10月3日，中石油宣布了兩項(xiàng)重大油氣勘探成果：
一是在鄂爾多斯盆地長7生油層內(nèi)勘探發(fā)現(xiàn)了10億噸級(jí)大油田——慶城大油田；
二是在四川盆地長寧-威遠(yuǎn)和太陽區(qū)塊，頁巖氣累積探明10610.30億立方米，形成了四川盆地萬億方頁巖氣大氣區(qū)。
1萬億立方米的頁巖氣意味著什么呢？
要知道，在此之前，全國的探明頁巖氣儲(chǔ)量就是1萬億立方米，而在引發(fā)頁巖氣革命的美國，截止2018年，頁巖氣探明儲(chǔ)量也不過18萬億立方米。
數(shù)據(jù)來源：人民日報(bào)，國泰君安證券研究
能源是一個(gè)國家發(fā)展的經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈。誰控制了能源，誰就遏制了經(jīng)濟(jì)的命脈。
十一期兩項(xiàng)重大油氣勘測發(fā)現(xiàn)，將對我國能源安全帶來多大程度的助力？能源短缺下，中國又能否成功復(fù)制美國的“頁巖氣革命”？
國泰君安石化團(tuán)隊(duì)此前發(fā)布深度報(bào)告，分析中國頁巖氣發(fā)展的同時(shí)，探究了中國能源安全的現(xiàn)狀和未來。
01
復(fù)盤能源史經(jīng)典案例
“美國頁巖氣革命”
21世紀(jì)初，美國舉世聞名的“頁巖氣革命”在很大程度上重寫了世界能源的格局。
復(fù)盤美國頁巖氣開采史，一共可以分為三個(gè)階段。
1、探索階段：（1821-1996）
1821年，Hartz在紐約Fredonia鎮(zhèn)鉆探美國路上第一口油氣井，首次獲得頁巖氣。
從上世紀(jì)40年代，部分企業(yè)開始探索頁巖氣的開采，并通過小型裂壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頁巖增產(chǎn)。
上世紀(jì)70年代，受石油危機(jī)影響，美國政府和企業(yè)都紛紛加大非常規(guī)油氣的開采力度。頁巖氣產(chǎn)量由1976年的18.4億立方米飆升至1997年的80億立方米。
此外，這一段時(shí)間美國對頁巖氣的學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)理解也大大增強(qiáng)。不僅明確了頁巖氣的存在成因，還提出了“連續(xù)油氣聚集”，進(jìn)行小型壓裂、凍膠壓裂和水平井等增產(chǎn)試驗(yàn)。
2、技術(shù)突破階段（1997-2003）
九十年代末開始，水平井多段壓裂、大型水力壓裂、多井工廠化等技術(shù)開始應(yīng)用，而到2002年，集大成者水平井多段壓裂技術(shù)試驗(yàn)成功并開始推廣應(yīng)用，成為頁巖氣開發(fā)最有效的技術(shù)。
Barnett頁巖氣田開發(fā)突破后產(chǎn)量快速增長，2002年產(chǎn)量達(dá)到54億立方米，成為美國最大的頁巖氣田，2003年產(chǎn)量已經(jīng)占到美國頁巖氣總產(chǎn)量的28％。
▼美國陸上頁巖氣田分布
數(shù)據(jù)來源：《頁巖氣基本特征、主要挑戰(zhàn)與未來前景》
3、跨越式發(fā)展階段（2004-至今）
繼頁巖氣之后，水平井多段壓裂技術(shù)在頁巖油開發(fā)中得以廣泛應(yīng)用，Permian（二疊紀(jì)盆地）等一批以頁巖油為主的儲(chǔ)層得以開發(fā)，2016年美國頁巖油的產(chǎn)量達(dá)到23億噸。
▼美國頁巖氣田產(chǎn)量
數(shù)據(jù)來源：《頁巖氣基本特征、主要挑戰(zhàn)與未來前景》、國泰君安證券研究
得益于“頁巖氣革命”，2006年-2010年期間，美國頁巖氣產(chǎn)量暴漲20倍，并在2009年以6240億立方米的產(chǎn)量首次超過俄羅斯，成為世界第一大天然氣生產(chǎn)大國。
▼美國非常規(guī)氣占比近60％
頁巖氣產(chǎn)量2004年后快速發(fā)展
數(shù)據(jù)來源：2010年BP世界能源統(tǒng)計(jì)
根據(jù)EIA數(shù)據(jù)，美國頁巖氣占天然氣全部產(chǎn)量的比例，由2007年的7％突飛猛進(jìn)至2017年68％，年產(chǎn)5264億立方米。
▼美國頁巖氣產(chǎn)量逐年遞增
數(shù)據(jù)來源：EIA、WIND、國泰君安證券研究
頁巖氣產(chǎn)量地位的變化，不僅使得美國在短短幾年中，從一個(gè)高度依賴海外進(jìn)口的局面中全面實(shí)現(xiàn)自給自足，還轉(zhuǎn)身蛻變?yōu)橐粋€(gè)天然氣出口國，甚至在很大程度上改寫了世界的政治格局——美國正在逐步掌握全球能源的定價(jià)權(quán)和主導(dǎo)權(quán)。
02
中國頁巖氣開采
任重道遠(yuǎn)
不過事實(shí)上，縱觀全球頁巖氣儲(chǔ)量，最大的儲(chǔ)備區(qū)并不在美國，而是在中國。
據(jù)聯(lián)合國貿(mào)易和發(fā)展會(huì)議（UNCTAD）2018年5月發(fā)布的一份報(bào)告顯示，中國的頁巖氣儲(chǔ)量排名全球第一（達(dá)31.6萬億立方米），其次為阿根廷（22.7萬億立方米）、阿爾及利亞（20萬億立方米）、美國（17.7萬億立方米）和加拿大（16.2萬億立方米）分別排名二至五名。
