美國(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)歷程與啟示

美國(guó)是世界上首個(gè)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油(即蘊(yùn)藏在大套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系中的石油資源，亦有文獻(xiàn)稱(chēng)為致密油)商業(yè)開(kāi)發(fā)的國(guó)家，目前全球90%以上的頁(yè)巖油產(chǎn)量來(lái)自美國(guó)。憑借頁(yè)巖油的成功開(kāi)發(fā)，美國(guó)一舉扭轉(zhuǎn)了上世紀(jì)70年代以來(lái)的原油產(chǎn)量下滑頹勢(shì)，原油自給能力大幅提高，同時(shí)也在重塑著世界石油市場(chǎng)格局。

然而，關(guān)于頁(yè)巖油革新的質(zhì)疑也一直存在。前段時(shí)間，甚至有媒體稱(chēng)“頁(yè)巖油是龐氏騙局”“美國(guó)頁(yè)巖油革命神話(huà)破滅”等。事實(shí)果真如此嗎?

筆者認(rèn)為，研究美國(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)歷程，分析其經(jīng)驗(yàn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)頁(yè)巖油產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義。

歷程與特征

縱觀美國(guó)頁(yè)巖油的發(fā)展歷程，可將其分為三個(gè)階段，即探索發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)與技術(shù)突破和快速發(fā)展。

1953~1999年是美國(guó)頁(yè)巖油探索發(fā)現(xiàn)階段。此時(shí)的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)活動(dòng)集中在北部的威利斯頓盆地，以尋找泥巖裂縫油藏為目標(biāo)，頁(yè)巖油年產(chǎn)量不到10萬(wàn)噸。1953年發(fā)現(xiàn)的Antelope油田是美國(guó)第一個(gè)頁(yè)巖油藏，產(chǎn)層是形成于3億年前左右的海相暗色頁(yè)巖，即巴肯組上段，獲得27噸/日的產(chǎn)量。1992年，針對(duì)巴肯組上段的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)活動(dòng)明顯增加，有20多家公司參與其中。此后，由于油價(jià)走低和難以進(jìn)行可靠的產(chǎn)量預(yù)測(cè)，該區(qū)的頁(yè)巖油鉆探開(kāi)發(fā)活動(dòng)大幅減少。

2000~2007年是美國(guó)頁(yè)巖油認(rèn)識(shí)與技術(shù)突破階段。此時(shí)的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)活動(dòng)雖然仍集中在巴肯頁(yè)巖區(qū)，但目的層已轉(zhuǎn)為巴肯組中段的白云巖和粉砂巖層段。隨著水平井和水力壓裂技術(shù)成功應(yīng)用，產(chǎn)量得以迅速提高，2007年首次突破100萬(wàn)噸/年。2000年和2005年是該階段兩個(gè)至關(guān)重要的時(shí)間點(diǎn)，前者是Elm Coulee油田的發(fā)現(xiàn)時(shí)間，這是以巴肯中段為勘探目標(biāo)后發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)油田，在頁(yè)巖油產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有里程碑式的意義;后者則是成功將水平井和水力壓裂用于巴肯中段頁(yè)巖油藏開(kāi)發(fā)的時(shí)間，揭開(kāi)了美國(guó)頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的新篇章。

2008年以來(lái)是美國(guó)頁(yè)巖油快速發(fā)展階段。一方面，受頁(yè)巖氣革命影響，美國(guó)國(guó)內(nèi)氣價(jià)持續(xù)低迷，之前從事頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的公司紛紛轉(zhuǎn)向頁(yè)巖油，巴肯頁(yè)巖區(qū)的作業(yè)量和產(chǎn)量快速提升;另一方面，巴肯頁(yè)巖油快速發(fā)展帶來(lái)了“溢出效應(yīng)”，美國(guó)其他地區(qū)的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)陸續(xù)獲得突破，伊格爾福特、二疊盆地更是后來(lái)居上，成為新的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)地區(qū)。

隨著頁(yè)巖油鉆探活動(dòng)在多地展開(kāi)，美國(guó)頁(yè)巖油產(chǎn)量進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。2011年，年產(chǎn)量首次突破5000萬(wàn)噸，2012年達(dá)到1億噸，2014年達(dá)到2億噸，2018年突破3億噸。

現(xiàn)狀與展望

截至2017年底，美國(guó)的頁(yè)巖油證實(shí)經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量同美國(guó)常規(guī)原油和凝析油總證實(shí)儲(chǔ)量相當(dāng)。2017年，二疊盆地成為美國(guó)第一大頁(yè)巖油資源區(qū);巴肯區(qū)帶退居第二位;第三大頁(yè)巖油資源區(qū)是墨西哥灣盆地西部的伊格爾福特區(qū)帶。美國(guó)地調(diào)局認(rèn)為，二疊盆地、巴肯和伊格爾福特區(qū)帶還有超過(guò)120億噸待發(fā)現(xiàn)的(技術(shù)可開(kāi)采)頁(yè)巖油資源。

