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石油和天然气,在人类经济社会的平时运转中,扮演着“牵一发而动全身”的角色。在人类不到两百年的石油行使历史中,围绕油气资源所发生的恩恩仇仇星罗棋布,一些冲突甚至演变成了搏斗,在人类雅致的发展史上留下了惨痛的记忆。行为油气工业发轫之地的美国,曾在20世纪60年代失踪了世界油气生产霸主的地位,在相等长的时间里,中东是世界油气生产的“心脏”。

然而,人的认知未必是滞后的,当吾们想当然地认为中东已然稳坐世界油气“年迈”的位子时,美国正悄然夺回以前的荣光。近十几年来,美国脱离了倚赖能源进口的状况,快捷实现“能源自给”,重塑世界能源市场,并给既有的地缘政治格局造成了冲击,导致了今天油气生产国之间更添强烈的厮杀。为什么美国能够实现这一“艳丽的转折”?这一致的背后,是页岩革命给美国带来了油气产量的井喷,使其成为世界第一大石油和天然气生产国的故事。

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逆不悦目中国,2019年石油和天然气的对外依存度别离为72%和43%,能源缺口庞大。在2016年3月和9月发布的“十三五”规划摘要和页岩气发展规划中,中国当局清晰将页岩气开发行为2016-2020年的重点工程,G20杭州峰会后又将天然气官方定调为“主体能源”。美国行为全球天然气走业的领导者,在页岩气周围具有较长的发展历史和雄厚的发展经验。所以,归纳和总结美国页岩气革命的经验对完善吾国页岩气“十三五”现在标具有主要意义。

一、页岩气革命的发展轨迹

美国是最早进走页岩气钻研和挖掘的国家。北美最早的页岩气井于1821年美国东部纽约州开发。1926年,阿帕拉契亚盆地成功实现了页岩气的商业开发。20世纪70年代中期,美国页岩气步入周围化发展阶段。美国米切尔能源公司从1981年最先在美国德州巴涅特页岩进走液体压裂挖掘,并于1991年和美国当局配相符进走程度钻探和压裂技术等新技术的开发和行使。1998年该公司水力压裂工程师施泰因斯贝格尔发清新“润滑水压裂法”,大大挑高了页岩气产量。21世纪初随着程度钻井技术和3D地质成像技术的成熟,页岩气挖掘的效果得到了进一步升迁。

页岩气挖掘暗示图

这一系列的技术创新,源自美国石油天然气周围的8000家企业。因为大型跨国油气公司早已把战略重点迁移到收好优厚的海外,美国的天然气产量中有85%是由中幼公司生产,而市场化的商业环境和强烈的竞争促使多多中幼企业赓续进走技术创新,这成为美国页岩气挖掘技术快速发展的主要推动力。当页岩气技术成熟后,油气巨头们纷纷失踪转枪头,重返美国。因为中幼型自力油气开发商在技术革新走动上更变通和大胆,而大公司在永久性和财务上更郑重和兴旺,所以,在那时展现了很多中幼公司取得技术和产业突破,大公司对中幼公司进走收购和注资的表象。这极大地整相符了资源,雄厚和完善了产业链,促进了美国页岩气产业的快速发展。

直到2009年,美国取代俄罗斯,成为全球第一大天然气生产国。2012年,奥巴马在国情咨文中指出,“美国当局将采取一致能够的措施,坦然地开发页岩气” 。紧接着在两年后的国情咨文中,奥巴马正式挑出了“以赓续增补天然气供答为主、发展矮碳经济”的战略。特朗普则在多个场相符外示美国将用功添大对自己油气资源的挖掘力度,作废对页岩气在挖掘、行使方面的限定。随着能源自给率的赓续挑高,美国有看在2030年前实现“能源自力”。世界油气中央正从中东地区“西移”至与美国地理位置相近的南、北美洲。

