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頁巖氣:美國的今天,不一定是中國的明天 ——中國頁巖氣行業現狀解析
2016/9/23 10:27:56 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:導語:前幾年,美國的頁巖氣大規模商業開發引領了第三次能源革命,美國本土能源價格被壓至谷底,并第一次成功實現了能源輸出。隨即,美國的制造業大量回流,并與機器人產業完美匹配,這又促進了工業自動化的發展。這場頁巖氣革命,不僅改變了美國的能源結構和導語:前幾年,美國的頁巖氣大規模商業開發引領了第三次能源革命,美國本土能源價格被壓至谷底,并第一次成功實現了能源輸出。隨即,美國的制造業大量回流,并與機器人產業完美匹配,這又促進了工業自動化的發展。這場頁巖氣革命,不僅改變了美國的能源結構和能源戰略,也影響了世界政治格局。但這是別人家的頁巖氣,頁巖氣革命浪潮中,美國的今天,不一定是中國的明天。中國頁巖氣行業的儲量如何?技術水平如何?政策法規如何?本文將一一道來。(文/MOLBASE 趙鎮)
一、全球及中國頁巖氣資源分布美國能源署估算了32個國家的頁巖氣的技術可采儲量,頁巖氣總儲量為187.6萬億立方米,遠超這些國家天然氣總儲量36.1萬億立方米。其中,中國頁巖氣可采儲量世界第一,達到36萬億立方米,遠遠超過了探明的3.0萬億立方米天然氣儲量。國土資源部油氣中心采用成因法、統計法、類比法及特爾菲法進行估算,估算的中國頁巖氣可采資源儲量大約31萬億方,與美國能源署估計大體一致。
圖1 全球頁巖氣技術可采儲量分布
數據來源:EIA
中國頁巖氣資源主要分布在中國南方古生界、華北地區下古生界、塔里木盆地寒武-奧陶系廣泛發育有海相頁巖以及準格爾盆地的中下侏羅統、吐哈盆地的中下侏羅統、鄂爾多斯盆地的上三疊統等發育有大量的陸相頁巖,地理位置上處于塔里木、準噶爾、松遼等9個盆地。
雖然中國頁巖氣儲量豐富,但開采較困難。頁巖氣資源多分布在邊遠山區資源且離地表較遠;另外豐度較差,礦井開采期較短;而且中國頁巖氣地質結構種類較多,需要不同的開發技術,四川盆地屬于海相頁巖儲層,可借鑒美國經驗,而吉林東部盆地屬于陸相頁巖儲層,美國技術不適用,需要自主開發技術。
圖2 中國頁巖氣資源分布情況
數據來源:EIA
二、中國頁巖氣產業發展歷程
中國頁巖氣起步較晚,2006年開始頁巖氣資源的調查研究。在近8年的發展中,盡管阻力重重,但中國頁巖氣產業仍然獲得較快發展。中國與國外相關企業進行了一系列的合作,較快地獲得了相關基礎技術。此外,作為低品位的資源,中國頁巖氣受到越來越多的政策支持,2011年,國家能源局提出頁巖氣十二五規劃;2013年,能源局將頁巖去開發納入國家戰略新興產業。
2014年國際油價開始持續下跌,石油上游利潤被壓縮。相當“燒錢”的非常規油氣勘探開發處境尷尬。我國的頁巖氣開發已相應慢下來了,這兩年頁巖氣沒有太大的發展。
圖3 中國頁巖氣發展歷程(截至2013年,2014至今頁巖氣發展緩慢)
數據來源:MOLBASE
三、中國頁巖氣開發技術分析
頁巖油氣是特指賦存于頁巖中的非常規油氣,而頁巖氣是指位于暗色泥頁巖以吸附或游離狀態為主要存在方式的天然氣聚集。
頁巖氣區塊的開發流程分為勘探、鉆井和采氣三個階段。總體而言,中國頁巖氣開采仍處于探索及實驗階段。中石油、中石化和延長油田已分別打出了頁巖氣試驗開采井,但目前中國還沒有形成頁巖氣工業化產量。
圖4 頁巖氣開采流程
數據來源:EIA
頁巖氣的開發技術包括頁巖氣資源評價技術、開發技術和工廠化作業技術。美國經過30多年頁巖氣開發,形成了成熟可靠的開采技術。目前美國是世界上唯一實現了頁巖氣大規模開采的國家,代表了世界上最先進的頁巖氣開采技術。中國的頁巖氣開采技術處于技術儲備和合作學習的階段。
