页岩能源革命:全球石油天然气产业的兴衰和变迁
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四、页岩气革命对天然气市场的影响

表2-1通过钻井平台分布和天然气种类两个维度,将美国天然气分为“陆地—常规”“海上—常规”“陆地—非常规”和“海上—非常规”四类,并分别描述了1970—2039年产量的变化及趋势。能源市场受经济周期影响明显,为消除波动产生的偏差,本章比较每10年平均值的变化情况20世纪70年代、20世纪80年代、20世纪90年代和21世纪前10年的数据均为对应每10年实际产量的平均值(例如,20世纪70年代产量为1970—1979年这10年的平均年产量)。21世纪第二个10年的数据是2010—2015年的实际值和2016—2019年预测值的平均数,21世纪20年代和30年代的数据均为对应每10年预测产量的平均值。。总体而言,非常规天然气主要集中在陆地开采并增长迅速,常规天然气产量全面萎缩。

表2-1 1970—2039年美国天然气结构变化

数据来源:Rystad Energy。

根据表2-1中数据,陆地开采的常规天然气产量在20世纪70年代达到3.8亿吨油当量,占当时全美天然气总产量的79%,但产量和占比随后呈一路下滑的趋势。如今陆地开采的常规天然气产量为1.3亿吨油当量,所占比重也下滑至23%。预计到21世纪20年代,这部分天然气的产量将下降到0.9亿吨油当量以下,占全美天然气产量的13%,而21世纪30年代陆地开采的常规天然气产量和比重预计将继续下降。

海上开采的常规天然气产量在20世纪70年代为0.8亿吨油当量,占到当时美国天然气产量的17%。到80年代,海上开采的常规天然气提高至1.1亿吨油当量,占全部天然气的比重提高到26%,并且这一比重一直保持到20世纪90年代。进入21世纪以后,海上开采的常规天然气产量有所下降,从头10年的0.8亿吨油当量下降到如今的0.3亿吨油当量,占全美天然气产量的比重也下降到5%。到21世纪20年代,预计海上开采常规天然气产量将萎缩至0.2亿吨油当量,仅占总产量的2%。

陆地开采的非常规天然气产量在20世纪70年代仅为0.2亿吨油当量,占总产量的4%。随着页岩气革命的到来,其产量和比重几乎一直以每10年翻一番的速度增长:20世纪80年代产量突破0.3亿吨油当量(占总产量8%),90年代达到0.7亿吨油当量(占总产量15%),21世纪头10年提高到近1.4亿吨油当量(占总产量33%)并超过海上开采的常规天然气产量。如今,陆地开采的非常规天然气年产量达到4.1亿吨油当量左右,超过了陆地和海上开采常规天然气的总和,占全美天然气产量的72%。预计到21世纪20年代,非常规天然气仍将保持强有力的增长态势,达到年产5.9亿吨油当量的峰值,占全美天然气产量的85%。到21世纪30年代,非常规天然气的预计产量将有所下降,但仍然占据美国天然气产量的80%以上,其中页岩气预计将占非常规天然气的85%,全部天然气产量的69%(EIA,2016)。

非常规天然气在海上的开采预计在2040年前可以忽略不计,不会有突破性的增长。这主要是因为海上开发项目成本昂贵。大量廉价的页岩气进入市场后会导致美国天然气价格处于低位,因此海上开发页岩气项目暂时不具备竞争力。但当陆地优质的页岩资源枯竭以后,如果可再生能源仍不能规模化生产,下一个热点可能会是海上非常规天然气的开发。

综上所述,陆地开采的非常规天然气已经占据美国天然气的七成以上并将在今后10年继续大幅增加,而陆地和海上开采的常规天然气产量将持续萎缩,其主要原因是以页岩气为主的非常规天然气通过技术创新降低了单位成本,使得常规天然气缺乏竞争力(上文提到2010年页岩气开采成本为常规天然气的60%并将继续下降)。总体而言,陆地开采是天然气开采的主战场,随着页岩气成功接棒常规天然气,陆地开采的天然气将占总产量的九成以上。海上采收的天然气在20世纪80年代和90年代一度占总产量的1/4,但随着页岩气革命的到来,其市场份额一再萎缩,预计到21世纪20年代和30年代将仅占全美产量的2%。