二、页岩气革命成功的因为

美国页岩气革命的成功主要有三个因为,第一个因为是美国当局的声援。20世纪80年代以来,美国当局已经累计投入超过60亿美元用于页岩气产业。当局的声援主要是始末优惠政策、科研投入和监督管理三方面来实现。(1)优惠政策。美国对页岩气的补贴首于1976年东部页岩气项现在,1978年对页岩气和致密气进走从率的税收减免和从价的现金补贴,1980年出台暴利税法案,其中第29章对特殊规天然气生产税优惠政策进走规定;1990年德克萨斯州免除了页岩气勘探开发的生产税并对有关投资进走事先补贴,1997年和2006年当局拉长了对页岩气的补贴期限、调整了补贴力度,2004年联邦当局又挑出了为期十年的页岩气补贴政策。据推想,最初美国页岩气开发收好的30%旁边来自政策优惠。(2)科研投入。20世纪70年代,美国矿产局与美国能源技术实验室说相符发首的东部页岩气项现在奠定了定向钻井技术的基本雏形;美国能源部与通用电气配相符开发的金刚石短钻头升迁了页岩层钻井效果。此外,美国页岩气商业化的前卫——米切尔能源公司——也得到了当局的大力声援,公司采用当局机构早期研发的各栽技术平台,并得到美国煤气钻研所的直接资助,从而竖立了第一座程度井。(3)监督管理。美国始末联邦当局、州当局、地方当局三个层级对天然气市场进走监管。在联邦当局层面,环境珍惜局主要负责实走有关的法律法规;在联邦当局的监督下,各州当局对页岩气挖掘进走约束;同时,地方当局也会对页岩气挖掘设定额外的请求。这栽邃密的监管机制有利于市场安详有序地发展。

美国页岩气革命成功的第二个因为是拥有足够盛开的资本市场。因为页岩气藏开发具有气层压力矮、单井日产量较矮、采收率矮的“三矮”的特征,单井的挖掘风险宏大于通例油气田,开发成本也远高于通例油气。但页岩气单口井的挖掘寿命和生产周期比较长,清淡为30-50年。所以,与通例天然气关键在“找气”差别,页岩气开发的关键在“采气”。要尽能够地挑高页岩气产量,就必要开发远多于通例气田的生产井,一旦有大周围资金声援就能够在较短时期内实现周围化发展,例如美国德州巴涅特别专门区就建有约14000口页岩气井(直井占30%,程度井占70%),而单口井的成本就在200万美元以上。综上所述,页岩气属于技术浓密型添资本浓密型的产业,必要大量的资金声援。当局的声援添企业的创新使得页岩气技术成功商业化,这极大吸引了美国国内资本和国际资本,两栽资本的结相符推动了页岩气生产的周围化。自2008年以来,美国页岩气项现在共吸引投资1337亿美元,其中国外资本260亿美元,参与控股美国21个页岩气项现在,这是美国近年来成功吸引外资回流的典范。国际能源署展望这一投资趋势在10年内将得以保持。

页岩气革命成功的第三个因为是日好强劲的天然气需求。一方面,在产生相通能量的情况下,天然气的二氧化碳排放量别离是煤炭和石油的56%和71%,氮氧化物的排放量为煤炭和石油的20%,二氧化硫和粉尘颗粒的排放量几乎能够无视不计,所以天然气被视作一栽较为整洁的能源。在环境珍惜认识日趋添强的今天,各国当局纷纷对碳排放进走限定,这使得各国对天然气的需求量猛添。另一方面,天然气在各栽行使周围的效果均保持较高程度。天然气冷炎电三联供(DES/CCHP)的能量综相符行使效果可超过80%,大大高于火力发电35%的平均能量行使效果。考虑到天然气的整洁性和高效性,美国在发电方面用其替代了石油和煤炭。而在交通运输部分,天然气除了始末发电来为电动车辆挑供动力,还能够直接为压缩天然气和液化天然气车辆挑供质料。此外,美国是发展天然气化工最早的国家,产品品栽和产量居世界首位。美国化工走业所消耗质料和燃料总量的一半以上均来自天然气,主要用于生产甲醇、乙炔以及相符成氨,并进一步制造化胖、农药、塑料、纤维、染料、涂料、香料、医药和饲料等工业产品。而陶氏化学等化工企业近年扩大在美产能,这也大大挑高了天然气的需求量。

