美國頁巖油勘探開發前景展望及其影響分析

羅佐縣

（中石化石油勘探開發研究院，北京 100083）

美國頁巖油勘探開發前景展望及其影響分析

羅佐縣

（中石化石油勘探開發研究院，北京 100083）

對國內外頁巖油的概念進行了系統分析，梳理了美國頁巖油勘探開發歷程，將其劃分為發現階段、認識突破階段和快速發展階段三個階段。之后從剩余資源量、證實儲量以及產量三個層次分析了美國頁巖油產業發展的資源基礎，認為美國頁巖油產業具有良好的發展潛力。對美國頁巖油產業的發展環境進行了分析，認為美國政府的扶持以及頁巖油氣潛力對國內外大量資金的吸引是美國頁巖油產業在新時期發展的根本保障。最后，對美國頁巖油產業的發展路徑以及全球影響進行了分析和展望。

頁巖油；石油資源；資源基礎；石油產業

一、引言

頁巖氣革命發生后，美國國內天然氣產量實現了快速增長，2012年產量達到2300億立方米，占美國國內天然氣總產量的1/3。天然氣產量快速增長改善了美國天然氣供需結構，降低了天然氣對外依存度，天然氣價格持續下降[1]。與此同時，國際原油價格卻一如既往地保持高位運行態勢。在此形勢下，很多油氣投資商的資金由開采頁巖氣向開采頁巖油轉移，頁巖氣和頁巖油開采技術與設備的相互適用更是為這種轉移創造了條件。2012年美國的頁巖油產量已超過200萬桶/天，頁巖油產業處于快速增長階段。繼頁巖氣革命之后，美國正在步入頁巖油革命的前沿。

二、關于頁巖油的概念

目前國內外還沒有統一公認的頁巖油定義，油氣界使用的頁巖油這一術語有不同的涵義，主要有以下三種：一是泛指蘊藏在具有低孔隙度和滲透率的致密含油層（頁巖、砂巖和碳酸鹽巖等）中的石油資源，其開發需要使用與頁巖氣類似的水力壓裂和水平井技術,該類石油也稱之為“致密油”(Tight Oil)，目前的許多媒體所用的“頁巖油”或“致密油”大多是這種涵義。二是將頁巖油與致密油區分開來，認為兩者代表不同的油藏類型。其中，頁巖油對應頁巖氣(Shale Gas)，是指來自作為源巖的泥頁巖層系中的石油資源，其特點是源巖與儲層同層；致密油對應致密氣(Tight Gas)，是指來自頁巖之外的致密儲層（如粉砂巖、砂巖、灰巖和白云巖等）的石油資源，源巖與儲層不同層，這種用法在學術界也比較普遍。第三個定義是將頁巖油定義為通過加工油頁巖(Oil Shale)生產的石油，也稱干酪根石油(Kerogen Oil)或油頁巖石油(Oil-shale Oil)，具體生產工藝流程是通過油頁巖的熱解、加氫或熱液溶解作用從油頁巖中提煉得到的一種非常規石油資源，本文中提到的“頁巖油”是指第一種[2]。

三、美國頁巖油產業發展歷程

美國頁巖油勘探開發近兩年發展較快，但若追根溯源，頁巖油產業化也有60多年的歷史。根據產業化發展過程中的具體特點，可以將其發展歷程劃分為三個階段。

1.發現階段

美國的第一個頁巖油藏是1953年在威利斯頓盆地發現的，正式投產于1955年。當時的發現者Stanolind公司主要采用直井開發技術，開發的目的層為巴肯組的上段，在當時的技術條件下，平均單井產量為27.4噸油當量/日。六年之后也就是1961年，殼牌公司在威利斯頓盆地進行石油勘探時，在首要目的層勘探失利的情況下，轉向勘探巴肯組上段，發現了埃爾克霍恩牧場油田，再一次證明了巴肯組上段油氣潛力。由于該段以暗色的海相頁巖為主，發育大量天然裂縫，且裂縫的存在對產量有積極意義，于是作業者認為該段發育泥巖裂縫油藏。在之后的近30年時間里，油公司在巴肯頁巖區帶內的油氣勘探開發活動幾乎全部集中在該區發育的一系列背斜構造附近，鉆探的目的層均為巴肯組上段，一共發現了26個油田。隨后有油公司嘗試將水平井技術應用到巴肯組上段油藏中，取得了很好的效果，原油產量提高至約50噸油當量/日，且能穩產達2年之久，這一做法對其他作業者產生了強烈的示范效應。油公司對巴肯區帶的熱情一直持續到上世紀90年代初，當時大約有超過20家的油公司在該地區從事油氣勘探開發活動。之后因油價持續走低，且預測受天然裂縫控制巴肯組上段油藏的產量具有一定的困難，巴肯頁巖區帶的油氣勘探開發活動在經歷一個高潮期后進入緩慢發展階段。

