這種能源美國可采30年！它會是新的革命么？

阿巴拉契亞地區(qū)豐富的NGL資源將會吸引超過百億美元的投資。它可能會給美國能源市場帶來新的變局。

2018年，美國能源部（DOE）發(fā)布《NGL入門書》，在此本書主要內容進行了翻譯，分享于大家。

1、NGL是什么？

表1 NGL用途、產品和用戶

NGL（Natural Gas Liquids）的化學成分主要是乙烷C2、丙烷C3、丁烷C4、戊烷及C5＋等烴類，可制造塑料、防凍劑、清潔劑、汽油、合成橡膠、乙醇變性劑、化學溶劑等產品，廣泛應用于住宅、商業(yè)、制造業(yè)、農業(yè)、交通、電力等各行各業(yè)。

2、美國國內NGL市場

2009～2017年，美國液體燃料產量從800萬桶／天增長到1420萬桶／天，其中29％來自NGL。一般來講，NGL的生產應該來自天然氣處理廠或者煉油廠，但是實際上在這8年里，所有的NGL生產都是作為頁巖氣和致密油伴生氣處理工藝的副產品。

圖1 NGLs產量

如上圖所示，以MMbtu（百萬英熱單位）計，NGL國內現(xiàn)貨價格基本上處在原油和天然氣現(xiàn)貨價格之間。丙烷、丁烷和天然汽油現(xiàn)貨價格歷來都是隨著油價的波動而波動，但是從2008年以來，它們的價格始終高于亨利樞紐（Henry Hub）天然氣現(xiàn)貨價格。天然氣處理廠通過回收這些烴類從中獲利。

圖2 NGL價格（與原油、天然氣相比）

另一方面，從2012年年中到2015年年底，由于供應過剩，乙烷價格始終不高于亨利樞紐天然氣價格，利潤太低的時候，生產商就不再回收乙烷。然而，2017年2月份，美國墨西哥灣區(qū)乙烷價格重新回到亨利樞紐天然氣價格以上，作為一種新型石化產品需求和出口，其供應過剩的狀況得以緩解。2017年至2018年，乙烷生產的利潤穩(wěn)步增長。

3、阿巴拉契亞地區(qū)天然氣和NGL資源

根據(jù)美國能源信息署預計，未來幾十年，東部地區(qū)天然氣和NGL產量都將繼續(xù)增長。阿巴拉契亞盆地是東部地區(qū)主要能源基地。但是資源規(guī)模、技術革新、經濟發(fā)展和全球油氣價格等各方面有很多不確定因素。

圖3 東部區(qū)域天然氣產量

根據(jù)中長期預測，阿巴拉契亞的天然氣生產將會保持穩(wěn)定增長。2017年天然氣產量估計在8．19Tcf（萬億立方英尺），預計2025年將增加65％，達到13．55Tcf。2050年，預計產量為19．5Tcf。

圖4 東部地區(qū)液化天然氣產量

阿巴拉契亞地區(qū)NGL產量將持續(xù)增加。隨著天然氣生產逐漸從緩慢衰減的富氣區(qū)轉移到貧氣區(qū)，NGL的增長率將會隨著天然氣增長率的降低而降低。預計2017～2025年，NGL產量將從61萬桶／天增長到135萬桶／天。2050年，預計可達193萬桶／天。

圖5 東部地區(qū)乙烷產量

阿巴拉契亞地區(qū)天然氣處理廠的乙烷產量預計在未來幾年快速增長。2025年預計產量64萬桶／天，接近2013年的20倍。為了滿足日益增長的需要，天然氣處理廠需要不斷地提高產能，從伴生氣中提取更多的乙烷，2050年預計產量為95萬桶／天。

圖6 東部地區(qū)丙烷產量

2017年，阿巴拉契亞地區(qū)丙烷產量21萬桶／天，幾乎是2013年3倍。美國能源信息署預計2025年產量將翻倍至40萬桶／天，并將持續(xù)增長至2050年的56萬桶／天。

4、阿巴拉契亞地區(qū)NGL基礎設施

2017年，阿巴拉契亞地區(qū)丙烷產量21萬桶／天，幾乎是2013年3倍。美國能源信息署預計2025年產量將翻倍至40萬桶／天，并將持續(xù)增長至2050年的56萬桶／天。

（一）生產井

圖7 Marcellus 和Utica油田的地理范圍和生產井分布

近幾年，阿巴拉契亞地區(qū)Marcellus、Utica、Rogersville等頁巖油產量迅猛增長。

（二）天然氣處理

圖8 天然氣產能

天然氣處理是指對伴生天然氣進行處理之后進入輸氣管道，這樣可以避免引發(fā)過度腐蝕或者機械故障，這是天然氣供應鏈上的一道關鍵環(huán)節(jié)。2010年到2016年之間，肯塔基州、俄亥俄州、賓夕法尼亞州、西弗吉尼亞州等地的天然氣處理產能從1．1Bcf／d增至10．0Bcf／d。天然氣處理能力的增加也促進了天然氣和NGL的產量。

