美国的页岩气开发对世界天然气市场的影响

郭揆常

（上海石油天然气有限公司，上海 200041）

页岩气是指从页岩层中开采出来的天然气，主要成分是甲烷，与煤层气和致密型砂岩气同属非常规天然气。页岩气燃烧后的碳排放量低，是一种新的清洁高效新能源。页岩气吸附或游离状态聚集在泥页岩或者高碳泥页岩中，与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。页岩一般表现为致密物，即使含气有效孔隙度一般也只有1%～5%，页岩气以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其他储集空间，以吸附状态（大约50%）存在于粘土颗粒及孔隙表面。页岩气开发利用过程所带来的负面环境影响是各种化石燃料能源中最小的。

1 页岩气资源特点

页岩气资源在含油气盆地中的蕴藏量很丰富，被认为是含油气盆地中最后进入开发的油气资源。据1997年不完全估算，全球页岩气资源量高达456.24万亿m3，超过全球常规天然气资源量的436.1万亿m3。近年来，随着钻井、完井（尤其是水平井钻井、连续油管射孔和水力压裂等）技术的进步，以及在天然气市场需求增加、价格上升的推动下，发现页岩气的地方越来越广，对页岩气资源的认识迅速提高，估计全球最终页岩气资源量将超过1000万亿m3。页岩气资源潜力巨大，以北美的Newark East气藏为例，目前证实的页岩气资源量约2.6万亿m3，2007年页岩气产量为315亿m3，累计页岩气产量为1 200亿m3。

页岩气资源的含气面积广，页岩气藏为连续型气藏，缺少明显的圈闭，也没有明显的气水界线，分布范围与处于生气窗以内的烃源岩范围基本一致，为大面积区域含气。页岩气的储层致密，页岩气产自被固结至超低孔隙度和渗透率的粘土和粉砂级颗粒组成的页岩中，页岩储层孔隙度一般为4%～6%，渗透率小于1×10－6μm2。与常规天然气藏相比，页岩气藏的经济产量在很大程度上要依赖于天然裂缝。页岩中天然裂缝的发育可以大大改善其经济性，在天然裂缝发育区页岩储层孔隙度可达10%，渗透率可达1×10－3μm2。

页岩气的开采比较困难，目前产量还比较低。美国早期页岩气中40%的井初期裸眼测试无气流，55%的井初始无阻流量没有工业价值。所有井都需要实施储层压力改造。早期开发的5个页岩含气盆地，改造后单井产量894～28 300m3／d，平均8 063m3／d。近年来，水平井、水力压裂及分段压裂技术的成功应用，单井产量大幅提高，水平井平均单井产量约20 000m3／d。最大水平井单井产量47.6万m3／d。页岩气井产量年递减率小，一般每年减少2%～3%，最大5%，因此岩气井的寿命一般为30～50年。不过页岩气开采的采收率变化较大，美国页岩气藏开发证实，页岩气藏采收率变化范围在5%～60%。其中，埋藏较浅、地层压力低、有机碳与吸附气含量低的页岩气藏，采收率约60%；埋藏较深、地层压力高、吸附气含量高的页岩气藏采收率只有25%～50%。目前，页岩气藏的勘探开发投资较大，美国主要页岩气藏勘探开发成本统计表明，页岩气井单井勘探成本为300～800万美元，是2000—2003年美国陆上油井单井勘探成本的7倍，气井单井成本的5倍。

2 美国页岩气开发现状

据美国能源信息署（EIA）估算，美国拥有技术可开采天然气储量超过49.38万亿m3，其中非常规天然气储量占到60%，特别是广泛分布于美国48个州的页岩气，资源丰富储量巨大。美国能源信息署认为，美国今后天然气可采储量的增长，将主要来自这种非常规天然气储量。2007年美国的页岩气产量占天然气总产量的比例为12%，预计到2013年将上升到35%，2030年进一步上升到55%。

得益于非常规天然气尤其是页岩气开发技术的突破，美国是目前全球唯一实现页岩气商业开采的国家，2008年页岩气总产量达600亿m3，2009年美国天然气总产量6 240亿m3，超过俄罗斯成为世界第一天然气生产国，从此美国天然气消费长期依赖进口的局面也发生了逆转。能源跨国公司相继参与美国页岩气资源开发，2009年12月，埃克森美孚以410亿美元收购了美国XTO能源公司，正式拉开了石油巨头角逐页岩气资源开采的序幕。2010年1月，法国的道达尔石油公司以8亿美元购买了美国切萨皮克能源公司在巴尼特页岩区25%的资产，还将为切萨皮克能源公司的钻井、完井及设备改造提供60%的资金支持。同年5月，英国天然气公司以9.5亿美元收购了美国EXCO公司在阿巴拉契亚盆地26.5万公顷区域内50%的页岩气资产。5月底，英荷壳牌公司以47亿美元收购了East Resources，并收购了德克萨斯州南部伊格尔福德页岩气地区10.1万hm2的开采权。

