能源之星页岩气开发即将全面开花 能源版图酝酿革新

      美国得克萨斯州Grapevine市的郊区，有个令人意想不到的知名度极高之地——一个钻井点。

        这里并非旅游景点，却成为游客们争相拜访的“圣地”。一切源于切萨皮克能源公司在那里成立了一座学习中心，游客可以就近参观这里的天然气钻探操作。“钻井一日游”就此风靡。

        如此风尚源于人们对能源神秘世界的好奇心，而页岩气正是这个世界里最具有吸引力的主角。

        有一段时间，美国能源进口依赖度的增加，常常被视为衰落的最有力证据。不过，页岩气革命改变了一切。

        今天，石化巨头们开始相信，能源业的未来在美国。蒸蒸日上的页岩气产业，不仅直接影响了美国能源市场格局，还使许多高能耗重化工业的命运发生逆转。

        十年前，人们还陷于对石油危机及发展生质燃油等问题的焦虑中，但近十年的无国界页岩气行动，却使全球能源版图迎来了一场旷世变革。

        在目睹了中东地区数十年间饱经各种战争、制裁与动荡后，油气生产商开始改变方向，试图降低对该地区的依赖。

        一场声势浩大的无国界行动粉墨登场。基础是神秘的沉积岩，掺和一些特殊的化学药剂，再加上一点石英颗粒，诸多元素完美融合，催生了这个时代最重要的商业故事主角之一——页岩气。

        从上下游极其细分的相关产业，到美国能源市场格局的面目一新，再到全球能源版图的旷世变革，蒸蒸日上的页岩气，改变了一切。

        与此同时，这种神奇的力量正在“东渡”，中国企业跃跃欲试。未来，随着页岩气开发嫁接金融创新，以及矿权交易等市场化步伐加快，我国页岩气开发也将全面开花。

        页岩宝藏 非常规能源崛起

        页岩气，近十年来最具有吸引力的新兴能源之一。传统天然气由远古生物经过长年分解而成，但页岩气等非常规天然气，存在于油页岩层、煤层与砂岩层等较深地层。

        页岩是一种层状的松脆沉积岩，它具有坚硬且易于呈薄片状剥离的性质，在页岩的极小空隙中储藏着天然气及原油。和那些只要从地面向气层钻井，就会自动从地下喷出来的常规天然气不同，稀薄且分布广泛的非常规天然气必须采取特殊的挖掘方法，才能从地下开采出来。

        有业内人士形容，传统开采油气如同在“静脉中抽血”，因为岩层缝隙大，易开采，但开采页岩气则如同在“微血管抽血”。

        并且由于开采成本较高，这种能源一度被称为“无法开采的燃气”。

        随着上世纪八十年代开始的技术革新，人们首先实现了页岩气的高效开采。此后，以开采页岩气及页岩油为目的的举措迅速增多。

        要如何把页岩中的油气“逼出来”，是整个页岩气产业的最核心技术。美国目前主要应用的开采技术有水平井加多段压裂、清水压裂及同步压裂等。

        其中，最为广为人知的是美国人稍早发明的水力压裂开采技术：将掺有化学药剂的水用高压泵注入地下页岩层，能够让天然气井附近的页岩层产生裂缝，之后用高压将含有石英颗粒和化学成份的水注入钻孔中。水压给页岩造成了许多小裂隙，而石英颗粒进入孔隙使其不能闭合。以此将天然气挤压出来，使其流入气井。

        这些页岩气有时很快就能到达地表。但如果页岩过于致密，其到达地表的过程甚至可能超过一年。

        技术东渡 中国企业跃跃欲试

        相比北美地区数十年的开采历史，中国直到2005年前后才逐步有了页岩气概念，2008至2009开始实质工作。国内第一口页岩气水平井威201-H1井于2009年12月开钻，仅5年历史。

        美国打了几万口井，形成了成熟的体系，而中国才打了两三百口井，经验、技术、装备尚未完全成熟。尽管如此，国内企业仍在努力尝试。中国石化上个月宣布，国土资源部油气储量评审办公室组织专家组评审认定，涪陵页岩气田是典型的优质海相页岩气，新增探明地质储量1067.5亿立方米。这标志着中国首个大型页岩气田正式诞生，拉开了中国页岩气商业开发的序幕。