2.認識突破階段

到了2000年，加拿大一家獨立油公司在經過近5年的勘探后發現，巴肯組中段的孔隙度明顯優于上段和下段，由此提出了巴肯組源巖所生成的油氣可能更多的聚集在了中段，之前開發的上段只是其中很少一部分的認識，并據此認識成功發現了埃爾姆古麗油田。這一發現和認識在頁巖油產業進程中具有里程碑式的意義，徹底改變了巴肯頁巖區帶的油氣勘探開發活動，巴肯組中段開始成為公司油氣勘探的首要目的層。有機構評價巴肯的頁巖油產量將超過伊拉克的原油產量[3]。

3.快速發展階段

2005年EOG能源公司提出了效仿頁巖氣開發，將水平井與水力壓裂相結合開發巴肯中段頁巖油藏的想法，并在帕歇爾油田的測試中取得成功。頁巖氣革命爆發之后，這兩項技術開始被大規模應用于頁巖油開采，主要推動因素是油氣價差，見圖1。高油價低氣價導致很多油公司關停了利潤低的頁巖氣井，轉而尋求在頁巖油領域獲得新突破。

在美國頁巖氣產業中扮演重要角色的切薩皮克能源公司于2012年年初通過資產出售和聯合經營獲得120億美元現金以應付天然氣跌價所造成的流動資金短缺。公司改變了投資計劃，大幅縮減其頁巖氣鉆探業務，重點轉向頁巖油。切薩皮克的經營數據顯示：2012年二季度，公司干氣鉆機數量從2011年的75臺銳減至24臺；干氣鉆井費用從2011年的31億美元降至9億美元，為2005年以來最低水平。美國獨立油氣生產商林恩能源公司在2012年做出了將8.8億美元計劃投向頁巖氣的資金集中用于頁巖油的開發。戴文能源公司在2011年大幅縮減在富含氣的Arkoma區域鉆井活動，而將含油氣的Anadarko區域的勘探面積增加了一倍，在該地區的原油產量實現翻番；大陸資源公司在2012年對Anadarko區域分配了3.55億美元投資預算，對油氣比低的Arkoma區域僅分配了200萬美元。此外，馬拉松石油公司、埃克森美孚公司、BP公司等也都在伍德福德區帶增加了對頁巖油業務的投入[4]。投資流向的轉移有力地提升了美國頁巖油產量。據統計，2012年美國頁巖油產量達到200萬桶/日，占到美國原油產量的30%。

四、美國頁巖油資源潛力分析

頁巖油產量在近兩年出現快速增長勢頭后，頁巖油產業今后的發展前景如何成為備受關注的問題。關注者不僅僅包括美國業界，也包括政界，因為這一問題涉及到美國國家的根本利益。與此同時，美國頁巖油產業的動向和頁巖氣產業一樣，時刻吸引著全球油氣工業的注意力。美國頁巖油產業發展前景在很大程度上取決于資源潛力，對此問題，可以從資源基礎、證實儲量以及產量三個方面去理解[5]。

1.資源基礎

美國能源信息署(EIA)2013年6月發布的全球主要國家和地區頁巖油氣資源評價結果顯示，截至2013年1月美國頁巖油技術可采資源量為480億桶，資源量規模僅次于俄羅斯的750億桶，位居世界第二[6]。