页岩气的大量生产对美国产生了重大影响，页岩气的发展为美国推动低碳经济战略提供了巨大动力，也使世界油气的地缘政治格局发生结构性调整。2009年美国通过《清洁能源与气候法案》之后，摆在该国发电企业面前的一个问题就是采用什么清洁能源来代替传统的煤炭发电。这一问题在页岩气开发取得突破之后得到解决，美国的天然气依赖进口的局面也发生彻底改变，天然气发电的资源约束不复存在。页岩气的生产不仅使美国发电压力得到缓解，而且使能源密集产业高成本压力得到了缓解。宾夕法尼亚州和纽约州传统上是大宗能源的进口区，而在页岩气大规模开发之后，变成了能源生产供应区。今后，这里将有更多的公共汽车和卡车直接使用天然气。前些年，美国的一些能源密集型制造业公司一直在向海外转移，以寻找更加便宜的能源来保持全球竞争力。目前，由于相对便宜的天然气供应，使其选择留在本土发展的成本压力在一定程度减少。

当然，页岩气的“异军突起”也让美国常规天然气的生产倍感压力。据EIA统计，美国墨西哥湾常规天然气的产量正在大幅度下降，从2007年的3 960万m3／d，降低到目前的1 980万m3／d，减少了一半。当地用于钻天然气井的钻机数量也从2001年的约170台下降到目前的不足100台。与此同时，由于美国近年来大力开发页岩气，非常规天然气产量迅速提高，从而使从加拿大进口的管道天然气量逐年减少。2007年开始，美国从加拿大进口的管道天然气下降非常明显，预计到2013年进一步下降约28%。加拿大的天然气生产商正在全球范围内为其过剩产能寻找买家。

3 美国页岩气对国际天然气市场格局的影响

页岩气不仅让美国国内市场发生了变化，而且也使国际LNG出口目标发生转移。由于当前美国天然气市场处于供过于求和高库存的状态，北美发展LNG的空间已经缩小，这迫使一些LNG出口商将出口目标从美国转移到欧洲和亚太市场。卡塔尔LNG项目Qatargas3和Qatargas4即将于今年建成投产，到时LNG年产能将达到7 700万t。这些项目原本都是面向美国市场的，现在不得不另寻买家，甚至美国的近邻特立尼达也不得不开始向欧洲和南美洲出口部分LNG。

金融危机带来的油气资源短期供应过剩的局面还未完全扭转，美国页岩气产量迅速增加则进一步加剧了全球天然气和LNG供大于求的趋势。天然气出口国流向的转移和天然气出口商之间的竞争使得天然气市场逐渐开始由卖方市场向买方市场转变，天然气期货价格从2008年的0.459美元／m3大幅下降到0.106美元／m3。管道气“照付不议”合同和LNG长期合同出现更改的可能性。价格的长期低迷还将加剧俄罗斯和卡塔尔等天然气出口国的竞争。根据美国能源署的统计，美国天然气井口价在2002年一度跌到了0.104美元／m3，此后虽然一度急速飙升，2008年达到0.272美元／m3，但2009年又迅速跌至0.112美元／m3。美国天然气库存量一直较高，虽然进入2010年以后持续降低，但近期又有所增加。截至2010年7月23日当周，美国的天然气库存总量为826亿m3，仅次于2010年1月1日当周882亿m3的水平。

俄罗斯天然气工业股份公司已经表示，在出售给欧洲的天然气中，最多可以有15%的天然气按照现货市场价出售。而在以前该公司坚持按照长期合同价格向欧洲出售天然气。在已经失去美国市场的前提下，俄罗斯对中国市场的重视程度会进一步增加，俄罗斯天然气价格的松动可能使中国在中俄天然气价格谈判过程中拥有更多的议价空间。可以预期，随着更多的LNG进入欧洲和亚太地区，可能导致现货价格降低和长期合同发生变化。目前LNG长期合同定价与石油挂钩，随着LNG供应的进一步宽松，今后可能会有更多用户转向现货市场，并促使LNG价格降低。

4 美国页岩气对油气地缘政治格局的影响

美国页岩气经济开发的巨大成功，迅速吸引了世界各国的广泛关注。石油公司围绕页岩气资源的激烈争夺和战略布局已经全面展开，世界天然气市场的传统格局也在悄无声息中改变。

这一影响最明显的体现首先是美国和俄罗斯地位的变化，美国凭借资源主导优势在能源外交和巩固政治霸权方面有了更多的话语权，可通过争夺天然气贸易伙伴达到排挤俄罗斯在亚欧大陆天然气供应垄断的目的。虽然俄罗斯认为，开发页岩气田需要投入巨额资金，在价格上不可能与俄罗斯的天然气竞争，但同时也承认，页岩气被开发会改变天然气市场的结构。俄罗斯天然气产量的下降则是该影响的直接体现。这意味着俄罗斯将失去在欧洲天然气市场强硬的定价权和一定范围的市场份额，欧洲各国天然气消费单一依赖俄罗斯的局面将彻底改变，欧洲各国长期以来一直试图寻找的天然气来源多元化的目标又多了北美这个重要的来源地。