頁巖氣的勘探技術與常規天然氣類似,使用的勘探設備也基本相同,比較具有技術含量的環節是地震資料的解釋和評價技術。中國企業在頁巖氣勘探方面經驗不足,但基本可以滿足要求,也能得到國外企業的幫助。中石油、中石化都是全產業鏈經營模式,國內的勘探企業基本上都集中在這兩個公司內部,缺少獨立的投資標的。這兩家公司勘探作業能力基本能夠完成頁巖氣勘探任務。
頁巖氣開發和采集的技術,目前需要學習美國企業的。國內油田技術服務公司基本上不掌握頁巖氣開采技術,很難參與其中,只能提供一般性的服務。但國內已有部分企業開始前期相關的技術儲備,例如安東油田服務和宏華集團。安東油田服務早在2006年就開始儲備頁巖氣開發的相關技術,并參加了中石油第一口頁巖氣實驗開采井的施工。宏華集團在頁巖氣開發規劃服務方面處于國內領先地位,還研發了較多適應中國開發環境的開采設備。
表1 中國與美國頁巖氣技術開發情況對比
技術項目美國相關技術成熟度中國相關技術成熟度頁巖氣資源評價技術頁巖氣開發機理分析研究★★★★★★實驗測試與分析★★★★★★含氣特點與模擬★★★★★有利選區與評價★★★★★★產能分析及預測★★★★★★★頁巖氣開發技術多級壓裂★★★★★★★清水壓裂★★★★★★水力噴射壓裂★★★★★★重復壓裂★★★★★★同步壓裂★★★★★★氮氣泡沫壓裂★★★★★★★★大型水力壓裂★★★★★★★★壓裂液★★★★★★精確導向與儲層改造★★★★★★鉆直井及完井技術★★★★★★★★鉆水平井及完井技術★★★★★★頁巖氣工廠化作業技術-★★★★★注:★★★★★--非常成熟;★★★★--比較成熟;★★★--一般成熟;★★--較不成熟;★--非常不成熟
數據來源:MOLBASE
壓裂技術是頁巖氣開采中的關鍵技術,壓裂費用一般占頁巖氣開采總費用的30%左右,是頁巖氣開采能否實現低成本工業化開發以及保證頁巖氣產量的關鍵點。壓裂技術一般以巖石力學理論為基礎,分為水力噴射壓裂、氮氣泡沫壓裂、同步壓裂等多種壓裂方式,它們各自的技術特點及適用范圍見下表。
表2 壓裂技術特點及適用性表
壓裂技術項目技術特點適用性多級壓裂多段壓裂,分段壓裂;技術成熟,使用廣泛產層較多,水平井段長的井清水壓裂減阻水為壓裂液主要成分,成本低,但攜沙能力有限適用于天然裂縫系統發育的井水力噴射壓裂定位精準,無需機械封隔,節省作業時間尤其適用于裸眼完井的生產井重復壓裂通過重新打開裂縫或裂縫重新取向增產老井和產能下降的井均可使用同步壓裂多口井同時作業,節省作業時間且效果好于依次壓裂井眼密度大,井位距離近氮氣泡沫壓裂地層傷害小,濾失低,攜沙能力強水敏性地層和埋深較淺的井大型水力壓裂使用大量凝膠,完井成本高,地層傷害大對儲層無特別要求,適用廣泛數據來源: MOLBASE
中國頁巖氣開采仍處于探索及實驗階段,開采技術處于技術儲備和合作學習的階段。中石油、中石化以及延長石油各自擁有試驗井,是中國該行業的領先者。另有一些企業(如安東油田服務和宏華集團),在技術儲備上走在全國前列。預計未來3-5年內,中國可以完成合作學習階段。但由于中美頁巖地質條件的較大差異,預估需要10年以上的時間才能完成技術消化,15年以上的時間達到技術成熟和工業化采集的程度。
四、中國頁巖氣開發政策解讀
近年,中國已為支持頁巖氣開發出臺了多個政策,包括2011年國土資源部將頁巖氣作為獨立礦種加強管理。此外,2012年出臺的《頁巖氣發展規劃(2011-2015年)》、《關于出臺頁巖氣開發利用補貼政策的通知》,詳述了我國頁巖氣開發的規劃、目標、技術路徑、補貼、稅收優惠等。其中《頁巖氣發展規劃(2011-2015年)》是中國已出臺的最重要政策,2013年國家能源局發布的《頁巖氣產業政策》明確將頁巖氣開發納入國家戰略性新興產業,是該發展規劃的延續和補充。