美国页岩气革命的成功注释了科学技术是第一生产力的内涵。米切尔公司的工程师行使水力压裂技术将页岩破碎成本从原先的25-30万美元成功降矮到10万美元,这项技术突破被认为是页岩气具有商业竞争力的里程碑。而另一项关键技术——程度休向钻井作业则能够缩短钻井对环境的影响并挑高采收率。页岩气程度井挖掘技术和压裂技术的挺进使美国页岩气单井产量快捷挑高,同时使单产所需投入降为传统天然气井的62.5%,而在页岩气挖掘的重镇德克萨斯州,程度井的单产所需投入更是矮至传统直井的0.3-0.5倍。因为成本的降矮和产量的挑高,美国页岩气每立方米的挖掘成本已由2007年的0.073美元消极至2010年的0.031美元,仅为同期通例天然气挖掘成本的六成,随着技术的进一步发展,页岩气的挖掘成本有看消极到通例天然气的45%。新的技术使得页岩气和新探明的通例天然气可供美国消耗100年甚至更久。

三、页岩气革命的影响

美国页岩气革命最直接的影响是增补了油气产量。因为页岩技术的行使,工程案例21世纪10年代美国天然气总产量与21世纪头十年相比增补了10亿桶油当量,超过了20世纪70年代的峰值,其中特殊规天然气的比重从33%快捷挑高到72%。随着油气巨头们对页岩技术的掌握和改进,美国页岩气的前景将更添清明,展望21世纪20年代美国天然气的产量将再增补10亿桶油当量,达至惊人的51亿桶当量,其中八成以上是特殊规天然气。同时,页岩气革命也挑高了美国原油产量。页岩气与通例天然气相比,天然气凝析油(NGLs,编者注:清淡指轻烃液体燃料,是一栽雪白、价廉的新式液体燃料,属石化走业的副产品)含量更高,在具有较高天然气含量的页岩区带,仅挖掘天然气凝析油就能实现盈余。美国天然气凝析油的产量受惠于页岩气革命,从2005年的1.1亿吨添长至2010年的1.4亿吨,使同期美国原油产量从3.1亿吨添长至3.5亿吨,贡献了75%的原油添量。到2010年,凝析油占北美原油产量的比例达到了40%,由此可见,页岩气革命同时增补了美国原油的供给。

美国页岩气革命还在经济、政治、天然与社会等方面给美国带来了多多影响。在经济与社会方面:廉价页岩气的优裕供答转折了美国有关走业的经济收好,添强了其国际竞争力。美国矮能源成本上风既抵消了中、印等发展中国家做事力成本矮的上风,又抵消了德、日等发达国家生产效果高的上风,添速了美国制造业回流。同时,能源价格和进口油气量的降矮,裁减了美国贸易和能源赤字,缩短了美国家庭能源支付(人均开支降矮1000美元/年),从而挑高了美国社会消耗能力,促进了美国经济苏醒,强化了美国经济坦然。页岩气开发有看使美国GDP额外添长0.5-3个百分点,并且大幅度增补当局税收。在社会收好方面,页岩气及有关产业的蓬勃大大挑振了美国就业市场。据推想,美国由此新添了逾170万个做事岗位,到2020年有看进一步增补300万个就业岗位,并且这些岗位的薪水将高于美国平均程度。

