頁巖氣的無國界行動

 

　　這里并非旅游景點，卻成為游客們爭相拜訪的“圣地”。一切源于切薩皮克能源公司在那里成立了一座學習中心，游客可以就近參觀這里的天然氣鉆探操作。“鉆井一日游”就此風靡。

 

　　如此風尚源于人們對能源神秘世界的好奇心，而頁巖氣正是這個世界里最具有吸引力的主角。

 

　　有一段時間，美國能源進口依賴度的增加，常常被視為衰落的最有力證據(jù)。不過，頁巖氣革命改變了一切。

 

　　今天，石化巨頭們開始相信，能源業(yè)的未來在美國。蒸蒸日上的頁巖氣產(chǎn)業(yè)，不僅直接影響了美國能源市場格局，還使許多高能耗重化工業(yè)的命運發(fā)生逆轉。

 

　　十年前，人們還陷于對石油危機及發(fā)展生質燃油等問題的焦慮中，但近十年的無國界頁巖氣行動，卻使全球能源版圖迎來了一場曠世變革。

 

　　在目睹了中東地區(qū)數(shù)十年間飽經(jīng)各種戰(zhàn)爭、制裁與動蕩后，油氣生產(chǎn)商開始改變方向，試圖降低對該地區(qū)的依賴。

 

　　一場聲勢浩大的無國界行動粉墨登場�；A是神秘的沉積巖，摻和一些特殊的化學藥劑，再加上一點石英顆粒，諸多元素完美融合，催生了這個時代最重要的商業(yè)故事主角之一——頁巖氣。

 

　　從上下游極其細分的相關產(chǎn)業(yè)，到美國能源市場格局的面目一新，再到全球能源版圖的曠世變革，蒸蒸日上的頁巖氣，改變了一切。

 

　　與此同時，這種神奇的力量正在“東渡”，中國企業(yè)躍躍欲試。未來，隨著頁巖氣開發(fā)嫁接金融創(chuàng)新，以及礦權交易等市場化步伐加快，我國頁巖氣開發(fā)也將全面開花。

 

　　頁巖寶藏非常規(guī)能源崛起

 

　　頁巖氣，近十年來最具有吸引力的新興能源之一。傳統(tǒng)天然氣由遠古生物經(jīng)過長年分解而成，但頁巖氣等非常規(guī)天然氣，存在于油頁巖層、煤層與砂巖層等較深地層。

 

　　頁巖是一種層狀的松脆沉積巖，它具有堅硬且易于呈薄片狀剝離的性質，在頁巖的極小空隙中儲藏著天然氣及原油。和那些只要從地面向氣層鉆井，就會自動從地下噴出來的常規(guī)天然氣不同，稀薄且分布廣泛的非常規(guī)天然氣必須采取特殊的挖掘方法，才能從地下開采出來。

 

　　有業(yè)內人士形容，傳統(tǒng)開采油氣如同在“靜脈中抽血”，因為巖層縫隙大，易開采，但開采頁巖氣則如同在“微血管抽血”。

 

　　并且由于開采成本較高，這種能源一度被稱為“無法開采的燃氣”。

 

　　隨著上世紀八十年代開始的技術革新，人們首先實現(xiàn)了頁巖氣的高效開采。此后，以開采頁巖氣及頁巖油為目的的舉措迅速增多。

 

　　要如何把頁巖中的油氣“逼出來”，是整個頁巖氣產(chǎn)業(yè)的最核心技術。美國目前主要應用的開采技術有水平井加多段壓裂、清水壓裂及同步壓裂等。

 

　　其中，最為廣為人知的是美國人稍早發(fā)明的水力壓裂開采技術：將摻有化學藥劑的水用高壓泵注入地下頁巖層，能夠讓天然氣井附近的頁巖層產(chǎn)生裂縫，之后用高壓將含有石英顆粒和化學成份的水注入鉆孔中。水壓給頁巖造成了許多小裂隙，而石英顆粒進入孔隙使其不能閉合。以此將天然氣擠壓出來，使其流入氣井。

 

