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页岩气革命:中国离页岩气革命有多远?

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2015年10月8日 | 中国能源研究网  http://energy.chinairn.com |打印】【关闭

  美国的页岩气大规模商业开发引领了第三次能源革命,随之而来的是美帝本土能源价格便宜的一塌糊涂电价折合RMB只要一毛钱一度,制造业大量回流后与机器人产业完美匹配,又促进了工业自动化的发展。这场页岩气革命,不仅改变了美国的能源结构和能源战略,也影响了世界政治格局。
  
  一、什么是页岩气?页岩气就是储存在页岩中的天然气,成分和天然气是一致的,(官方词令请见Baidu)。不懂什么是页岩?页岩就像书本一样,是一片一片的沉积岩。而页岩气并不像常规天然气一样密封在储层圈闭里,它更像海绵里的水,藏匿在页岩的孔隙之中。
  
  二、页岩气多吗?
  
  国际能源署IEA统计表明,全球非常规天然气远超常规天然气储量。在非常规天然气中,页岩气可采储量占63%。预测2035年非常规天然气产量将达到1.6万亿立方米。三、页岩气怎么就革命啦?
  
  目前我们所说的页岩气革命,表面上是全球掀起的页岩气开发大潮,实际上是美国以一种经济高效的方式实现对页岩气的大规模商业开发,从而改善美国能源供需结构,提高能源自给水平的过程
  
  四、页岩气革了谁的命?
  
  有人说页岩气革了煤炭、石油等常规能源的命,有人说页岩气革了煤层气、致密砂岩气、油砂的命。实际上,它使美帝从能源进口大国华丽转身为能源生产大国,革了全球能源输出国的命。
  
  但是美国的页岩气革命不是一夜之间爆发的,它经历了漫长的过程:△1821-1976起步期;1976-2000储备期;2000至今爆发期。
  
  美帝1821年就开始了页岩气的开发,政府从1976年开始积极推进页岩气产业,经过近30年的技术沉淀和经验积累,直到2000年开始各方面条件逐渐成熟并大规模商业开发。
  
  2014年,美国页岩气总产量达到3400亿立方米,这是什么概念呢?中国“三桶油”2014年的天然气总产量为1329亿立方米,美国仅页岩气一项就甩开了我们几条街,
  
  一、助推美国经济复苏
  
  在1970年至2009年间,美国花费了大约4.9万亿美元来进口石油。此外,为保证能源安全,美帝长期在世界主要产油区域保持军事存在,甚至不惜通过战争来实现能源安全,巨额的军费开支造成了美国财政赤字的高涨,能源独立将扭转这一局面。
  
  what'smore,近几年页岩气革命为美国相关产业带来了上百万个就业岗位,而且天然气价格的下降又使美国年人均开支减少近1000美元。此外较低的天然气价格,赋予了美国企业巨大的竞争优势,工业回迁、制造业复苏,美国率先走出了经济危机。
  
  二、改变全球能源和政治格局
  
  页岩气革命提高了美国能源自给率,降低了对石油出口国的依赖。如果页岩气产业抵挡住目前的油价寒冬,那么美国很可能成为一个能源大国,甚至是能源输出国(研究表明美国有可能在2035年跻身为能源输出国),这一变化意味着美国的全球战略部署将会极大的改变
  
  未来国际形势会产生哪些变化呢?
  
  首先美国不再需要在中东及北非地区部署庞大的军事力量来保障能源安全。其次在欧洲大陆上,将会更有力的遏制“北极熊”的势力扩张,因为欧洲各国的能源供应大多依赖于俄罗斯,但美国实现能源出口必将增加北约成员国对于向“北极熊”叫板的底气。最后美国腾出身来还会加强对亚太地区的政治干涉,这也合乎美帝重返亚太的全球策略。总得来说,美国的页岩气革命,将很大程度上增强美国的外交实力,进一步保持它的大国地位。
  
  脱离技术谈理论无疑是耍流氓行为页岩就像锅盖,孔隙度和渗透率都不行,想让油气自己流出来是个漫长的过程。于是北美的大神们2000年后搞出来了两个杀手锏:HorizontalWell(水平井)HydraulicFracturing(水力压裂)
  
  开发过程变得简单:
  
  1、首先勘探找到页岩气藏的位置,打直井到目标页岩处:   2、再顺着页岩层的角度拐个弯水平打过去(水平井):直井井眼轨迹和页岩气层接触面积小,为了增大井眼和页岩气藏的接触面积,再打水平井。而水平井的采收率大约是直井的3倍。。
  