圖2 美國主要頁巖油區帶分布圖

表1 美國主要頁巖油區帶剩余資源量情況

美國頁巖油資源主要分布在巴肯、伊格爾福特、二疊盆地的Wolfcamp/Cline、奈厄布拉勒、海恩斯維爾、馬塞勒斯等區帶，其中巴肯、伊格爾福特以及二疊盆地內的Wolfcamp/Cline頁巖油資源潛力最大，剩余資源量達到54億噸，占總量的80%（表1），這些地區也是目前美國頁巖油勘探開發活動最活躍，頁巖油產量和增長幅度最大的地區。

2.證實儲量

EIA發布的最新數據顯示，截至2011年底美國的石油證實儲量同比增長了約15%，達到290億桶，其中頁巖油證實儲量為 36.3億桶，增幅超過30%。與資源的富集程度相對應，巴肯、伊格爾福特以及二疊盆地是儲量增長較為集中的地區。2011年，得克薩斯州的石油證實儲量增長了約15億桶，是全美增幅最大的地區，其儲量增長主要來自境內二疊盆地的伊格爾福特和Wolfcamp/Cline頁巖油區；北達科他州的石油證實儲量在巴肯頁巖油區的推動下增長了近10億桶，增幅居全美第二。

3.頁巖油產量

2012年美國頁巖油產量超過了200萬桶/日，占到美國原油產量的30%以上。其中巴肯頁巖油產量接近60萬桶/日，伊格爾福特產量40萬桶/日，奈厄布拉勒和二疊盆地產量分別為20萬桶/日和100萬桶/日（含常規原油產量）。值得注意的是，2013年頁巖油產量地區分布正在表現出一定的變化，伊格爾福特正在取代巴肯成為美國頁巖油產量最大地區，見圖3和表2。最新數據顯示，2013年10月份伊格爾福特的頁巖油日均產量已經達到了1069千桶/天，超過了巴肯935千桶/天的產量。

五、新時期美國頁巖油產業發展機遇

表2 美國頁巖油產量分布

當前美國在頁巖油的勘探開發方面有先進的技術積累和完善的基礎設施配套，美國聯邦政府和地方政府在長期管理頁巖油氣產業方面也積累了豐富經驗，有相對完善的政策法規體系，這些都是發展頁巖油產業的有利因素。更為重要的是，當前美國政府有發展頁巖油產業的內在動力以及頁巖油產業發展有資金保障。

1.政府有扶持頁巖油產業的內在動力

（1）頁巖油勘探開發是美國走向能源獨立的重要推動力量

1973年石油危機爆發后，以沙特為首的OPEC成員國對美國等西方國家實施了石油禁運，制裁造成國際原油價格由2.95美元/桶漲至11.65美元/桶，致使石油進口大國的美國經濟遭受重創，美國自此陷入了長達兩年的經濟衰退，在這樣的形勢下美國提出了能源獨立戰略。經過數十年的努力，如今美國這一重要戰略目標正在一步步變成現實。

能源獨立的關鍵在于提高能源自給率。2005年美國的能源自給率為70%，到了2012年增長至83%。美國能源自給率之所以能夠增長與石油自給程度的提升有很大關系。2005年美國的石油對外依存度為60%，到了2012年下降至52%，石油自給程度的提升有力地支撐了能源自給率的增長。而石油對外依存度之所以下降，除了受天然氣對煤炭和石油的替代以及能源效率提升等因素影響之外，頁巖油產量的快速增長功不可沒，應該起主要作用。

單就指標比較而言，目前美國石油自給率大約50%，與能源自給率83%尚有一定的差距。換而言之，石油自給程度不高是美國實現能源獨立的“短板”，是最需要迫切解決的問題，也可以將其理解為美國實現能源獨立的關鍵在石油。EIA估計，今后幾十年美國原油產量增長的主要領域是墨西哥灣深水油氣和頁巖油氣，而目前美國石油產量增量的90%是來自巴肯、伊格爾福特的頁巖油?；诖?，美國若想實現其宏大的能源獨立戰略目標，提高國內頁巖油生產能力一定會成為其重要戰略選擇之一。為實現能源獨立目標，美國政府必將在政策的制定與基礎設施的完善方面繼續做好宏觀調控，努力吸引全球資本來美國從事頁巖油氣勘探開發，為頁巖油氣油產業化進一步推進提供更多的保障和支持。政府的大力支持是頁巖油產業大發展的先決條件。