《頁巖氣發展規劃(2011-2015年)》總體方向及目標是為頁巖氣產業打基礎、建體制;支持政策則主要是借鑒煤層氣情況,重點加強財稅支持。
表3 頁巖氣發展規劃(2011-2015年)的相關情況
總體方向鼓勵政策到2015 年,基本完成全國頁巖氣資源潛力調查與評價掌握頁巖氣資源潛力與分布,優選一批頁巖氣遠景區和有利目標區,建成一批頁巖氣勘探開發區,初步實現規模化生產主要裝備自主化生產,形成一系列國家級技術標準和規范,建立完善的產業政策體系依法取得頁巖氣探礦權采礦權的礦業權人或探礦權采礦權申請人可按照相關規定申請減免頁巖氣探礦權和采礦權使用費對頁巖氣勘探開發等鼓勵類項目項下進口國內不能生產的自用設備(包括隨設備進口的技術),按有關規定免征關稅頁巖氣出廠價格實行市場定價優先用地審批主要目標配套建設優選30~50 個頁巖氣遠景區和50~80個有利目標區探明頁巖氣地質儲量6000 億立方米,可采儲量2000 億立方米2015 年頁巖氣產量65 億立方米形成適合我國地質條件的地質調查與資源評價技術方法,勘探開發關鍵技術及配套裝備天然氣管網設施比較完善的頁巖氣勘探開發區,積極建設氣田集輸管道,將頁巖氣輸入天然氣管網對遠離天然氣管網設施,初期產量較小的勘探開發區,建設小型LNG或CNG利用裝臵防止放空浪費根據勘探開發進展情況,適時實施建設頁巖氣外輸管道相關管理機制-確定頁巖氣招標機制、礦區招標的具體規劃、招標管理辦法領導協調機制,協調各中央部委、省份、央企的機制,解決開發存在的重大問題協調中石油、中石化和各省市礦區重疊的問題-數據來源:國家能源局
五、中國頁巖氣定價機制及開采成本分析
中國天然氣定價機制比較復雜,國家發改委制定各個油田天然氣井口價格和各段管道運輸價格,各個省市制定各地零售指導價格。天然氣價格處于嚴格的政策管制中,天然氣井口價格遠低于進口管道天然氣和LNG價格。這產生兩個問題:一是國內企業天然氣開采投資不足,發展緩慢;二是國際進口管道天然氣和LNG價格高,進口虧損巨大。目前天然氣價格試點已經啟動,已有5個省參與了天然氣價格改革,但大范圍的改革還需較長時間。
盡管頁巖氣的價格已使用市場定價,但由于頁巖氣和普通天然氣的高度可替換性,且頁巖氣開采經濟回報率低于常規天然氣,目前國內天然氣價格政策一定程度上影響了企業頁巖氣投資的積極性。
頁巖氣投資進展將取決于天然氣的價格,以及頁巖氣與LNG進口、管道天然氣進口、煤層氣等其他天然氣供應方式的競爭力比較。
表4 天然氣(包括頁巖氣)的定價機制
-試點地區*非試點地區定價方法市場凈回值法*成本加成法做價方法分省制定統一的門站價格區別氣源、路徑,分別制定出廠價格和管道運輸價格定價權國家制定的統一門站價格為最高上限價格,供需雙方可在不超過這一價格水平的前提下,自主協商確定實際交易價格出廠價和管輸價由國家發改委制定城市配送服務費由地方政府制定調整機制門站價格實行動態調整機制,根據可替代能源價格變化情況,每年調整一次,并逐步過渡到每半年或每季度調整發改委調整非常規天然氣定價對頁巖氣、煤層氣、煤制氣三種非常規天然氣,出廠價格實行市場調節,由供需雙方協商確定進入長途管道混合輸送的,執行統一門站價格N/A注:*市場凈回值法:是將天然氣的銷售價格與市場競爭形成的可替代能源商品商品價格掛鉤,在此基礎上倒扣物流成本后回推確定天然氣銷售各環節的價格
*試點地區:廣東、廣西、江蘇、河南、湖南數據來源:國家能源局
根據美國頁巖氣的開發情況,預測目前中國四川盆地的頁巖氣開采成本2.5-4.5元/立方米(現階段預測頁巖氣開采的經濟性尚缺乏很多實證數據,因此該數據僅具備參考意義),高于美國頁巖氣成本,更遠高于國內天然氣的開采成本。產量是頁巖氣開采成本的關鍵指標,隨著開采技術的成熟,頁巖氣成本具備較大下行空間,預計開采成熟期,四川盆地的頁巖氣開采成本可降至1.5-2.5元/立方米。
表5 頁巖氣與常規天然氣開采成本對比(單位:元/立方米)