在能源坦然与地缘政治方面:最先,随着油气产量挑高,能源对外依存度消极,美国逐渐实现了2001年幼布什在《国家能源政策通知》中挑出的“保证美国交际政策永世不会被外部能源供答者威胁”的准许。其次,始末降矮能源价格来打压俄罗斯、委内瑞拉、伊朗、中国等政治对手的影响力,从而减弱OPEC国家和欧盟的地缘政治上风,巩固其全球战略主导地位。同时,美国在中东地区实走必要的战略缩短,降矮对中东事务的关注和介入的力度,顺答世界能源战略格局和经济重心东移的趋势,全力实走“重返亚洲”战略。此举一方面能够直接积攒实力制约中国在亚太地区的兴首,另一方面在中东制造权利真空,导致局势的进一步凶化和ISIS等恐怖构造的滋长,从而间接影响从中东进口大量石油的中国的能源坦然安详性。此外,期待获取页岩技术的国家必须和美国配相符,增补了美国的政治筹码和盟友数目。末了,页岩气革命优化了美国能源结构,缩短了温室气体排放,这添强了美国在全球气候议题上的主导权和话语权,表现了美国社会答对全球气候变化的信念和义务感,有利于美国在国际气候议和中强制中、印等发展中国家批准西方减排条件,从而实现按捺他们兴首的方针。

四、页岩气革命的启示

美国页岩气革命的成功给吾们带来以下四点启示:

第一,市场化和商业化是美国实现页岩油气宏大突破的关键。在美国,天然气生产、运输和出售运动之间异国互相牵制,第三方同样有权竞标将天然气运去下游市场的运输营业,这保证了天然气生产商和用户对管道拥有无轻蔑准入条件。所以有数千家公司活跃在页岩气产业,从而确保了页岩气勘探开发主体的多元化。而在很多发展中国家,国有石油公司或市政工程公司拥有天然气供答基础设施的垄断权。

第二,当局在页岩气挖掘和运输方面挑供了详细实在的地质普查数据并进走科学的天然气管网设施建设。美国拥有详细的地质构造记录和油气井挖掘记录,天然气挖掘公司也必要公开其钻井平台的产量数据,这些对挖掘石油和天然气至关主要的数据都能够在美国各地图书馆获得。基础数据共享产生的正向外部性有利于企业稀奇是中幼型企业发现优质的天然气井。此外,美国拥有40多万公里的天然气管道(中国在2014年时拥有6万公里天然气管道,年均添长约 0.5万公里,2017年总里程为7.72万公里),天然气管网设施较为发达,这弥补了天然气和石油相比较难运输的弱点。

第三,健康的金融市场为页岩气开发挑供优裕的资金声援,是美国页岩气革命成功的经济保障。因为特殊规油气具有矮丰度矮品位的特点,必须倚赖多井、矮产和大量打井来获得产量和收好,在开发初期回报率纷歧定理想,所以必要大量的资金投入。从勘探启动阶段到早期挖掘阶段,再到商业化挖掘阶段,美国也许用了30年的时间。技术突破与成本控制是实现美国页岩气资源周围化商业开发的关键。按照美国经验,页岩气开发的经济可走性很大程度上倚赖于钻井与完井费用的支付,行家访谈信休也外明页岩气钻完井成本支付占有开发总成本的60-80%旁边。所以,美国页岩气革命的成功离不开成熟、有耐性、有远见的投资者们的永久声援。

第四,大型公司与中幼型公司的配相符,促进了美国页岩气产业的快速发展。自1999年以来,三分之二的油气发现仅仅来自于五家幼我石油公司——英国石油、埃克森美孚、壳牌、雪佛龙和道达尔,他们都活跃在美国页岩气市场,并且在特殊规资源开发上投入了公司总体资源的50%-70%。在中永久宏大项现在中,埃克森美孚特殊规资源占比高达91%。壳牌在建项现在中,特殊规油气产量占比88%。大型公司的勘探与挖掘营业外包给幼型公司,并在差别技术周围的革新上给予数千家中幼型自力油气开发商安详的声援,既雄厚和完善了产业链,同时也促进了美国页岩气产业的快速发展。这栽配相符手段值得中石油、中石化和中海油等国有大石油公司的借鉴和偏重。

本文摘自《页岩能源革命:全球石油天然气产业的兴衰与变迁》(龚斌磊/著,浙江大学出版社)第二章《美国能源自力与页岩气革命》,澎湃讯休经授权刊载,标题为编者所拟。

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