三、页岩气革命成功的原因

美国页岩气革命的成功主要有三个原因。第一个原因是美国政府的支持。20世纪80年代以来，美国政府已经累计投入超过60亿美元用于页岩气产业（翟东升等，2013；瞿国华，2016）。政府的支持主要是通过优惠政策、科研投入和监督管理三方面来实现（王卓宇，2014）。（1）优惠政策。美国对页岩气的补贴始于1976年东部页岩气项目，1978年对页岩气和致密气进行从率的税收减免和从价的现金补贴，1980年出台的《暴利税法案》第29章对非常规天然气生产税优惠政策进行规定，1990年德克萨斯州免除了页岩气勘探开发的生产税并对相关投资进行事先补贴，1997年和2006年政府延长了对页岩气的补贴期限、调整了补贴力度，2004年联邦政府又提出了为期10年的页岩气补贴政策（高明野等，2015）。据估计，最初美国页岩气开发利润的30%左右来自政策优惠（杨列宁，2014）。总之，美国的页岩气开发不仅能享受到各种针对常规油气的税收优惠政策，还能得到专项政策和资金支持。（2）科研投入。20世纪70年代，美国矿产局与美国能源技术实验室联合发起的东部页岩气项目奠定了定向钻井技术的基础；美国能源部与通用电气合作研发的金刚石短钻头提高了页岩层钻井效率。此外，美国页岩气商业化的先锋——米切尔能源公司——也得到了政府的大力支持（李锴，2011），公司使用政府机构早期研发的各种技术平台，并得到美国煤气研究所的直接资助，从而建立了第一座水平井。（3）监督管理。美国通过联邦政府、州政府、地方政府三个层级对天然气市场进行监管。在联邦政府层面，环境保护局主要负责执行相关的法律法规；在联邦政府的监督下，各州政府对页岩气开采进行管制；同时，地方政府也会对页岩气开采设定额外的要求（李岩等，2013）。这种严密的监管机制有利于市场稳定有序地发展。

美国页岩气革命成功的第二个原因是拥有充分开放的资本市场。由于页岩气藏开发具有气层压力低、单井日产量较低、采收率低的“三低”的特征（彭民等，2016），单井的开采风险远大于常规油气田，开发成本也远高于常规油气（刘子晗等，2016）。但页岩气单口井的开采寿命和生产周期比较长，一般为30~50年（董大忠等，2011）。因此，与常规天然气关键在“找气”不同，页岩气开发的关键在“采气”。要尽可能地提高页岩气产量，就需要钻远多于常规气田的生产井（Speight,2013），一旦有大规模资金支持就可以在较短时期内实现规模化发展（吕晓岚等，2012）。例如，美国德州的巴涅特地区就建有约14000口页岩气井（直井占30%，水平井占70%）（贾承造等，2012；李岩、牟博佼，2013），而单口井的成本就在200万美元以上（张大权等，2015）。综上所述，页岩气属于技术密集型加资本密集型的产业，需要大量的资金支持。政府的支持加企业的创新使得页岩气技术成功商业化，这极大吸引了美国国内资本和国际资本，两种资本的结合推动了页岩气生产的规模化。自2008年以来，美国页岩气项目共吸引投资1337亿美元，其中国外资本260亿美元，参与控股美国21个页岩气项目，这是美国近年来成功吸引资本回流的典范（王蕾等，2015）。国际能源署预测这一投资趋势将在10年内得以保持（IEA,2013）。

页岩气革命成功的第三个原因是日益强劲的天然气需求。一方面，在产生相同能量的情况下，天然气的二氧化碳排放量分别是煤炭和石油的56%和71%，氮氧化物的排放量为煤炭和石油的20%，二氧化硫和粉尘颗粒的排放量几乎可以忽略不计，因此天然气被视作一种较为清洁的能源。在环境保护意识日趋增强的今天，各国政府纷纷对碳排放进行限制，这使得各国对天然气的需求量猛增。另一方面，天然气在各种应用领域的效率均保持较高水平。天然气冷热电三联供（DES/CCHP）的能量综合利用效率可超过80%，大大高于火力发电35%的平均能量利用效率（瞿国华，2016）。考虑到天然气的清洁性和高效性，美国在发电方面用其替代了石油和煤炭。而在交通运输部门，天然气除了通过发电来为电动车辆提供动力，还可以直接为压缩天然气和液化天然气车辆提供原料（El-Gamal and Jaffe,2009）。此外，美国是发展天然气化工最早的国家，产品品种和产量居世界首位。美国化工行业所消耗原料和燃料总量的一半以上均来自天然气，主要用于生产甲醇、乙炔以及合成氨，并进一步制造化肥、农药、塑料、纤维、染料、涂料、香料、医药和饲料等工业产品。而陶氏化学等化工企业近年扩大在美产能，这也大大提高了天然气的需求量。

美国页岩气革命的成功诠释了科学技术是第一生产力的内涵。米切尔公司的工程师利用水力压裂技术将页岩分裂成本从原先的25万~30万美元成功降低到10万美元，这项技术突破被认为是页岩气具有商业竞争力的里程碑（李岩等，2013）。而另一项关键技术——水平定向钻井作业则可以减少钻井对环境的影响并提高采收率。页岩气水平井开采技术和压裂技术的进步使美国页岩气单井产量迅速提高，同时使单产所需投入降为传统天然气井的62.5%（张华国等，2013），而在页岩气开采的重镇德克萨斯州，水平井的单产所需投入更是低至传统直井的30%~50%（张良，2015）。由于成本的降低和产量的提高，美国页岩气每立方米的开采成本已由2007年的0.073美元下降至2010年的0.031美元，仅为同期常规天然气开采成本的60%。随着技术的进一步发展，页岩气的开采成本有望下降到常规天然气的45%（张恒龙等，2014）。新的技术使得页岩气和新探明的常规天然气可供美国消费100年甚至更久（Wright,2012；元简，2012）。

页岩气的开发和利用能够显著降低能源成本。美国页岩气在得到大规模应用之后，天然气期货价格从2008年7月的最高点降低了86%，这也导致天然气电厂电价迅速下跌了77%（李岩等，2013）。然而，疲软的天然气价格并没有阻碍页岩气的继续开发。页岩气与常规天然气相比，其天然气凝析油（NGLs）含量更高，在具有较高天然气含量的页岩区带，仅开采天然气凝析油就能实现盈利，因此开采出的天然气成为几乎是无成本的副产品（Speight,2013）。而美国天然气凝析油的产量也受惠于页岩气革命，从2005年的1.1亿吨增长至2010年的1.4亿吨，使同期美国原油产量从3.1亿吨增长至3.5亿吨（刘慧芳等，2012），贡献了75%的原油增量。到2010年，凝析油占北美原油产量的比例达到了40%（杨列宁，2014）。由此可见，页岩气革命同时增加了美国原油的供给。