　　這些頁巖氣有時很快就能到達地表。但如果頁巖過于致密，其到達地表的過程甚至可能超過一年。

 

　　技術東渡中國企業(yè)躍躍欲試

 

　　相比北美地區(qū)數(shù)十年的開采歷史，中國直到2005年前后才逐步有了頁巖氣概念，2008至2009開始實質工作。國內第一口頁巖氣水平井威201-H1井于2009年12月開鉆，僅5年歷史。

 

　　美國打了幾萬口井，形成了成熟的體系，而中國才打了兩三百口井，經(jīng)驗、技術、裝備尚未完全成熟。盡管如此，國內企業(yè)仍在努力嘗試。中國石化上個月宣布，國土資源部油氣儲量評審辦公室組織專家組評審認定，涪陵頁巖氣田是典型的優(yōu)質海相頁巖氣，新增探明地質儲量1067.5億立方米。這標志著中國首個大型頁巖氣田正式誕生，拉開了中國頁巖氣商業(yè)開發(fā)的序幕。

 

　　中石化石油工程技術研究院戰(zhàn)略規(guī)劃研究所副所長王敏生向記者介紹，初期中國頁巖氣開采的關鍵技術如水平井壓裂等都是向國外學習，“美國經(jīng)驗豐富，借鑒比另起爐灶起點高”。然而由于我國地質條件復雜，頁巖儲層比美國深，技術引進后需要結合實際進行改進。

 

　　他進一步說，未來主要是提高效率和降低成本兩大方向的技術攻關，依靠井工廠連續(xù)作業(yè)、連續(xù)生產(chǎn)的模式實現(xiàn)，“即在同一個小范圍內打很多口井，幾口井同時鉆井、壓裂、生產(chǎn)，進行重復、批量化作業(yè)，包括重復利用鉆井液、施工車輛等”，這樣可以降低設備搬運、人力等待和水資源等成本，此外同步壓裂形成的裂縫網(wǎng)絡大大提高了頁巖氣井的產(chǎn)能和最終采收率。

 

　　“井工廠”的概念最早來自于加拿大能源公司，目前國內設備商也陸續(xù)開發(fā)了成套的“井工廠”解決方案。關鍵技術包括井場部署、批量化作業(yè)、特種作業(yè)鉆機、井眼軌跡控制技術、同步壓裂技術、裂縫監(jiān)測技術、鉆井液循環(huán)利用和壓裂液回收利用等。

 

　　“下一步開發(fā)頁巖氣能不能成功，經(jīng)濟性是關鍵因素之一。其中很重要的一條就是我們的裝備，能不能使我們開發(fā)頁巖氣的成本能夠往下走，除了鉆機以外，就是壓裂，單靠進口成本是比較高的，因此要實現(xiàn)國產(chǎn)化。”中國石油[0.25%資金研報]石化設備工業(yè)協(xié)會首席顧問趙志明指出。

 

　　令人欣慰的是，包括中石化下屬的江漢四機廠、杰瑞、科瑞以及寶雞的民營企業(yè)等都在不斷開發(fā)國產(chǎn)新設備。

 

　　民營油氣設備龍頭杰瑞股份去年10月發(fā)布了“小井場大作業(yè)”成套頁巖氣壓裂解決方案，這是目前世界首套針對復雜地理條件下頁巖氣開采的解決方案。目前在國內應用的世界最大功率3100型壓裂車已在川慶地區(qū)進行連續(xù)作業(yè)，240桶閉式混砂車、壓裂全自動混配車等都在新疆油田得到應用，效率和產(chǎn)量較常規(guī)設備提升50%以上。此外，公司今年3月推出了中國第一臺渦輪壓裂車，最高功率達4500水馬力。使中國成為繼美國、俄羅斯之后，第三個擁有渦輪壓裂裝備的國家。

 

