古今中外,凡稱之為“革命”的事件,總會影響巨大,世界矚目。近年來,美國頁巖氣領域發生的一系列重大變化,被人們稱為“頁巖氣革命”,不僅是因為美國頁巖氣產量的大規模增加,更是因為它所產生的影響不僅僅局限于美國,也徹底顛覆了“非常規油氣資源只是常規化石能源補充”的傳統認識,進而會影響到世界能源格局、地緣政治乃至全球經濟秩序。作為一種清潔高效的能源,頁巖氣的規模開采為美國的能源供應和能源替代提供了新的視角,也為其他國家油氣工業的發展提供了新的思路。我們關心的問題是,頁巖氣革命將會如何影響世界格局?
作為資源和產業的頁巖氣
一般來說,頁巖氣是指賦存于有機質豐富的泥巖或頁巖及其夾層中的,以吸附或游離的形式存在于泥頁巖內部的天然氣資源。在適當的外部條件出現時,泥頁巖中的有機質以及已經生成的液態烴經過裂解或降解形成氣態烴,或游離于孔隙和裂縫中,或吸附于有機質和黏土礦物表面,并在一定地質條件下聚集形成頁巖氣藏。
與常規天然氣藏不同,泥頁巖既是頁巖氣生成的烴源巖,又是頁巖氣聚集和儲藏的儲層,這種“自生自儲”的特點決定了頁巖氣所賦存的環境自然壓力較低,孔滲性能較差,開采的難度大、技術要求高,因此頁巖氣屬于非常規油氣資源。
為了弄清全球主要國家頁巖氣資源情況,2011年,由美國國務院牽頭,包括美國內政部地質調查局(USGS)、環境保護署(EPA)、能源信息署(EIA)等多家政府機構組成的研究團隊對世界32個國家、48個頁巖氣沉積盆地進行“全球頁巖氣初評”。這次初評并未考慮常規天然氣資源豐富而對頁巖氣不夠重視的前蘇聯、中東等地區。結果顯示,全球頁巖氣技術可采資源量為187.40萬億立方米,與常規天然氣探明可采儲量相當。其中,北美洲頁巖氣資源最為豐富,占全球總量的29.2%;亞太地區頁巖氣技術可采資源量達到50.52萬億立方米,占全球總量的27.0%。從國家來看,中國頁巖氣資源居世界首位,與美國、阿根廷、墨西哥、澳大利亞和加拿大一起,成為頁巖氣技術可采資源量超過10萬億立方米的六個國家之一。
目前,全球共有30多個國家正在進行頁巖氣勘探開發工作,但從總體上看世界頁巖氣產業發展仍處在初級階段,除美國等少數國家取得實質性突破以外,多數國家的進展仍然較為緩慢。
美國頁巖氣開采的歷史悠久。早在1821年,美國就在阿巴拉契亞盆地成功鉆取第一口商業頁巖氣井,拉開頁巖氣開采的序幕,也開啟了美國天然氣工業。20世紀70年代,由于兩次石油危機以及本土原油產量峰值的到來,天然氣在美國能源消費結構中的比重越來越高,推動頁巖氣開采進入規模化階段,產量達到20億立方米,但在整個天然氣產量中的比例仍然很小。直到20世紀90年代技術突破以及制度、基礎設施等各方面的不斷完善,才帶來了頁巖氣產業的繁榮。
美國頁巖氣產量在2001年為126億立方米,僅占天然氣總產量的2.3%;到2011年已達1820億立方米,占天然氣總產量的比例達27.9%,近10年來年均增速超過25%。頁巖氣產量的快速上漲,扭轉了美國天然氣產量下降的局面,并推動美國在2009年重超俄羅斯,再次成為世界第一大產氣國。據EIA預測,未來美國頁巖氣產量將繼續保持快速增長的趨勢,2020年達到2500億立方米,約占天然氣總產量的36%;2030年達到3800億立方米,約占天然氣總產量的49%。
受美國影響,加拿大成為世界上第二個實現頁巖氣商業化開采的國家。加拿大頁巖氣資源也比較豐富,技術可采資源量達到10.98萬億立方米,居世界第六,目前頁巖氣產量已經超過80億立方米,除了實現自給自足外還增加了對歐洲和亞太地區的供應。歐洲頁巖氣資源豐富,但比較分散。勘探主要集中在波蘭、德國、奧地利、匈牙利等國,一些勘探區塊已經開始商業生產。但由于歐洲人口眾多,環境保護限制條件更加嚴格,商業化開采尚需時日。南美洲阿根廷頁巖氣技術可采資源量位居世界第三,被認為是除北美外最具頁巖氣開發前景的國家,目前埃克森美孚、道達爾等國際石油公司已開始與阿根廷政府合作開采頁巖氣資源,但能源政策的不穩定是國外石油公司的重要擔憂,2012年阿根廷政府對能源行業的國有化肯定會對頁巖氣的開發產生重大影響。
頁巖氣革命為什么發生?
美國爆發頁巖氣革命并非偶然,主要有以下幾方面的因素:
從資源角度看,美國本土48個州廣泛分布著有機頁巖,蘊藏著豐富的頁巖氣資源,這是頁巖氣革命的資源基礎。“全球頁巖氣初評”顯示美國頁巖氣技術可采資源量為24.4萬億立方米,位居世界第二。此外,美國頁巖氣盆地比較集中,主要分布在東部和東南部,且賦存條件較好,開采難度相對較小。從技術角度來看,1981年,美國第一口頁巖氣井壓裂成功;2002年,水平鉆井被用于提高頁巖氣井的產能。正是因為掌握了壓裂和水平井這兩項關鍵技術,美國才有效降低了頁巖氣開發成本,成功實現頁巖氣產量的突破。頁巖氣開采技術已被評為2009年世界石油科技十大進展之一,技術先驅喬治·米歇爾(GeorgeMitchell)和他的米歇爾能源開發公司數十年如一日專注于頁巖氣的開采,并最終獲得成功。可以說,頁巖氣革命是美國那種執著的企業家精神和文化的充分體現。喬治·米歇爾被稱為“美國頁巖氣之父”,并已被美國天然氣技術研究所(GTI)授予終身成就獎。
從市場角度看,一是美國天然氣基礎設施非常完善。美國擁有世界上規模最大的、最完善的天然氣管網系統,管道里程超過40多萬公里,位居世界首位,各管道間聯絡線發達,城市配氣網絡十分完善,天然氣管線遍布全國各州。完善的基礎設施為降低成本,推動頁巖氣迅速市場化、商品化創造了有利條件。二是美國能源市場環境非常健全。在歷次天然氣市場結構調整中,美國政府始終遵循管道公司功能單一化、管輸市場競爭化的思路,通過“控制中間,放開兩頭”,建立了管輸市場公開準入制度,保證了天然氣生產商公平地使用天然氣管道,提高了市場效率,保證了頁巖氣價值的合理體現。美國的能源市場結構極具競爭性,頁巖氣開采絕大部分都由中小企業進行,有效地分散了巨額投資,降低了開采準入門檻,同時,中小企業為了獲取更高回報,更加具有創新性,從而能夠推動頁巖氣產業的快速發展