（三）NGL分餾

圖9 分餾產能

伴生氣初處理之后，NGL作為一種混合物從天然氣處理廠出來，再作下一步分餾。分餾產品包括乙烷、丙烷、丁烷和天然汽油。

阿巴拉契亞地區(qū)分餾產能從2010年的4．1萬桶／天增長到2016年的85萬桶／天。2019年有望達到110萬桶／天。

（四）NGL運輸

圖10 NGL管道和裂化能力

圖11 現(xiàn)有和計劃中的NGL管道地理分布

表2 NGL管線、產能和在產數(shù)據(jù)

2010年以來，阿巴拉契亞地區(qū)頁巖氣產量的增加促進了中游基礎設施的發(fā)展，包括管道和天然氣處理廠。目前情況下，NGL生產能夠滿足本地區(qū)的需求，剩余的NGL通過管道或者鐵路輸送給其他地區(qū)的用戶。

（五）NGL存儲

圖12 NGL存儲地理分布

雖然NGL產量能夠保持平穩(wěn)，但是需求量波動很大，所以NGL的存儲非常有必要。大量的NGL主要以帶壓液體的形式存儲在地下洞穴中。有部分地區(qū)不具備這樣的地質條件，也可以選擇存儲在地上容器內。大部分地下洞穴都分布在鹽層，有些是頁巖、花崗巖和石灰?guī)r開采后遺留下來的天然洞穴。阿巴拉契亞以及周邊地區(qū)越來越依賴其他地區(qū)的存儲來保證旺季NGL需求。

（六）乙烯裂化

表3 阿巴拉契亞地區(qū)主要的乙烯裂解爐

天然氣處理廠將伴生氣進行處理得到天然氣處理液，通過管道運輸?shù)椒逐s塔，再分餾出不同的產品。乙烷是其中最輕的組分也是產量最豐富的產品。乙烷運輸?shù)搅呀馄鳎诟邷馗邏涵h(huán)境下與水蒸氣混合。乙烷分子裂化成乙烯以及甲烷等其它副產品。乙烷、乙烯可以作為塑料和其它石化產品的原材料。

（七）丙烷脫氫

丙烷脫氫（PDH）是通過專用催化劑將丙烷直接轉化為丙烯的過程。丙烯是乙烯之外最常見的產品，主要用于制造塑料。阿巴拉契亞地區(qū)暫時還不具備PDH產能。太陽石油公司計劃在賓州Marcus Hook建造一座PDH處理廠，預計產能每年100萬噸，用于制造聚乙烯或者高辛烷值的混合汽油。但是由于乙烯銷售協(xié)議尚未達成，這個項目目前為止進展緩慢。

5、研發(fā)機遇

NGL產業(yè)領域具有以下幾個方面的研究和開發(fā)機遇。

（1）提高非常規(guī)資源的采收率

破裂力學、支撐劑運輸、水－頁巖－烴交互作用、無水壓裂液、優(yōu)化發(fā)展戰(zhàn)略。

（2）加快天然氣和NGL向原料和產品的轉化。

改善脫氧、模塊化系統(tǒng)

（3）加強NGL存儲的安全和效率

自愈性粘接材料、新一代診斷工具、地下傳感器。

6、結論

阿巴拉契亞地區(qū)擁有豐富的NGL資源，經濟可采儲量長達30年?？萍紕?chuàng)新促進天然氣大開發(fā)，油氣行業(yè)已經投資了數(shù)百萬資金。乙烷采收率的增長給以乙烷為原料的下游投資提供了新的機遇。美國能源部認為以下幾個方面值得更深入的研究。

（一）NGL下游市場行情分析

1．地區(qū)性石化行業(yè)中心發(fā)展的勘探場景。分析乙烷和丙烷未來如何發(fā)展來吸引石化工廠和配套設施的投資。

2．評估NGL對當?shù)睾蛧医洕臐撛谟绊憽?/p>

3．研究美國NGL和產品出口對國際市場的影響。會出現(xiàn)新的市場嗎？隨著美國NGL生產和石化工廠產能的增加，會出現(xiàn)新的商業(yè)模式嗎？

（二）可靠性和適應性方面

1．明確NGL供應鏈和石化行業(yè)的彈性，明確天然氣和NGL系統(tǒng)有益于經濟穩(wěn)定性和彈性的方面。

2．建立合適的體系來評估國家NGL和石化系統(tǒng)的能源安全。

（三）研發(fā)機會

1．探尋新技術，加強非常規(guī)天然氣生產的采收率。

2．開展材料、技術、工藝研究來提高天然氣和NGL產能。

3．開發(fā)新技術提高NGL存儲的安全性和效率，包括新材料和傳感器的發(fā)展來探測和預防損耗。

7、附錄

阿巴拉契亞地區(qū)管道、存儲、出口和化工廠全圖

翻譯：劉影