　　另一家民營鉆機龍頭、港股上市公司宏華集團今年3月亦發(fā)布了“一體化”全新頁巖氣整體解決方案，徹底改變了原有頁巖氣開發(fā)過程中的柴油驅動模式，設計了“以氣打氣，氣電結合”的驅動設備，即用燃氣發(fā)動機取代了傳統(tǒng)的柴油發(fā)動機，利用自身生產(chǎn)出的頁巖氣驅動井場鉆采設備。并在頁巖氣井場建立變電站及輸電電網(wǎng)，以頁巖氣發(fā)電結合頁巖氣自身驅動。同時，配備6000馬力壓裂泵、6套柔性水罐，其獨有的水罐是傳統(tǒng)水罐4倍容積，僅用1/4占地面積，可折疊移運。據(jù)悉，運用該套解決方案，可減少開采占地面積50%-65%，節(jié)省10%鉆井成本，減少每口井二氧化碳排放量226噸。

 

　　業(yè)內人士分析，隨著國內裝備制造能力進步，頁巖氣井工廠作業(yè)、水平井分段壓裂等關鍵技術重新組合應用，國內頁巖氣打井單井成本已經(jīng)從初期1億多降到7、8千萬，規(guī)模開發(fā)后還有繼續(xù)下降空間。未來隨著頁巖氣開發(fā)金融創(chuàng)新，礦權交易等市場化放開，我國頁巖氣開發(fā)將從先導試驗區(qū)、南方海相頁巖突破逐步過渡到陸相頁巖全面開發(fā)。

 

　　挖掘“金礦”衍生品中大有文章

 

　　頁巖氣的開發(fā)已經(jīng)在全球多個國家掀起熱潮，形成客觀的市場前景。據(jù)研究公司GrandView本周發(fā)布的數(shù)據(jù)預測，全球頁巖氣市場規(guī)模有望在2020年達到670.2億美元。而頁巖氣產(chǎn)量有望在2014至2020年間實現(xiàn)8.3%的復合年增長率，其中，亞太市場將成為增長最快速的市場，2015年至2020年間的復合年增長率將高達66.7%。

 

　　隨之而來的衍生產(chǎn)業(yè)也欣欣向榮地出現(xiàn)了變革。在美國，利用頁巖氣的主要成分甲烷制造甲醇的工廠建設接連涌現(xiàn)。海外媒體披露，包括全球最大的甲醇生產(chǎn)商Methanex公司在內，多家企業(yè)都會在2014年至2017年增產(chǎn)，總增產(chǎn)規(guī)模預計為每年500萬噸。

 

　　頁巖氣還有其他一些有用的副成分。這些副成分是樹脂和涂料等多種有機材料的原料，乙烷就是其中的代表。從頁巖氣中提取的乙烷價格低，使得化工業(yè)的成本競爭力提高，樹脂等副產(chǎn)品的價格也有望大幅降低。

 

　　而南非石化巨頭Sasol在美國路易斯安那州的萊克查爾斯河口附近興建了一處能源設施。利用墨西哥灣沿岸地區(qū)以水力壓裂技術開采的廉價天然氣，并將天然氣分解成乙烯，這是用于制造塑料、涂料和食品包裝的化工原料。該公司還計劃將天然氣轉化成高品質柴油和其他燃料。

 

　　頁巖氣不僅是燃料和化學品的原料，還能在制鐵工藝中作為還原劑使用。據(jù)外媒披露，普通高爐的還原劑使用焦炭，但稱為直接還原法的制鐵工藝利用天然氣還原。因此，廉價的頁巖氣受到了關注。美國大型電爐企業(yè)紐柯鋼鐵公司與奧地利奧鋼聯(lián)公司分別在美國路易斯安那州和德克薩斯州建設了還原鐵工廠。

 

　　亞洲石化公司則在興建油罐及更新工廠設備，以儲存并加工處理自美國進口的液化石油氣(LPG)。這些石化公司指望美國頁巖氣開采熱潮帶來的大量供應，取代成本較高的石腦油作為原料。美國顧問公司ESAI表示，頁巖氣熱潮料將推升美國LPG產(chǎn)量。2019年前，美國LPG過剩量將從2014年的每日27萬桶，倍增至每日55萬桶。能源顧問公司FACTS則估計，到2020年，美國LPG出口預計較去年增加約兩倍，達到每日63.5至79.5萬桶左右。