  3、通过射孔将套管和水泥射穿,让生产管柱和页岩气储层联通起来:射孔作业
  
  4、在水平井段用水压裂出一系列的裂缝(水平井压裂技术):压裂就是用高压泵将混合着压裂砂的液体加压(一般水压力可以把水打上万米高空)注入井底,把页岩挤压破碎之后,通过压裂砂填充裂缝,不让裂缝自然闭合,天然气会源源不断的出来了
  
  5、结果你懂的,页岩气快速产出,投资方回家躺着数钱就可以了
  
  页岩气生产特点:
  
  产能衰减特别快,第一年往往衰减70%,要不断地打新井来维持产能,因此美国经济学家经常用钻机开工数量来测算产业的景气程度。
  
  压裂技术:
  
  水力压裂只是压裂的一种方式,随着人们对环境问题的重视,提出了LPG压裂和超临界二氧化碳压裂技术。
  
  LPG压裂技术:
  
  采用液化石油气(LPG)作为压裂液,主要成分为丙烷。它在地下与水力压裂的作用等同,可以与页岩气一起反排至地面,甚至无须分离可直接进入生产管线,对地层无任何伤害。
  
  超临界二氧化碳压裂技术:
  
  超临界二氧化碳(在31.1度,7.38MPa状态下)拥有的神奇特性——密度接近于水;粘度接近于气体;表面张力接近于零——几乎可以解决水力压裂带来的所有难题。
    
  一、长期的技术积累美国投入30年时间进行页岩气的基础地质研究,此外水平井钻井技术、水力压裂技术以及多种相关技术的成熟最终帮助美国敲开了页岩气革命之门。
  
  二、美国页岩气储量大且易开采美国的页岩气多为海相沉积、储层连续、厚度大,埋深浅、多数不超过2000米,地表平缓、水源充足,是全球地质条件最好的,非常适合开发。△美国页岩气分布广,储量高
  
  三、市场成熟、专业化程度高举个例子:北美有一种类型的公司叫IndependentE&P,这类公司基本上就是打一口井换一个地方,打到油气就开始做储量评估,然后把勘探开发权卖给大公司。这样市场化程度高使钻井市场非常成熟。
  
  此外美国的页岩气开发专业化程度极高,术业有专攻使得综合成本低。美帝开发一口页岩气井平均只要3000万RMB(中国目前还远远做不到),这是页岩气实现商业开发最主要的原因。
  
  现在许多国家不是不能开采,而是没法实现经济有效的开采

  四、基础设施建设好,管网发达现场液化储存并运输的成本是非常高的,美国很早就建设了全世界最发达的油气管网,可以大大降低页岩气的开发成本。此外美国页岩气区块地势平坦、道路基础设施好,页岩气开发所对应的设备运输、生活补给成本低。△管道直接接到井场
  
  五、美国实行土地和矿产资源私有政策相信这个世界绝大数人还没进化到马斯洛需求的最顶层,说白了在美国开发页岩气,土地和矿产是私人的,钱拿来私营土地主就会敞开大门欢迎你,井队开开心心的干活儿就是了,根本不会出现“此路是我开、此树是我栽、要想过此路留下买路财”的事情发生,大大提高了工程效率。

  六、市场融资环境好美国有全球最发达的资本市场(股市,能源投资基金,银行资源类借贷,垃圾债券)为有高赢利预期的项目提供足够的资本支持。传统上的石油天然气开发是以华尔街这样的传统资本大鳄为支撑的,而页岩气革命很大程度依托硅谷这些创业投资、风险投资。这是因为美国页岩气通常是“放高产”的模式——第一年产量往往很高,资本可以快速回笼,后期可以通过继续打井的方式,增加产量,源源不断的挣钱。
  
  美国的页岩气革命之所以成功,通俗讲就是“天时、地利、人和”具已,本质就是技术好、效率高、有钱赚、百家乐儿。
    
  一、中国有多少页岩气美国能源信息署(EIA)数据表明,中国页岩气储量高达36.1万亿立方米以上,居世界第一。参考当前的消耗水平,足够中国使用300多年(不忽悠)。  
  
  不要被数据的表象所蒙蔽,这里需要明确几个概念:假设地下埋藏了100亿立方米的页岩气,那么地质储量就是100亿方;但是通过现有技术可以开采的可能只有60亿方,那么技术可采储量就是60亿方;但这60亿方气中具备经济开发价值的很可能只有20亿,这时经济可采储量就是20亿方。
  
  二、为什么页岩气对中国这么重要能源结构不合理:当前中国能源结构依然以煤炭为主,这也造成了严重的环境污染

  中国的环境危机已经成为社会问题,为了改变这一现状我国急需要优化能源结构。页岩气主要成分是甲烷,是一种清洁、低碳能源。它完全燃烧后产物主要是水蒸气,仅产生少量二氧化碳,碳排放量只相当于石油和煤的一半,是理想的替代能源。页岩气可以极大的优化中国目前的能源结构。
  