        中石化石油工程技术研究院战略规划研究所副所长王敏生向上证报记者介绍，初期中国页岩气开采的关键技术如水平井压裂等都是向国外学习，“美国经验丰富，借鉴比另起炉灶起点高”。然而由于我国地质条件复杂，页岩储层比美国深，技术引进后需要结合实际进行改进。

        他进一步说，未来主要是提高效率和降低成本两大方向的技术攻关，依靠井工厂连续作业、连续生产的模式实现，“即在同一个小范围内打很多口井，几口井同时钻井、压裂、生产，进行重复、批量化作业，包括重复利用钻井液、施工车辆等”，这样可以降低设备搬运、人力等待和水资源等成本，此外同步压裂形成的裂缝网络大大提高了页岩气井的产能和最终采收率。

        “井工厂”的概念最早来自于加拿大能源公司，目前国内设备商也陆续开发了成套的“井工厂”解决方案。关键技术包括井场部署、批量化作业、特种作业钻机、井眼轨迹控制技术、同步压裂技术、裂缝监测技术、钻井液循环利用和压裂液回收利用等。

        “下一步开发页岩气能不能成功，经济性是关键因素之一。其中很重要的一条就是我们的装备，能不能使我们开发页岩气的成本能够往下走，除了钻机以外，就是压裂，单靠进口成本是比较高的，因此要实现国产化。”中国石油(601857,股吧)石化设备工业协会首席顾问赵志明指出。

        令人欣慰的是，包括中石化下属的江汉四机厂、杰瑞、科瑞以及宝鸡的民营企业等都在不断开发国产新设备。

        民营油气设备龙头杰瑞股份去年10月发布了“小井场大作业”成套页岩气压裂解决方案，这是目前世界首套针对复杂地理条件下页岩气开采的解决方案。目前在国内应用的世界最大功率3100型压裂车已在川庆地区进行连续作业，240桶闭式混砂车、压裂全自动混配车等都在新疆油田得到应用，效率和产量较常规设备提升50%以上。此外，公司今年3月推出了中国第一台涡轮压裂车，最高功率达4500水马力。使中国成为继美国、俄罗斯之后，第三个拥有涡轮压裂装备的国家。

        另一家民营钻机龙头、港股上市公司宏华集团今年3月亦发布了“一体化”全新页岩气整体解决方案，彻底改变了原有页岩气开发过程中的柴油驱动模式，设计了“以气打气，气电结合”的驱动设备，即用燃气发动机取代了传统的柴油发动机，利用自身生产出的页岩气驱动井场钻采设备。并在页岩气井场建立变电站及输电电网，以页岩气发电结合页岩气自身驱动。同时，配备6000马力压裂泵、6套柔性水罐，其独有的水罐是传统水罐4倍容积，仅用1/4占地面积，可折叠移运。据悉，运用该套解决方案，可减少开采占地面积50％-65％，节省10％钻井成本，减少每口井二氧化碳排放量226吨。

        业内人士分析，随着国内装备制造能力进步，页岩气井工厂作业、水平井分段压裂等关键技术重新组合应用，国内页岩气打井单井成本已经从初期1亿多降到7、8千万，规模开发后还有继续下降空间。未来随着页岩气开发金融创新，矿权交易等市场化放开，我国页岩气开发将从先导试验区、南方海相页岩突破逐步过渡到陆相页岩全面开发。

        挖掘“金矿” 衍生品中大有文章

        页岩气的开发已经在全球多个国家掀起热潮，形成客观的市场前景。据研究公司Grand View本周发布的数据预测，全球页岩气市场规模有望在2020年达到670.2亿美元。而页岩气产量有望在2014至2020年间实现8.3%的复合年增长率，其中，亚太市场将成为增长最快速的市场，2015年至2020年间的复合年增长率将高达66.7%。

        随之而来的衍生产业也欣欣向荣地出现了变革。在美国，利用页岩气的主要成分甲烷制造甲醇的工厂建设接连涌现。海外媒体披露，包括全球最大的甲醇生产商Methanex公司在内，多家企业都会在2014年至2017年增产，总增产规模预计为每年500万吨。

        页岩气还有其他一些有用的副成分。这些副成分是树脂和涂料等多种有机材料的原料，乙烷就是其中的代表。从页岩气中提取的乙烷价格低，使得化工业的成本竞争力提高，树脂等副产品的价格也有望大幅降低。