全球天然气市场向买方倾斜，资源国试图通过打能源牌实现其政治意图的目的将很难达成。目前，加拿大的管道气和卡塔尔的LNG正在寻找新的买家，如果它们转而进入欧洲市场，会进一步挤占俄罗斯在欧洲的份额并促使俄罗斯开发亚洲市场的意愿更加强烈。

基于美欧的传统同盟关系，伊朗对欧洲的天然气供应可能因此会有部分分流到亚太地区，但是如果没有价格上的优势，也难于立足亚太市场。亚太地区的天然气供应多元格局的呈现，也会使原本复杂的亚太地区油气地缘竞争更加扑朔迷离。

中国的能源消费大国地位和现阶段相对良好的经济环境，使得全球天然气供应商普遍认为中国会是未来LNG进口潜力最大的国家。因此，未来一段时间内，中国面临的油气地缘竞争压力将会减弱，来自资源国的能源合作愿望将会增强。

5 我国页岩气开发现状及建议

研究报告显示，中国的非常规天然气资源量是常规天然气的5倍多，其中页岩气的资源量初步估算在30万亿m3左右，具有巨大的开发潜力和经济效益，非常规天然气将会为中国能源结构调整做出贡献。2010年，我国天然气表观消费量1 072亿m3，其中国内产量为950亿m3，净进口120亿m3，预计到2020年，我国天然气缺口将突破1 350亿m3。因此，积极有计划地开发页岩气资源将是我国满足天然气需求的重要途径和保障。

2004年，国土资源部油气资源战略研究中心即开始页岩气资源的研究工作，认为重庆市东南地区、四川盆地等是页岩气资源最有利的成矿区带，确定为首批实地勘查目标区。2009年8月，在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。这标志着继美国和加拿大之后，中国正式开始页岩气资源的勘探开发。国土资源部计划到2020年优选出20～30个页岩气勘探开发区，力争2020年实现150亿m3至300亿m3的年产能。2009年11月，中美双方签署了关于在页岩气领域合作的备忘录，并签署了《美国国务院和中国国家能源局关于中美页岩气资源工作行动计划》。2010年5月26日，中美两国发表了能源安全合作联合声明，其中一项议题就是加强中美在页岩气领域的合作。目前，国家发改委正抓紧制定并争取尽快出台页岩气专项发展规划，“十二五”期间初步形成页岩气发展的资源、技术和产业基础，为“十三五”加快发展创造条件。国家科技重大专项中设立了页岩气专题和示范工程，目的是吸收先进技术，掌握适应我国资源状况的勘探开发和生产管理技术。

资源勘探程度低，技术不成熟是当前我国页岩气发展面临的主要问题。为了加快我国页岩气的开发利用，除了国家制定页岩气发展专项规划、制定有关矿权使用、专用设备引进、气价确定、税收等方面的优惠政策外，还要从页岩气勘探开发的专业层面上作出努力。

1）由行业主管部门牵头，积极推进全国页岩气资源的进一步勘查，摸清家底，为页岩气发展规划的具体实施提供资源基础。

2）积极开展页岩气开发技术的研究。以前页岩气因开采困难而被放弃，但是10年前美国取得了技术突破：采用水平打钻技术、多层的水力压裂技术，或将这两种技术结合运用，成功地实现了页岩气的商业性开采，形成了一套较为成熟的页岩气勘探开发技术体系，使页岩气的商业化生产变得可行。其中，“水平井分段压裂”是目前页岩气开采中的关键技术。页岩气的开采过程需要先从地面垂直钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量的人工裂缝，还要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的人工改造，造成大面积网状裂缝，最后才能获得规模产量的天然气。我国在吸收引进这些技术的同时，必须积极研究适合我国资源特点的开发技术，形成配套完善的低成本技术体系。

3）以我为主，合作开发。选择较成熟的页岩区与国外石油公司合作，学习其先进技术，降低资金投入成本，积累页岩气优选、评价、试采、工艺设计、现场实施、技术服务、评估与分析的经验，建立起符合我国页岩气藏特点的勘探开发配套技术系列，加快我国页岩气开发的步伐。

4）在成熟探区开展页岩气开采技术先导试验，建立页岩气开发的先导性示范区。依据页岩气资源评价的成果，近期选择一到两个有利地区开展老井评价和页岩气开发的先导性试验，积累包括地震储集层预测、低渗透气藏储集层大型压裂改造、裂缝性气藏压裂井产能评价以及微地震监测技术等页岩气开发的经验和技术，为规模开发准备条件。

5）发展页岩气需要解决环保难题，页岩气虽然是清洁能源，但其生产过程比常规油气生产存在更大的环境风险。压裂开采法（Hydraulic Fracturing）需要消耗大量的水，废水与压裂液可能污染地下水源或发生泄漏，美国环保组织已多次抗议由于开采页岩气而导致的污染水源、损坏房屋等事件，欧洲许多国家正是由于对环境的担忧而不鼓励发展页岩气。我国固然不能因噎废食，但有备才能无患。在研发适合我国资源情况的页岩气开采技术的同时，应重点发展相应的环境保护技术和风险防控措施，在未来的页岩气开采中实现技术创新，在与其他页岩气强国的技术竞争中体现自己的优势。