美国页岩油开发现状与前景展望

美国页岩油开发现状与前景展望

1美国页岩油公司的导向自21世纪以来，美国的岩气开发取得了巨大成功，天然气价格急剧下降。然而，原油价格很高。因此，石油公司不仅没有放弃岩气，还将开发重点转向岩油。仅数年时间页岩油开发就取得惊人成绩,使得美国原油进口量大幅下降,炼油业迅速复苏,给经济恢复带来动力,对世界石油地缘政治格局产生重大影响。2促进岩浆油开发的根本原因2.1美国页岩气开发现状进入新世纪以来,由Chesapeake、Devon等中小型骨干石油企业主导的美国页岩气开发产量大幅度增长。最近数年跨国石油公司、日本商社、亚洲大型企业等又以合资形式参与投资,促使美国页岩气产量急剧增长,同时加拿大也开始生产页岩气。在北美以外地区页岩气的开发尚处于起步阶段,中国以及欧洲、亚洲、南美等地已发现页岩气资源,中国、波兰等开始步入开发初期。随着页岩气的开发,美国遏制了天然气产量急剧下滑的局面,并由此成为世界上最大的天然气生产国。2010年美国天然气产量突破6000×108m3大关,达到6041×108m3,比2009年增长3.7%;2011年美国天然气产量6513×108m3,比上年大幅增长7.8%(见表1)。2010年美国天然气价格仅为2008年的一半,2011年进一步降至4.01美元/MBtu(1Btu=1055.056J,下同),2012年初更低至2.40美元/MBtu,这给美国的经济复苏和推动经济增长带来了巨大动力。2.2美国页岩气的分布有机质热演化历程中既生油也生气,初期以气为主,中期以油为主,晚期又以气为主,且已形成的油亦可裂解成气。从物质的相态上看,气液两态亦可互溶,气溶于油为(油田)伴生气或溶解气,地下高温高压条件下溶于气中的油亦可在地表析出(凝析油)。从空间上看,油与气共存于一处为伴生,两者分别富集于一个盆地或油气田的不同地段称之为共生。美国页岩气蕴藏分布于20个州以上。位于得克萨斯州北部的Barnett页岩矿区于2000年正式开发,产量最大。其次是位于阿肯色州的Fayetteville页岩矿区,于2005年以后开发。横跨路易斯安那州北部广大地区的Haynesville页岩矿区的开发始于2007年,以后产量急速增长。2006年发现的Marcellus页岩矿区,中心位于宾夕法尼亚州,横跨西弗吉尼亚州、俄亥俄州、纽约州的部分地区,由于邻近重要的消费区,预计其开发将给市场带来巨大的影响。EagleFord页岩矿区覆盖从得克萨斯州南部墨西哥边境附近到该州东部的广大地区,该矿区所含液体成分较多。另外还有俄克拉荷马州东南部的Woodford页岩矿区、密歇根州北部的Antrim页岩矿区、横跨伊利诺伊州东南部—印第安纳州西南部—肯塔基州西北部的NewAlbany页岩矿区等正在进行页岩气开发。以北达科他州为中心,横跨加拿大的Bakken页岩矿区的液体成分丰富。2.3美国天然气价格上聚规则表2是美国与欧洲油气价格的对比情况。按“美元/bbl”计价格,2005年以前,美国天然气(Henryhub)与原油(WTI)价格大体相当;从2006年开始天然气价格大幅下降,2008年天然气价格为原油的一半,2010年天然气价格仅为原油的1/3。欧洲天然气价格(EUCIF)与原油(Brent)的价差没有美国那么大,但同样远低于原油。于是美国液体成分丰富的页岩矿区,其开发重点从天然气向液体成分转移。积极开发页岩气的油气公司,在不放弃页岩气的同时,扩大了原油和非常规页岩油的开发,将用于页岩气生产的水平井、水力压裂等技术组合用于页岩油领域,以增加原油产量。美国的原油产量自1970年达到峰值后趋于下降,2008年美国本土48个州的原油产量开始增加,整体上也从2008年触底之后开始回升,其中最为突出的是以EagleFord页岩矿区、Bakken页岩矿区等为代表的液体成分丰富的地区。3美国磺油的开发取得了巨大的进展3.1eagerford页岩美国页岩油开发的中心地带是在中北部蒙大拿州、北达科他州到加拿大萨斯喀彻温省、马尼托巴省的“Bakken页岩层”,Bakken页岩主要为含油有利区带。