美国页岩革命原因?
美国的页岩气,和我国四川的页岩气,有很大相似之处。 首先,都是分布广阔、埋藏很深(平均3000~4000米),过去难以利用或根本没法利用;其次,都有很厚的煤层或碳质泥岩盖层与外部的空气和水隔绝,形成非常好的密闭性,有利于页岩气的保存;第三,都有富集的高烃含量的有机岩石,也就是有很高的页岩气资源量——这点可能没有争议,但如何开采却大有学问。
其实,所谓的“页岩气”其实就是一种气体,由沉积岩中的有机质在成岩过程产生并聚集而成,是天然气的一种,和煤层气(甲烷)一样属于二次化石能源。这种天然气的特殊性就在于,它蕴藏在页岩里的微孔隙中并且以吸附状态存在,需要较高的压力才能出来,打井开采难度较大。
页岩气主要分布在北美和中东,我国目前也有部分勘探开发,但是与国外的成熟矿区相比还有很大差距。 美国是全球首个实现页岩气大规模商业开采的国家,目前已经是世界上最大的页岩气生产和消费国,预计2018年可望达到570亿立方米,超过常规天然气的产量。
美国页岩气成功开发的秘诀到底是什么呢?我认为主要有三:高效低成本的开采设备,完善的管线网络,以及政策上的大力扶持。 而要探讨这些,不能不从美国页岩气的发现讲起。
二、美国页岩气的发现 美国人早在20世纪中期就开始探索页岩气地下开采技术了,然而第一次真正的大规模商业开采,却是从2000年的阿尔法麦地那项目开始的。这个项目的特别之处在于它开采的是页岩气田底部那些难以开采的残留气,由于当时技术所限,这些气往往被弃置不用。而阿尔法麦地那项目采用了新型的钻完井技术和水平井技术,使这部分“垃圾气”变得可供采集。
这个项目最终实现了40亿美元的收入,成为当年美国历史上最大的投资项目之一。 而促使美国页岩气快速发展的一大推动力,正是美国不断上涨的天然气需求 ——这是页岩气所不具备的。为了弥补国内天然气需求的缺口,同时防止外国天然气进口商“卡脖子”,美国政府在税收和投资方面给予页岩气产业巨大的支持。
三、美国页岩气开发装备和技术进步 在过去的十年里,页岩气行业的投资超过了600亿美元,这使得该行业拥有了相当大的技术进步和能力提升。
页岩气开发最核心的装备就是水平井和压裂设备。以前美国主要采用垂直井的方式开采页岩气,效果并不理想。后来借鉴石油领域的水平钻井技术,转而采用水平井的模式,才终于找到了解决问题的钥匙。水平井的设计使得施工人员可以避开地面的障碍物,直接在地面以下约1.5公里处钻探,而且不会干扰到相邻的油气井。
水平井的钻探可以使油气井的直径减小,从而减少套管数量,降低钻井成本,而多套管的增多又可以有效降低单井井口的压力,方便页岩气的采集。 目前,最先进的水力压裂装备可以提供高达30000磅/平方英寸的压力,是前期装备的10倍,可以粉碎岩石,把页岩气挤出。 远程操控中心可以通过电脑系统来控制所有设备运作,避免现场工作人员与高压、危险的环境直接接触,保证了作业的安全性。
四、美国页岩气产业链 一个页岩气田从勘探开发到商品气加工,再到最终的消费者,这一链条非常漫长,需要大量的资金投入和建设成本。在美国要想从事页岩气的勘查和开发必须拥有足够的资本。
根据US Energy Information Administration的统计,截止2012年底,美国共有128个页岩气田正在建设或者已经投产,其产能估计为956亿立方英尺每年(约27亿吨)。 这128个页岩气田的资本支出高达410亿美元,预计总收入达220亿美元(见下图)。其中,艾克森美孚和康菲分别以80亿美元和71亿美元的资本支出位列第一第二。 从产业环节来看,页岩气上游主要涉及页岩气的勘探、开发生产和销售三个环节,中游主要为液化气和管道运输,下游主要用于居民生活燃料、工业生产燃料、发电等领域。