 

　　格局之變　能源版圖醞釀革新

 

　　盡管頁巖氣被視作未來能源之星，一些批評者認為，人們低估了在天然氣開采、運輸和存儲過程中向大氣中泄漏的甲烷量。甲烷是天然氣的主要成分，它對環(huán)境的危害比碳嚴重很多倍。德國政府日前便計劃未來七年中止頁巖氣鉆探，原因是擔心頁巖氣的勘探技術可能會污染地下水。

 

　　然而，伴隨政策及技術的不斷完善，技術人員也在不斷探索環(huán)境和效率間的平衡。在政策層面，業(yè)內共識是，頁巖氣大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)除了國家財政補貼，更需要良好的市場環(huán)境。在美國，頁巖氣開發(fā)蓬勃發(fā)展就是由幾千家中小民營企業(yè)帶動的，中國目前仍是巨大石油巨頭主導的局面，民營企業(yè)因礦權、資金、區(qū)塊、技術等限制，進入阻礙仍較大。

 

　　對此，記者獲悉，受國家能源局委托，中石化、中石油及中海油下屬能源研究院等多家單位，正聯(lián)合進行“十三五”及中長期頁巖氣開發(fā)問題研究。據(jù)中海油相關人士透露，深化頁巖氣體制機制改革，其課題聚焦礦權、生態(tài)區(qū)建設、氣價、財稅補貼、企業(yè)激勵、地方積極性、配套基礎設施和環(huán)保八方面創(chuàng)新。

 

　　咨詢公司W(wǎng)oodMackenzie分析師帕尼·加爾達認為，頁巖氣產(chǎn)業(yè)剛剛起步，“它甚至還沒有到年輕人的年紀。如何實現(xiàn)最大化生產(chǎn)的方案尚未敲定，因此還有很大的增長空間。”

 

　　在成長過程中，頁巖氣更為被關注的另一個身份是全球能源格局顛覆者。據(jù)國際能源署(IEA)評估，全球頁巖氣蘊藏量是187萬億立方公尺，與傳統(tǒng)天然氣蘊藏量的196萬億立方公尺相當，在頁巖氣開采全面商業(yè)化后，全球天然氣開采年限，預估由過去的59年大幅拉高到超過100年。

 

　　進入二十一世紀以來，隨著開采新技術的涌現(xiàn)，開采成本迅速降低，目前已經(jīng)可以和常規(guī)天然氣相媲美。價格方面的優(yōu)勢，使用煤炭發(fā)電的企業(yè)紛紛轉向使用廉價的頁巖氣，產(chǎn)業(yè)競爭力由此明顯提升。頁巖氣除影響石化業(yè)外，對能源發(fā)電業(yè)也帶來深遠影響，它幫助美國電價成為全球最具競爭力的國家，使用能源比重高的制造業(yè)有轉向美國投資設廠的趨勢。

 

　　日本媒體評論稱，頁巖革命帶來的能源降價拉低了美國的電費。另外，頁巖氣還是樹脂和涂料等多種有機材料的廉價原料，因此，有機材料的價格也有望降低。將來，能源、電力和材料價格都非常低的美國將成為極具魅力的生產(chǎn)基地，所以說，美國今后可能重新成為世界工廠。

 

　　掌聲與非議共存，盡管看起來頁巖氣所貼上的標簽讓人捉摸不透。但是我們仍然看到全球新的能源版圖在緩緩拉開。

 

　　曾在福特和卡特執(zhí)政美國時任政府顧問的能源經(jīng)濟學家PhilipVerleger用足球比賽打了一個比方：頁巖就像是一種在朋友間舉行的對抗賽，如果比賽時開始下雨了，每個人都躲進室內避雨，一旦雨停了，他們可以迅速重新開始比賽。大型傳統(tǒng)能源項目更像是世界杯比賽：取消的代價很大，而一旦取消，他們需要花很長時間重啟。頁巖產(chǎn)出很可能會很快地下降，但是它也極有可能迅速復蘇。