Bakken页岩油的产量快速增加,并富含伴生气。Bakken页岩油产量2006年约10×104bbl/d,2008年达到17×104bbl/d,在开发商的努力下,2010年达到近40×104bbl/d,计划到2015年增加至80×104bbl/d。1995年该地区可采储量为1.3×108bbl,至2010年末猛增至36.5×108bbl。据日本石油天然气和金属矿物资源机构(JOGMEC)资料,Bakken页岩的探矿、开发成本,2006年为34.45美元/bbl,2007年为21.19美元/bbl,2008年为13.38美元/bbl,2009年为11.16美元/bbl。EagleFord地区页岩地层从墨西哥边境一直延伸到得克萨斯州东部,穿过整个得克萨斯州南部,宽50mile(1mile=1.609344km,下同),长400mile,平均厚度250ft(1ft=0.3048m,下同)。该地层位于Austin白垩岩和Buda灰岩间,深度4000~12000ft。EagleFord地区包括含油区域、湿气区域和干气区域,但目前所有勘探活动基本都集中在液体含量高的区域。Bentek能源公司认为,EagleFord页岩油气生产潜力巨大且容易进入油气市场,在美国多个非常规油气项目中是最好的。EagleFord页岩区北部的水平井压裂开采石油技术非常成功,预计2015年产量有望增加5倍,从2011年的7.1×104bbl/d增加到42.1×104bbl/d。IHS咨询公司称,得克萨斯州的EagleFord页岩油开发要比北达科他州的Bakken更好一些,目前的钻探结果表明,EagleFord的油井平均产量多于Bakken。IHS咨询公司的数据表明,在峰值产量期间,EagleFord矿区典型井的页岩油产量为300~600bbl/d,而Bakken矿区为150~300bbl/d。到目前为止,EagleFord矿区的钻井结果比Bakken矿区好,虽然现在Bakken矿区的产量比EagleFord要多1倍,但从长远来看,EagleFord的发展前景似乎更好。2012年1~4月,EagleFord的平均产量为22.6×104bbl/d,而5月份Bakken矿区的产量已超过57×104bbl/d。EagleFord页岩油生产比Bakken晚一些,因此目前运行的生产井要少一些,但油井分布曲线的峰值情况还是比Bakken好。3.2美国页岩油资源根据国际能源机构(IEA)于2011年12月发表的石油市场报告,美国页岩油产量将从2010年的38×104bbl/d迅速增长至2016年的170×104bbl/d,见表3。CityGroup证券公司称,目前原油价格在65~90美元/bbl间波动,预计2020年将稳定在80~90美元/bbl。现在页岩油生产成本在40美元/bbl左右,随着供应量的快速增长,原油价格有可能下跌到50美元/bbl以下。据AFPMAM-12-04报道,美国的页岩油资源集中在以下几个地区:一是北达科他州的Bakken矿区,页岩油可采储量约35×108bbl,预计产量将从目前的50×104bbl/d增加到2015年的100×104bbl/d;二是得克萨斯州的EagleFord矿区,页岩油储量在30×108bbl左右,预计产量将从目前的15×104bbl/d增加到2015年的40×104~50×104bbl/d;三是科罗拉多州的Niobrara矿区,四是俄亥俄州的Utica矿区,五是南加州的Monterey-Santos矿区,都正在开展勘探工作,预计南加州Monterey-Santos页岩油的可采储量约150×108bbl。除页岩油以外,含湿气的页岩矿可以生产大量的天然气液(NGL),目前EagleFord的NGL产量在10×104bbl/d左右,预计到2015年将增加至25×104bbl/d左右。美国东北部的Marcellus的NGL可采储量约34×108bbl,Utica的NGL储量正在勘探之中。