  中国是能源进口大国:
  
  鉴于以上情况,我们非常需要来一场轰轰烈烈的“页岩气革命”。三、中国页岩气产业的进展目前中国的页岩气事业刚刚起步,09年才有第一份评估报告,落后美国30年。其实在如此短的时间内,已经取得了长足的进步,即使现在很多人满嘴轰炮“页岩气骗局”,但仍然有无数基层技术人员、高校和研究所的科研人员在坚持不懈的进行技术攻关,就是为了将这个能够缓解中国能源危机的天赐之物转化为真正的上天福祉。
  
  真心希望社会对于这个刚刚诞生不久的产业多一点耐心、多一点宽容,哪怕要批判它也请多了解一些相关知识,多听听专业的意见。
  
  话说回来,目前国内页岩气开发工作主要集中于几大国有石油公司:
  
  中石化:施行“走出去”的战略,向国际能源公司学习页岩气开发经验,2009年开始对区块进行勘探评价,2014年3月涪陵页岩气田进入商业化开发阶段,已建成25亿方/年产能。
  
  中石油:施行“引进来”的战略,2009年开始与壳牌合作,在四川的长宁和威远地区展开勘探与评价试验,2012年钻获我国第一口具有商业价值的页岩气井宁201-H1水平井,2014年4月长宁页岩气实现外输,目前47口井投产,日产气360万方。
  
  中海油:虽然2011年在安徽有过钻探、但对页岩气的开发一直保持审慎态度,对于页岩气的开发并未取得实质性的进展。
  
  延长石油:在页岩气勘探开发方面积极尝试,2008年开始进行资源勘查,但是由于缺乏管道系统支持,延长石油采取“坑口发电”的模式,把采出的页岩气直接用于发电。
  
  中国看似页岩气资源总量丰富,但适合开发的区域并不多,较好的海相沉积区块集中在川渝黔三省。但地无三尺平、蜀道难于上青天,好不容易有块平地打井还都被种上了庄稼,而井深也都在3000米上下。
  
  虽然一口井钻井、压裂费用已经由最初的一个多亿降到了6000万,但总体来说我国页岩气开发还任重道远,诸多因素造成了中国的页岩气开事业注定不会是一片坦途。△中美页岩气开采条件对比
    
  一、消耗大量水资源因为页岩气被束缚在致密的页岩里,需要利用水力压裂才能够有效开发。数据表明平均每口页岩气井耗水量达到1.5万立方米,而我国的水资源严重缺乏,页岩气的开发将加剧水资源紧缺的局面。
  
  观点:引用中国能源网首席信息官韩晓平的话:虽然一次压裂需要消耗1.7万吨水,但理论上可以生产1亿立方米的天然气,相当于每立方米只需要170g水,贡献的能量比工业发电(1100g水)还要省水。现在压裂液的回收率也达到30~70%,所以水资源消耗并不是大问题。此外随着无水压裂技术的成熟,页岩气开发会逐渐摆脱对水资源的依赖。
  
  二、造成地下水污染开采页岩气采用的压裂液中含有500多种化学化学添加剂,因此可能造成地下水的污染,不仅如此,放置在地表的反排水(抽回的压裂液)也容易发生逸散和渗流,对地表水的威胁也同样巨大。
  
  观点:我国地下水层一般为30-300m,页岩气埋藏深度通常在3000m左右,300m的位置还处于垂直井段,中间有多层套管隔离,压裂液不会进入浅层地下水。此外只要加强对地面反排液的监管,也不会造成地面污染。
    
  PS:国外YouTube盛传的“自来水可点燃”的视频,经过调查实际上是由于浅层页岩气管道发生泄露事故造成的,所以对于污染我们大可不必担心。
  
  三、水力压裂引发地震水利压裂是开采页岩油气的关键技术,其作业对地质影响一直争议很大。科学杂志曾发表文章称,水力压裂和能源勘探过程中会制造一些小的地震。我国西南地区主要为卡斯特地貌,地层不稳定,社会公众担心水力压裂会大大增加地层压力,引发地震。
  
  观点:对于引发地震问题,中国开发常规油气已经有了几十年的经验了,开发体系是完善、成熟的,项目开发前也会做好充分的评估和预防工作,所以无需过多担忧页岩气开发会引发地震的问题。
  
  任何事物的发展必然经历踌躇满志、举步维艰甚至万念俱灰,成功的道路永远会是一条惊心动魄的S型曲线。我们的脚下蕴藏着全球最丰沛的页岩气资源,这本已经是上天对我们的恩赐(岛国有没有?),我们要相信中华民族的勤劳和智慧、相信广大石油工作者矢志不渝的努力和坚持、相信页岩气终将造福我们的子孙后代、还他们一片碧水蓝天。

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