表2-2通过比较美国与世界其他地区1970—2039年天然气产量的变化以及非常规天然气所占比重,分析页岩气革命给美国乃至全球天然气产业带来的影响及其发展趋势。

表2-2 1970—2039年美国与世界天然气产量变化

数据来源:Rystad Energy。

美国的天然气开发一直走在世界的前列,但常年大量的开采使得优质油气田消耗殆尽。在20世纪70年代美国油气产量到达峰值之后,埃克森、荷兰皇家壳牌、雪佛龙等油气巨头陆续关闭了美国各地钻探岩层的项目,纷纷前往非洲、亚洲和巴西等地,大量开发海外的优质油气田(Zuckerman,2013)。从表2-2可以看出,20世纪80年代到21世纪初,美国天然气产量始终无法恢复到20世纪70年代的水平,而全球其他地区的天然气产量同期从10.1亿吨油当量猛增至20.1亿吨油当量,增长了近1倍。正如上文分析,虽然页岩气技术在80年代得到科研资金支持并在90年代末成功商业化,但参与者主要是美国本土的中小型石油企业,投资规模不大。因此1980年之后的30年里,美国天然气总产量仅仅增加了0.4亿吨油当量,同期世界其他地区天然气增加了8亿吨油当量。但是值得注意的是,这期间美国非常规天然气的比重从7%提高到33%,而世界其他地区仅仅维持在2%。可以说,美国天然气产量没有大幅度下降,主要归功于中小型油气企业在页岩气开发上的创新。

21世纪初,美国本土页岩气开发的成功让大型跨国油气企业看到了盈利的空间,纷纷重返美国,收购拥有页岩技术的中小型企业并大量购入开采用地,着手开展页岩气的开发业务。这些大公司的页岩气项目通过一段时间的筹备,在近几年陆续开始生产。21世纪第二个10年天然气总产量与21世纪头10年相比增加了1.4亿吨油当量,超过了20世纪70年代的峰值,其中非常规天然气的比重提高到72%。同期全球其他地区天然气产量增加2亿吨油当量,其中非常规天然气占比提高到7%,由此可见,世界其他地区主要仍以开发常规天然气为主。随着油气巨头们对页岩技术的掌握和改进,美国页岩气的前景将更加光明,预计21世纪20年代美国天然气的产量将再增加1.3亿吨油当量,达至惊人的7亿吨油当量,其中80%以上是非常规天然气。世界其他地区天然气产量中非常规天然气的比重将从7%提高到12%,将贡献5.4亿吨油当量的增量中30%以上,这表明下一个10年将是页岩气革命走向世界的10年。出现这种变化的主要原因是跨国油气企业在美国收购页岩气技术后,将其运用到海外油气田开采所得到的溢出效应。预计到21世纪30年代,美国天然气总产量虽然有所回落,但是非常规天然气所占比重仍有望保持在80%以上。同期世界其他地区的非常规天然气比重也将大幅上升,预计从12%提高到19%,这也直接加速了海外天然气总产量的增长。

总体而言,页岩气革命始于20世纪70年代能源危机,萌芽于80年代美国政府和企业的科研合作,成型于90年代美国中小型油气企业的科技创新与小规模生产,到21世纪初页岩气开采成功实现商业化和规模化。此后大型跨国油气企业纷纷重返美国,收购页岩气核心技术并大量开采,促使页岩气产量暴增,以页岩气为主的非常规天然气成为美国市场的主角。在美国天然气价格低迷的情况下,除了通过优质页岩气田的天然气凝析油获取利润外,一些油气企业开始将页岩气技术运用到海外页岩气的开发中,另一些企业则将页岩气革命的技术转嫁到页岩油的开采中去(徐小杰,2013)。因此,页岩气革命对全球油气市场的影响可谓“从美国到世界,从页岩气开发到页岩油开发”。