估计到2016年,美国页岩油和NGL的产量将增加到200×104bbl/d。3.3美国eagerford页岩哈佛大学肯尼迪学院2012年6月发表的研究报告称,页岩油开发是美国原油产量增加的主导因素,会一直持续到2020年。美国页岩油开发可能改变世界石油生产格局,不仅能开发世界上从未开发过的页岩油藏,而且还能使常规成熟油田生产更多的原油,目前这些油田的采收率不高于35%。预计到2020年,美国从目前的页岩油藏可得到660×104bbl/d的页岩油和天然气液,从常规油田可多得到100×104bbl/d原油,考虑到风险因素和成熟油田的减产,到2020年美国可增产石油350×104bbl/d。因此,到2020年美国可生产1160×104bbl/d的原油和天然气液,届时美国将成为世界上仅次于沙特的第二大产油国。2012年10月4日美国地质调查局透露第一次评估结果,Marcellus页岩层拥有页岩气可采资源量约38×1012ft3(1ft3=0.028317m3,下同)、页岩油9.4×108bbl和天然气液900×104bbl,矿藏覆盖马里兰州、纽约州、俄亥俄州、宾夕法尼亚州、弗吉尼亚州和西弗吉尼亚州的部分地区。Marcellus页岩层拥有世界上最大的天然气储量。得克萨斯A&M大学的经济学家HaroldHunt称,得克萨斯南部的EagleFord页岩矿藏的寿命可达16年,如果钻井能力改善还会更长。按照目前情况估计,生产一定量的页岩油气需要20000口井,1年钻1250口井,达到该生产能力需要16年。如果钻井技术改进,可钻较少的井而增加产量4倍。估计EagleFord矿区的页岩油气可采储量达30×108~100×108bbl油当量。得克萨斯州大学经济发展研究所研究室主任ThomasTunatall估计,EagleFord矿藏的寿命可达20~25年。2012年11月12日,国际能源机构(IEA)在伦敦发布2012年《世界能源展望》,预计到2017年美国将超过沙特成为全球最大的产油国,到2035年美国将实现能源自给自足。3.4岩油开发促进了美国勘探行业的恢复3.4.1美国页岩油和页岩模型据报道,2004~2007年美国石油产品供应紧张,炼油商利润丰厚。但近几年受金融危机影响,经济低迷,美元贬值,油价高企,需求减少,利润下滑,一些炼油商已经或计划退出炼油市场。同时,美国炼厂多产柴油少产汽油,增加柴油(最近还有汽油)出口,为生产过剩寻求出路。美国页岩油和页岩NGL供应增加,提高了美国炼油业在全球市场的竞争力,并减少了对进口石油的依赖。美国炼油商已开始加工页岩油,目前生产的页岩油一般都是轻质低硫原油。Bakken生产的页岩油受到外输管道限制,主要在美国中西部的炼厂加工,也送到费城和华盛顿州的炼厂加工。正在计划新建管道,把Bakken页岩油送到墨西哥湾的炼厂加工。EagleFord生产的页岩油主要在得克萨斯州的ThreeRiver和CorpusChristi炼厂加工,最近已送到更远一些的Marathon公司的炼厂加工。这一地区的炼油能力很大,预计EagleFord生产的页岩油都会在墨西哥湾地区的炼厂加工。至于其他地区生产的页岩油,如Niobrara、Utica和Monterey-Santos页岩油在哪里加工,现在还难以预测。尽管还存在一些问题,但页岩油开发已改变了美国炼油业的低迷状况。3.4.2页岩油可替代样品中的低硫原油美国炼厂加工的页岩油数量增加,必将减少进口原油的加工量,特别是减少通过墨西哥湾进口的原油。原油进口量的下降趋势已经形成,预计将会延续10年以上。页岩油产量增加,尤其使美国墨西哥湾和中部地区的炼油商受益,轻质低硫页岩油可替代从西非和北非进口的高价轻质低硫原油。美国墨西哥湾地区从尼日利亚进口的原油已从2010年10月的97.3×104bbl/d降至2012年1月的45.5×104bbl/d。页岩油与廉价的重质油调合后供应炼厂加工,重度小于20°API的进口重质原油2011年增加了15×104bbl/d,重度在20~30°API之间的进口原油增加了12.5×104bbl/d。