據(jù)美國(guó)能源信息署預(yù)測(cè)，美國(guó)頁(yè)巖油會(huì)在2025年前后達(dá)到5億噸以上的年產(chǎn)量峰值，占美國(guó)石油總產(chǎn)量的三分之二以上，并大體保持這一產(chǎn)量水平至2030年，之后會(huì)逐年降低，到2050年會(huì)降至4.4億噸，但仍占美國(guó)石油總產(chǎn)量的一半以上。

國(guó)際能源署認(rèn)為，2024年之前，全球新增石油供應(yīng)的70%以上將來(lái)自美國(guó)，且有望在未來(lái)5年內(nèi)取代沙特，成為全球最大的原油出口國(guó)，這一切都得益于頁(yè)巖油。

BP也認(rèn)為，美國(guó)頁(yè)巖油年產(chǎn)量完全具備在2030年達(dá)到5億噸的條件，甚至可能突破6億噸。

成本和油價(jià)是確定產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)。從發(fā)展歷程來(lái)看，美國(guó)頁(yè)巖油行業(yè)的成本呈總體下降趨勢(shì)，頁(yè)巖油公司的盈利能力也在持續(xù)改善。以巴肯頁(yè)巖區(qū)為例，2014年油價(jià)下跌之前，該區(qū)頁(yè)巖油項(xiàng)目的勘探開(kāi)發(fā)成本在65美元/桶左右，油價(jià)下跌之后，頁(yè)巖油公司憑借技術(shù)進(jìn)步和一系列優(yōu)化措施實(shí)現(xiàn)了降本增效，目前該區(qū)的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)成本已降至50美元/桶左右，基本具備了在當(dāng)前油價(jià)水平上實(shí)現(xiàn)盈利的條件。

據(jù)有關(guān)資料表明，自2000年以來(lái)，美國(guó)頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)投資已超過(guò)12000億美元，長(zhǎng)期負(fù)現(xiàn)金流和高負(fù)債使美國(guó)頁(yè)巖油發(fā)展的可持續(xù)性備受質(zhì)疑，甚至有人提出“龐氏騙局”說(shuō)，但其實(shí)美國(guó)頁(yè)巖油目前已出現(xiàn)向好的苗頭。

IHS Markit的數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)頁(yè)巖油行業(yè)在2018年首次實(shí)現(xiàn)了16億美元的年度凈現(xiàn)金流入。預(yù)計(jì)2019年有約140億美元的凈現(xiàn)金流入;到2023年，頁(yè)巖油行業(yè)的累計(jì)凈現(xiàn)金流入將超過(guò)1400億美元，基本可以應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期債務(wù)問(wèn)題。

經(jīng)驗(yàn)與啟示

美國(guó)頁(yè)巖油革命的成功是資源、科技、市場(chǎng)、體制和基礎(chǔ)設(shè)施等多因素合力作用的結(jié)果。

美國(guó)是頁(yè)巖油資源最豐富的國(guó)家之一，優(yōu)質(zhì)的資源條件為頁(yè)巖油革命提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。持續(xù)的科技進(jìn)步是頁(yè)巖油革命成功的關(guān)鍵，堅(jiān)持不懈的基礎(chǔ)研究促進(jìn)了頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)理論的創(chuàng)新，水平井、水力壓裂及配套技術(shù)的綜合利用實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖油氣的商業(yè)生產(chǎn)，以“井工廠”為代表的生產(chǎn)技術(shù)降低了頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)的操作和管理成本，不斷的技術(shù)創(chuàng)新提高了頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)效率。成熟的市場(chǎng)環(huán)境是頁(yè)巖油發(fā)展的重要支撐，完善的體制機(jī)制則為頁(yè)巖油革命提供了制度保障，包括明晰的礦權(quán)以及礦權(quán)交易與管理機(jī)制、極富競(jìng)爭(zhēng)性的市場(chǎng)機(jī)制、高效的政府監(jiān)管機(jī)制、多元投資主體與專(zhuān)業(yè)化分工服務(wù)相結(jié)合的體制。良好的基礎(chǔ)設(shè)施條件使頁(yè)巖油革命成果得以迅速擴(kuò)大，美國(guó)管道系統(tǒng)總里程居全球之首，且連通了主要產(chǎn)區(qū)、消費(fèi)區(qū)、煉廠和交易樞紐，產(chǎn)出的油氣能迅速到達(dá)市場(chǎng)。

