增長,累計達9330億美元,這將為美國財政狀況的改善做出直接貢獻。4.3加拿大西部頁巖油氣資源及開發(fā)現(xiàn)狀如前所述,目前美國頁巖油開發(fā)的中心地帶是在中北部蒙大拿州、北達科他州到加拿大薩斯喀徹溫省、馬尼托巴省的“Bakken頁巖層”,Bakken頁巖層橫跨美國和加拿大廣大地區(qū)。加拿大在Montney、HornRiver、Cordova、Utica、Maritimes等發(fā)現(xiàn)了儲量豐富的頁巖氣資源,其中Montney已于2000~2001年開始商業(yè)開發(fā)。盡管目前產量還比較少,但加拿大對開發(fā)十分積極。根據(jù)美國“WorldwideRefiningBusinessDigestWeekly”2012年11月12日報道,目前加拿大西部正在進行并購和土地權認購,一項最新的研究表明,加拿大阿爾伯塔省的Duvernay、Montney、Muskwa及BasalBanff/Exshaw、NorthNordegg和Wilrich的頁巖層擁有豐富的油氣資源。表5給出了加拿大西部頁巖油氣儲量,其中頁巖油儲量高達4236×108bbl。加拿大能源公司、雪佛龍公司和塔利斯曼能源公司已經在該地區(qū)認購土地權用于開發(fā),?？松梨诠境赓Y26億美元并購Celtic勘探公司,以得到Duvernay和Montney頁巖層的油氣儲量。目前開發(fā)尚處于初級階段,水平井和水力壓裂技術將對勘探開發(fā)起到重大作用。目前市場上干氣供應已經飽和,投資者特別感興趣的是豐富的天然氣液和頁巖油儲量。美國公司與加拿大公司合作,很可能促成加拿大成為世界第二個成功開發(fā)頁巖油的國家。5美國頁巖油氣大有可為據(jù)“BPStatisticalReviewofWorldEnergy2012”的數(shù)據(jù),2010年我國一次能源消費量24.029×108t油當量,超過美國的22.779×108t油當量,成為世界最大的一次能源消費國,2011年中國、美國一次能源消費量分別為26.132×108t油當量和22.693×108t油當量。2011年我國原油凈進口2.514×108t、油品凈進口0.454×108t,石油進口量低于美國(原油進口4.44×108t、油品出口0.73×108t),2020年前我國很有可能成為世界上最大的石油進口國。如何降低我國的石油對外依存度,美國開發(fā)頁巖油氣的經驗值得我們借鑒。關于如何根據(jù)自身的具體情況,借鑒美國的經驗開發(fā)我國的頁巖油氣資源,筆者非常贊同我國學者張抗的觀點。美國學者根