10家美国炼厂已从2010年开始减少进口西非原油,见表4。3.4.3美国页岩油气生产对美国的影响美国所增加的石油产量(主要是北达科他州的Bakken页岩油),已经使其对进口原油的依存度从2005年的60.3%、2011年的44.8%下降到现在的42%。据美国能源信息署(EIA)称,北达科他州的Bakken页岩油和得克萨斯州的EagleFord页岩油产量增加,对美国石油生产和经济增长贡献巨大,美国已经成为石油产品净出口国。Hart能源公司的研究人员认为,美国页岩油气生产给美国炼厂带来的优势和机遇,超过世界上其他任何国家。但炼厂如何从油田获得页岩油还面临着一些挑战,油气输送管道问题还未全部解决,仍有一些生产瓶颈。预计到2025年,北达科他州的Bakken页岩油产量将达到210×104bbl/d。美国炼厂得到的路易斯安那州的天然气价格为2.24美元/MBtu,而印度炼厂的天然气价格是14.35美元/MBtu,韩国炼厂的天然气价格是17.20美元/MBtu。3.4.4gl和页岩油美国页岩气和页岩油产量骤增,对全球能源行业产生连锁效应。美国乙烯生产商用页岩气中的乙烷代替石脑油,作为裂解装置生产乙烯的原料,已经改变了美国的乙烯工业,给乙烯衍生物市场带来了有利影响。在油价保持高位和天然气价格下跌的背景下,有利价差已促使页岩气生产商转向生产页岩NGL和页岩油,使页岩NGL和页岩油产量明显增加。美国廉价页岩NGL将与炼厂的液化气和轻石脑油竞争。轻石脑油可用作加拿大油砂沥青的稀释剂,美国增加加拿大油砂沥青的进口量也使炼油商受益。美国液化气过剩,已从墨西哥湾出口。页岩NGL产量增加,使美国液化气出口产生瓶颈,现已扩大出口终端能力,增加出口量。就长期而言,增加乙烯产能和扩大液化气出口能力有一定限度,炼油商需要寻找炼厂液化气的新出路,预计在炼厂就地加工和利用将是一种切实可行的方案。裂解装置用乙烷作原料生产乙烯也出现丙烯短缺的问题,炼厂正利用催化裂化装置多产丙烯。如果长时间保持较大的石油/天然气价差,将有利于页岩气通过压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)和合成油(GTL)等方式用作运输燃料。总之,页岩油气开发已拉动美国炼油业和石化业复苏,炼油商正密切关注市场和价格动向,积极应对和利用页岩油气生产的发展趋势可能对炼油工业带来的影响。4美国岩浆油开发的重大影响4.1世界能源的潜力半个世纪以来,世界石油供应的中心一直是中东,这个事实具有很大的地缘政治意义,但如今这样的版图正在发生变化。随着页岩气和页岩油的开发,在不远的将来,美洲大陆将变成能源宝库。至2011年末,北美原油产量为1430×104bbl/d,其中美国784×104bbl/d,加拿大352×104bbl/d,墨西哥294×104bbl/d。据CityGroup证券的预测,2020年北美原油产量将增长1倍,达到2680×104bbl/d,其中美国1560×104bbl/d,加拿大670×104bbl/d,墨西哥450×104bbl/d。目前,全球原油产量为8358×104bbl/d,如果供应量增长约15%,则北美供应量将增加至世界供应量的近30%。2011年美国原油产量居世界第三位,而随着页岩油的开发,恐怕会超过排名世界第一位的沙特(原油产量1116×104bbl/d),从而成为全球最大的原油生产国。到本世纪20年代,美国的页岩油产量将增加到380×104bbl/d,其他原油产量增量来自深海油田等。与此同时,油砂、焦油砂等含在砂岩中的非常规原油的生产也已经开始。加拿大拥有丰富的油砂储量。墨西哥页岩气估计储量居世界第四位,为促进深海油田和页岩气开发,墨西哥正式引进外资,实施国有石油公司改革。南美原有委内瑞拉、巴西、哥伦比亚等原油生产国,阿根廷、巴西的页岩气储量也很大。