美國(guó)頁(yè)巖油革命帶給我們?nèi)矫娴膯⑹尽?/p>

一是新產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展需要國(guó)家的戰(zhàn)略扶持。美國(guó)政府為頁(yè)巖油氣等非常規(guī)油氣資源發(fā)展制定了明確的戰(zhàn)略目標(biāo)，并長(zhǎng)期給予扶持。專(zhuān)門(mén)設(shè)立了非常規(guī)油氣資源研究基金，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，先后投入60多億美元，其中用于相關(guān)理論和技術(shù)研究的費(fèi)用約為20億美元。聯(lián)邦政府和州政府還制定了針對(duì)非常規(guī)資源的補(bǔ)貼和扶持政策，如《能源意外獲利法》中明確規(guī)定非常規(guī)能源開(kāi)發(fā)享受稅收補(bǔ)貼政策;《美國(guó)能源法案》規(guī)定，政府在10年內(nèi)，每年投資4500萬(wàn)美元用于非常規(guī)油氣技術(shù)研發(fā)。

二是美國(guó)目前大規(guī)模開(kāi)發(fā)的是高成熟度的頁(yè)巖油資源。從美國(guó)三大頁(yè)巖油區(qū)的情況來(lái)看，實(shí)現(xiàn)商業(yè)開(kāi)發(fā)的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖屬高成熟頁(yè)巖油，具有油質(zhì)較輕、氣油比高、地層壓力系數(shù)高、流動(dòng)性較好等特點(diǎn)，通過(guò)現(xiàn)有的水平井體積改造技術(shù)和“平臺(tái)式作業(yè)模式”能進(jìn)行規(guī)模效益開(kāi)發(fā)。美國(guó)還有大量中—低成熟頁(yè)巖油資源，至今仍未實(shí)現(xiàn)商業(yè)開(kāi)發(fā)。

三是分級(jí)分類(lèi)動(dòng)用是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油效益開(kāi)發(fā)的重要保障。頁(yè)巖油公司將產(chǎn)區(qū)按每1000英尺水平段初始產(chǎn)量分為5級(jí)，第一級(jí)的平衡油價(jià)只有32美元/桶左右，第五級(jí)則高達(dá)75~84美元/桶，在低油價(jià)下開(kāi)發(fā)活動(dòng)主要集中在最好的第一級(jí)區(qū)域內(nèi)。IHS Markit的統(tǒng)計(jì)表明，第一級(jí)區(qū)域內(nèi)的可鉆井位已經(jīng)有接近一半被鉆。

在美國(guó)頁(yè)巖油革命影響下，中國(guó)石油和中國(guó)石化公司從2010年開(kāi)始啟動(dòng)了頁(yè)巖油勘探評(píng)價(jià)工作。初步研究結(jié)果表明，中國(guó)陸相盆地發(fā)育多套湖相泥頁(yè)巖層系，其分布范圍廣、有機(jī)質(zhì)豐度高、厚度大，不僅為常規(guī)石油資源提供了豐富油源，而且有大量的油滯留于泥頁(yè)巖層系內(nèi)，具有巨大的頁(yè)巖油資源潛力。

據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)，中國(guó)頁(yè)巖油技術(shù)可采資源量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居全球第三位。中國(guó)的陸相頁(yè)巖油資源量主要分布在東部斷陷盆地古近系、松遼盆地白堊系、四川盆地侏羅系、鄂爾多斯盆地三疊系以及準(zhǔn)噶爾等盆地的二疊系。

目前，以上地區(qū)的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)均已有所突破，如準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷、鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、松遼盆地、江漢盆地等都突破了頁(yè)巖油出油關(guān)，但正像美國(guó)頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)初期階段一樣，目前多數(shù)井無(wú)經(jīng)濟(jì)效益。

高成熟頁(yè)巖油油質(zhì)輕，流動(dòng)性好，但往往埋藏深、施工困難、開(kāi)發(fā)成本高、通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、降低成本是關(guān)鍵。埋藏淺的往往是低熟油，原油比重大、黏度大、流動(dòng)性差，研發(fā)改制技術(shù)是關(guān)鍵。

綜上所述，中國(guó)陸相頁(yè)巖油與美國(guó)海相頁(yè)巖油有很大不同，美國(guó)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，但不能全部復(fù)制。只有持續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)出適應(yīng)我國(guó)頁(yè)巖油資源特點(diǎn)的理論與技術(shù)，才能大規(guī)模且經(jīng)濟(jì)有效地開(kāi)發(fā)我國(guó)陸相頁(yè)巖油，為我國(guó)能源安全作出貢獻(xiàn)。