油氣田名稱預估平均開采成本美國典型頁巖氣1.5四川頁巖氣(開采早期)2.5-4.5四川頁巖氣(開采成熟期)1.5-2.5川渝氣田0.63長慶氣田0.65青海氣田0.60新疆氣田(不含西氣東輸氣田)0.51其他(大港、遼河、中原等)0.60數據來源:MOLBASE
六、中國頁巖氣產業的優劣勢分析
表6中國頁巖氣產業的優劣勢分析
-優勢劣勢技術NA中國頁巖氣地質結構種類較多,需要不同的開發技術,不能直接應用國外技術,自身技術遠未成熟水平井深度和效率仍較低油基鉆井液等仍難自足政策積極推進清潔能源戰略頁巖氣可保護中國能源安全目前有財稅補貼政府對天然氣價格管控土地資源歸中央所有主要優質地塊不開放基建NA運輸管網規模小,運力受限油氣管道運輸則未開放,入網困難頁巖氣區域大多缺水市場中國是天然氣凈進口國,市場缺口巨大油氣行業準入門檻較高資本市場不足以支持其他頁巖氣資源豐富,發展潛力巨大中國的非常規天然氣開采難度高數據來源:MOLBASE
七、中國頁巖氣開發項目進展
國土資源部中國地質調查局油氣資源調查中心的數據顯示,截至2012年底,全國鉆井已超過120口,預計2012年底我國頁巖氣產量接近2億立方米,跟之前頁巖氣“十二五”規劃要求仍有較大差距,“十二五”規劃要求2015達到65億立方米。
中石化和中石油仍然是國內頁巖氣生產的主要參與者。目前中石油已建成兩個國家級頁巖氣示范區,分別是長寧-威遠國家級示范區和云南昭通國家級示范區。
中石化頁巖氣開發緊隨其后,中石化在四川盆地陸相、海相以及東部斷陷盆地古近系頁巖氣資源勘探方面都取得了突破。
此外,延長集團在鄂爾多斯盆地的頁巖氣勘探開發也獲得了一定進展。表7 國內主要頁巖氣項目進展
企業頁巖氣項目進展中石油獲得威遠、長寧、昭通和富順-永川4個有利區塊長寧-威遠國家級示范區完鉆16口井,完成壓裂試氣12口井。直井日產量0.2-3萬立方米,水平井日產量1-16萬立方米云南昭通國家級示范區完鉆7口井,直井日產量0.25萬立方米,水平井日產量1.5-3.6萬立方米中石化黔東、皖南、川東北完鉆5口評價井,其中2口井獲得工業氣流優選了建南和黃平等有利區塊延長石油2011年完鉆國內第一口陸相頁巖氣井延安地區3口井獲得陸相頁巖氣發現在鄂爾多斯盆地完鉆24口井,完成頁巖氣壓裂井14口,其中直井壓裂井13口,水平井分段壓裂井1口,均見頁巖氣流全國總計截至2012年底,全國累計完成129口頁巖氣相關鉆井,其中包括:調查直井 46口探井(直井) 55口評價井 28口數據來源:國土資源部
結合前文中國的頁巖氣資源分布情況、頁巖氣技術進展、政策、礦權管理、頁巖氣項目進展等情況,中國頁巖氣發展時間表如下圖所示。
目前中國頁巖氣開采還處于探索階段, 2015年之前中國頁巖氣以勘探為主,開采井將以學習技術和積累經驗為主;2015年后開采條件初步成熟,第一次和第二次頁巖氣探礦權招標的企業也將完成探礦任務,相關區塊進入鉆井階段。鑒于政策制定的周期,預計2013-2014年礦權管理和優惠政策將會明朗;鑒于技術學習所需的時間,預計2014年底國內企業開采技術成熟;鑒于價格改革的進展,到2015年初,天然氣價格改革將取得較大進展;而勘探、鉆井、開采則會在2015年之后逐漸成熟。
圖5 中國頁巖氣開采時間表(截至2015年)
數據來源:MOLBASE
一些結論:現階段中國頁巖氣開采還處于探索階段,尚未探明頁巖氣儲量分布,也未形成評價和開采的標準,并基本上不掌握頁巖氣開采的專有技術。在未來3-5年內,將逐步完成技術經驗的積累;在未來10年內,各相關條件逐漸成熟;在未來15年內,有望到達頁巖氣產業的收獲期。
本文來源:摩貝視野( qikan.molbase.com )
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