中國的頁巖氣不僅儲(chǔ)量高，技術(shù)可采資源量占比也很高，這意味著與阿根廷、阿爾及利亞等國不同，中國的頁巖氣是實(shí)實(shí)在在可以被開采出來的。
▼中國頁巖氣技術(shù)可采資源量占比高（萬億立方米）
數(shù)據(jù)來源：《世界頁巖氣開放現(xiàn)狀及對中國頁巖氣合理勘探開發(fā)的建議》、國泰君安證券研究
而與此背道而馳的是，從市場能源需求角度來講，我國天然氣仍處于大缺口狀態(tài)。
2018年，我國天然氣的對外依存度達(dá)43.2％，并且還在逐年攀升。
▼我國天然氣消費(fèi)量、產(chǎn)量、進(jìn)口依賴度逐年攀升
數(shù)據(jù)來源：WIND、國泰君安證券研究
而在2017年，中國非常規(guī)天然氣產(chǎn)量僅有480億立方米，美國則高達(dá)6040億立方米。
一方面是世界第一的儲(chǔ)量和巨大的需求，然而另一方面是亟待提升的實(shí)際產(chǎn)量。
人們不禁要問，這中間，到底是哪里出了問題？
03
頁巖氣開采
難度在哪里？
在中國，想要復(fù)制美國的“頁巖氣革命”，其難度主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。
▼中國恐難復(fù)制北美頁巖氣革命
數(shù)據(jù)來源：國泰君安證券研究
1、我國頁巖氣開采技術(shù)與北美仍有差距。
事實(shí)上，妨礙中國頁巖氣發(fā)展緩慢的，很大原因就是開采技術(shù)的不成熟。
頁巖氣的開采難度具體體現(xiàn)在哪里？
和普通巖石不同，頁巖就像書本一樣，是一片一片的沉積巖。而頁巖氣并不像常規(guī)天然氣一樣密封在儲(chǔ)層圈閉里，它更像海綿里的水，藏匿在頁巖的孔隙之中。
▼常規(guī)、非常規(guī)油氣基本特征
以及分布實(shí)例
數(shù)據(jù)來源：《非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)建立及實(shí)踐》
因此，要想獲得頁巖氣，需要采用橫向開采，也就是沿著水平方向，在地下的頁巖層橫向鉆探，把頁巖一點(diǎn)點(diǎn)打裂，釋放頁巖氣。
在橫向鉆探中有一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，叫做水力壓裂技術(shù)，也就是用高壓把水打到1500米深的地下，把頁巖層打裂，讓天然氣釋放出來。
▼水平井分段壓裂泄流面積更大
數(shù)據(jù)來源：中國數(shù)字科技館
運(yùn)用水平分段壓裂技術(shù)，可在較短時(shí)間內(nèi)一次性完成對多個(gè)儲(chǔ)層的壓裂，并最大限度地減少對儲(chǔ)層的傷害，實(shí)現(xiàn)多層合采，從而提高單井產(chǎn)量和地質(zhì)儲(chǔ)量可動(dòng)用程度。
▼水平井分段壓裂減少對儲(chǔ)層傷害
數(shù)據(jù)來源：中國數(shù)字科技館
中國壓裂改造技術(shù)以及單井開發(fā)效果等方面依然與美國存在較大差距，在技術(shù)瓶頸突破以前，需要進(jìn)一步降低鉆井與壓裂周期。
目前，中國的頁巖氣開發(fā)綜合投資5500萬元左右，單井成本下降30％左右，然而這與美國的頁巖氣開發(fā)技術(shù)相比較仍有差距。
▼中國頁巖氣技術(shù)以及單井開發(fā)效果與美國存在差距
數(shù)據(jù)來源：《中國天然氣開發(fā)技術(shù)進(jìn)展及展望》、國泰君安證券研究
但這個(gè)差距也為相關(guān)的油服公司提供了機(jī)會(huì)。
2、我國頁巖氣儲(chǔ)層類型更多樣、儲(chǔ)層橫向展布差異大、開采難度大。
在我國，頁巖氣主要集中于西南及鄂爾多斯地區(qū)。
▼中國頁巖氣主要集中于
中國的西南以及鄂爾多斯地區(qū)
數(shù)據(jù)來源：《非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)建立及實(shí)踐》
與美國相比，中國頁巖氣儲(chǔ)層類型更多樣、構(gòu)造作用強(qiáng)、儲(chǔ)層橫向展布差異大等特點(diǎn)，技術(shù)難度更大。
具體而言，
①中國海相、陸相、過渡均有沉積。且主要產(chǎn)地四川多地震，導(dǎo)致錯(cuò)綜復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造使頁巖氣開發(fā)變得相當(dāng)困難。而北美頁巖儲(chǔ)層海相沉淀為主，更穩(wěn)定。
②中國海相頁巖處于過高成熟度，不在最佳產(chǎn)氣階段。而北美處于最佳產(chǎn)氣階段。
③北美頁巖儲(chǔ)層厚度大（30-150m）且大面積連續(xù)分布，中國厚度?。?0-40m），且儲(chǔ)層差異大。
④中國海相頁巖儲(chǔ)層應(yīng)力相對復(fù)雜，局部地水平主應(yīng)力差超過10MPa體積改造難度較大。
▼中美頁巖氣典型剖面對比