        而南非石化巨头Sasol在美国路易斯安那州的莱克查尔斯河口附近兴建了一处能源设施。利用墨西哥湾沿岸地区以水力压裂技术开采的廉价天然气，并将天然气分解成乙烯，这是用于制造塑料、涂料和食品包装的化工原料。该公司还计划将天然气转化成高品质柴油和其他燃料。

        页岩气不仅是燃料和化学品的原料，还能在制铁工艺中作为还原剂使用。据外媒披露，普通高炉的还原剂使用焦炭，但称为直接还原法的制铁工艺利用天然气还原。因此，廉价的页岩气受到了关注。美国大型电炉企业纽柯钢铁公司与奥地利奥钢联公司分别在美国路易斯安那州和德克萨斯州建设了还原铁工厂。

        亚洲石化公司则在兴建油罐及更新工厂设备，以储存并加工处理自美国进口的液化石油气（LPG）。这些石化公司指望美国页岩气开采热潮带来的大量供应，取代成本较高的石脑油作为原料。美国顾问公司ESAI表示，页岩气热潮料将推升美国LPG产量。2019年前，美国LPG过剩量将从2014年的每日27万桶，倍增至每日55万桶。能源顾问公司FACTS则估计，到2020年，美国LPG出口预计较去年增加约两倍，达到每日63.5至79.5万桶左右。

        格局之变

        能源版图酝酿革新

        尽管页岩气被视作未来能源之星，一些批评者认为，人们低估了在天然气开采、运输和存储过程中向大气中泄漏的甲烷量。甲烷是天然气的主要成分，它对环境的危害比碳严重很多倍。德国政府日前便计划未来七年中止页岩气钻探，原因是担心页岩气的勘探技术可能会污染地下水。

        然而，伴随政策及技术的不断完善，技术人员也在不断探索环境和效率间的平衡。在政策层面，业内共识是，页岩气大规模商业化开发除了国家财政补贴，更需要良好的市场环境。在美国，页岩气开发蓬勃发展就是由几千家中小民营企业带动的，中国目前仍是巨大石油巨头主导的局面，民营企业因矿权、资金、区块、技术等限制，进入阻碍仍较大。

        对此，上证报记者获悉，受国家能源局委托，中石化、中石油及中海油下属能源研究院等多家单位，正联合进行“十三五”及中长期页岩气开发问题研究。据中海油相关人士透露，深化页岩气体制机制改革，其课题聚焦矿权、生态区建设、气价、财税补贴、企业激励、地方积极性、配套基础设施和环保八方面创新。

        咨询公司Wood Mackenzie分析师帕尼·加尔达认为，页岩气产业刚刚起步，“它甚至还没有到年轻人的年纪。如何实现最大化生产的方案尚未敲定，因此还有很大的增长空间。”

        在成长过程中，页岩气更为被关注的另一个身份是全球能源格局颠覆者。据国际能源署（IEA）评估，全球页岩气蕴藏量是187万亿立方公尺，与传统天然气蕴藏量的196万亿立方公尺相当，在页岩气开采全面商业化后，全球天然气开采年限，预估由过去的59年大幅拉高到超过100年。

        进入二十一世纪以来，随着开采新技术的涌现，开采成本迅速降低，目前已经可以和常规天然气相媲美。价格方面的优势，使用煤炭发电的企业纷纷转向使用廉价的页岩气，产业竞争力由此明显提升。页岩气除影响石化业外，对能源发电业也带来深远影响，它帮助美国电价成为全球最具竞争力的国家，使用能源比重高的制造业有转向美国投资设厂的趋势。

        日本媒体评论称，页岩革命带来的能源降价拉低了美国的电费。另外，页岩气还是树脂和涂料等多种有机材料的廉价原料，因此，有机材料的价格也有望降低。将来，能源、电力和材料价格都非常低的美国将成为极具魅力的生产基地，所以说，美国今后可能重新成为世界工厂。

        掌声与非议共存，尽管看起来页岩气所贴上的标签让人捉摸不透。但是我们仍然看到全球新的能源版图在缓缓拉开。

        曾在福特和卡特执政美国时任政府顾问的能源经济学家Philip Verleger用足球比赛打了一个比方：页岩就像是一种在朋友间举行的对抗赛，如果比赛时开始下雨了，每个人都躲进室内避雨，一旦雨停了，他们可以迅速重新开始比赛。大型传统能源项目更像是世界杯比赛：取消的代价很大，而一旦取消，他们需要花很长时间重启。页岩产出很可能会很快地下降，但是它也极有可能迅速复苏。