美国有超过20×1012bbl的非常规油气资源,加拿大有24×1012bbl油砂资源,再加上南美20×1012bbl的超重原油,相比之下中东、北非只不过有12×1012bbl的常规石油资源,到2020年世界能源供应的中心恐怕将移至美洲。能源需求旺盛的中国也认识到美洲能源资源的潜力,与美国一样,在加拿大、美国和南美投资数十亿美元。美国资源剩余、资源进口国供应来源增加、消费国开始转向开发本国的非常规油气资源等,可能将大大改变世界石油地缘政治格局。4.2美国为未来连接的岩石经营提供了总体上的发展能力,有利于改善三资企业对未来市场的依存度根据CityGroup证券的预测,由于能源产量增加,预计2020年将提高美国经济年增长率2.0%~3.3%,降低美国经常项目赤字相当于GDP的1.2%~2.4%。若汽油价格下降,也将提高个人消费。随之,持续下跌的美元也许转而上升,预计到2020年能源产量增加将提高美元实际汇率1.6%~5.4%。由于美洲大陆能源产量急剧增加,美国对中东石油的依存度下降,将使其干预中东安全事务的程度减小,有可能大幅削减美国国防费(2012年美国政府预算国防费相当于GDP的4.6%),进而极大改善美国的财政收支,同时也会收到抑制长期利率的效果。由于页岩油气的发展,在2010~2015年可为美国提供86.9万个就业岗位,其中直接、间接、诱发就业分别占22.8%、32.6%和44.6%;2016~2035年可以提供166万个就业岗位,其中直接、间接、诱发就业分别占21.7%、33.0%和45.3%。页岩油气的发展将使未来25年间美国各级政府的直接税收以年均4.6%的速度增长,累计达9330亿美元,这将为美国财政状况的改善做出直接贡献。4.3加拿大西部页岩油气资源及开发现状如前所述,目前美国页岩油开发的中心地带是在中北部蒙大拿州、北达科他州到加拿大萨斯喀彻温省、马尼托巴省的“Bakken页岩层”,Bakken页岩层横跨美国和加拿大广大地区。加拿大在Montney、HornRiver、Cordova、Utica、Maritimes等发现了储量丰富的页岩气资源,其中Montney已于2000~2001年开始商业开发。尽管目前产量还比较少,但加拿大对开发十分积极。根据美国“WorldwideRefiningBusinessDigestWeekly”2012年11月12日报道,目前加拿大西部正在进行并购和土地权认购,一项最新的研究表明,加拿大阿尔伯塔省的Duvernay、Montney、Muskwa及BasalBanff/Exshaw、NorthNordegg和Wilrich的页岩层拥有丰富的油气资源。表5给出了加拿大西部页岩油气储量,其中页岩油储量高达4236×108bbl。加拿大能源公司、雪佛龙公司和塔利斯曼能源公司已经在该地区认购土地权用于开发,埃克森美孚公司斥资26亿美元并购Celtic勘探公司,以得到Duvernay和Montney页岩层的油气储量。目前开发尚处于初级阶段,水平井和水力压裂技术将对勘探开发起到重大作用。目前市场上干气供应已经饱和,投资者特别感兴趣的是丰富的天然气液和页岩油储量。美国公司与加拿大公司合作,很可能促成加拿大成为世界第二个成功开发页岩油的国家。5美国页岩油气大有可为据“BPStatisticalReviewofWorldEnergy2012”的数据,2010年我国一次能源消费量24.029×108t油当量,超过美国的22.779×108t油当量,成为世界最大的一次能源消费国,2011年中国、美国一次能源消费量分别为26.132×108t油当量和22.693×108t油当量。2011年我国原油净进口2.514×108t、油品净进口0.454×108t,石油进口量低于美国(原油进口4.44×108t、油品出口0.73×108t),2020年前我国很有可能成为世界上最大的石油进口国。如何降低我国的石油对外依存度,美国开发页岩油气的经验值得我们借鉴。关于如何根据自身的具体情况,借鉴美国的经验开发我国的页岩油气资源,笔者非常赞同我国学者张抗的观点。美国学者根