數(shù)據(jù)來源：《頁巖氣基本特征、主要挑戰(zhàn)與未來前景》
3、我國頁巖氣分布在人口高密度地區(qū)，開采所需要的高強(qiáng)度水資源消耗是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
現(xiàn)有的頁巖氣開采過程需要消耗大量水資源。世界能源研究所（WRI）表示，在美國，僅鉆井就需要20萬至250萬升水，水力壓裂環(huán)節(jié)對水的需求量則高達(dá)700萬至2300萬升。
▼中國陸上頁巖氣田主要分布在蜀南地區(qū)
數(shù)據(jù)來源：《頁巖氣基本特征、主要挑戰(zhàn)與未來前景》
根據(jù)四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院測算，若川南頁巖氣充分開發(fā)，則需要用水18.6億立方米，占川南地區(qū)用水量的26.0％。
▼由于北美頁巖氣儲(chǔ)層較淺
中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)耗水量高于北美
數(shù)據(jù)來源：《淺談頁巖氣開發(fā)對川南地區(qū)的水資源影響》、國泰君安證券研究
由于川南地區(qū)常住人口2500多萬人，人口分布密集；同時(shí)川南地區(qū)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，因此高強(qiáng)度的淡水消耗對當(dāng)?shù)氐乃Y源供給是較大的壓力。
▼頁巖氣開發(fā)預(yù)計(jì)占川南地區(qū)用水量26.0％
數(shù)據(jù)來源：《淺談頁巖氣開發(fā)對川南地區(qū)的水資源影響》、國泰君安證券研究
04
頁巖氣能否承擔(dān)
中國能源自給的重任？
作為長久以來的能源大國，中國的能源結(jié)構(gòu)長期以火電為主。
政府早在《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中就已經(jīng)提出，要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)清潔低碳發(fā)展，2020年非化石能源和天然氣消費(fèi)增量將占能源消費(fèi)增量的68％以上，天然氣在一次能源中的消費(fèi)比重力爭達(dá)到10％。
頁巖氣，作為天然氣領(lǐng)域中發(fā)展最為迅速的一員，承擔(dān)了責(zé)無旁貸的重任。
2016年，國家能源局在《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中提出，將在2020年力爭實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量300億立方米。
根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2018年，我國頁巖氣產(chǎn)量為127億方，但要達(dá)到2020年的目標(biāo)，仍有較大距離。
從目前國家支持政策層面來看，三桶油各自都加快了開發(fā)步伐：中石油、中石化、中海油2019年資本開支持續(xù)提升。
中石油2019年上游投資預(yù)算2282億元超越2014年投資高點(diǎn)。
中石化2019年上游投資預(yù)算同比增加41％至596億元。
中海油資本開支預(yù)算為700~800億元，同比增長11％-27％。
▼中石油，中石化，中海油資本開支情況
數(shù)據(jù)來源：公司公告、國泰君安證券研究
從市場開放政策上來看，為了改善此前我國礦權(quán)過于集中的局面，國家在6月30日發(fā)布新版《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄（2019年版）》、《外商投資準(zhǔn)入特別管理措施（負(fù)面清單）（2019年版）》、《自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)外商投資準(zhǔn)入特別管理措施（負(fù)面清單）（2019年版）》。
其中取消了石油天然氣勘探開發(fā)限于合資、合作的限制，鼓勵(lì)中外聯(lián)合開發(fā)。
同時(shí)，在政策補(bǔ)貼方面，2019年6月19日發(fā)布關(guān)于《可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金管理暫行辦法》的補(bǔ)充通知，實(shí)施期限為2019至2023年。
可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金支持煤層氣（煤礦瓦斯）、頁巖氣、致密氣等非常規(guī)天然氣開采利用。
毫無疑問，巨大的市場需求，加上國家政策支持、低碳經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇的推動(dòng)力，將帶動(dòng)包括頁巖氣在內(nèi)的天然氣開發(fā)。
而這，將成為未來數(shù)年里中國油氣格局結(jié)構(gòu)性調(diào)整的最重要趨勢。