（2）頁巖油勘探開發給美國帶來政治收益

美國的外交一直與美國國家的能源安全息息相關。美國國家安全委員會曾在向白宮提交的國家安全政策中提到“持續注意區域穩定健全，確保獲得石油資源的穩定途徑”的建議。前任國務卿希拉里曾認為美國若不談能源，外交政策將無從談起。

頁巖油的開發不僅給美國帶來經濟利益，將有助于美國的國家全球戰略的實施，因為能源獨立程度的提升將使得能源對美國的制約程度下降，增強美國外交政策的自主性。關于這個問題，一個很有代表性的例子就是美國與歐佩克的關系問題。歐佩克自成立以來，圍繞增產與減產問題，與美國的爭執就一直沒有停止過。美國試圖讓歐佩克的增產或減產決策服從美國需要，但歐佩克從成員國國家利益出發，所做出的決策屢屢與美國政府的意愿相左。美國之所以對OPEC采取一定程度的妥協，很大一部分原因是美國原油消費來源中有相當一部分來自歐佩克。2007年美國的原油進口中，來自歐佩克的比例就占到52%。由于對歐佩克的原油有著高度依賴性，美國對歐佩克的態度一直有所保留，對于歐佩克的“不聽話”，美國也沒有出狠招予以懲罰。

如今情況有了很大變化：美國與歐佩克相互之間的對局力量正在發生改變。目前產自美國頁巖區的頁巖油產量已經明顯擠占了OPEC成員國尼日利亞對美國的低硫原油出口份額，也對阿爾及利亞、安哥拉和利比亞的原油出口產生影響。2007年這四國向美國的原油出口量達到210萬桶/日，預計2013年將減少至30萬桶/日。煉油能力達800萬桶/日的墨西哥灣地區預計到2013年可能停止從這些國家進口低硫原油，全部轉為國內供應。作為美國第二大主要原油進口地區東海岸，其煉廠也正在做利用鐵路運輸國內頁巖油進行煉制的計劃，頁巖油正在填補美國國內煉廠需求。過去15年美國煉油行業所煉制原油API重度多在30～31之間的輕質原油。而美國的頁巖油API度較高，符合美國國內煉油業的需要，對原油進口形成一定程度替代，這也是造成美國原油進口下降的原因之一。據估計，頁巖油的增長將使美國在5年之內低硫原油進口減少50萬桶/日。

國際能源署(IEA)曾于2013年發布報告，認為美國頁巖油的繁榮將會侵蝕石油輸出國組織的市場份額，非OPEC石油供應增長能夠有效避免石油短缺和市場壟斷，到2020年美國將超越沙特阿拉伯成為全球最大產油國。但就目前的發展勢頭看，由于頁巖油產量的快速增長，美國取代沙特成為全球最大石油生產國很有可能是在2020年之前，而不是2020年。美國向來喜歡以“世界警察”身份自居，能源自給程度越高，美國對全球的控制能力就越強，這是一個不容回避的事實。對主要原油出口國原油依賴程度的下降將從深層次影響到美國的外交決策，有助于美國更加自如的實施其全球和地區戰略，讓美國獲得更多的政治收益。

圖3 美國主要頁巖油產區產量[7]（千桶/天）

2.頁巖油勘探開發具有資金保障

資本是推動生產力進步的第一要素。美國頁巖油勘探開發取得進展，產量取得突破也是建立在大量投資的基礎上的。從油氣行業發展趨勢看，非常規油氣是重要戰略接替資源，各國均對其寄予厚望。而美國恰恰在這一領域是先行者。目前美國本土公司出于搶占發展戰略制高點需要，紛紛投資頁巖油氣。世界石油化工行業的領頭羊埃克森美孚自2006年后海外本土原油產量布局發生了微妙的變化，本土原油產量比重開始回升，投資國內頁巖油氣力度加大，具有一定的代表性。美國本土以外公司出于學習美國在頁巖油氣領域的先進技術以及管理經驗為目的，對投資美國頁巖油氣也表現出極大興趣。即使盈利空間很小，很多外資公司依然愿意前往美國投資。2008年以來，外國投資者與美國土地所有者以及作業者組成了21家合資企業從事頁巖油氣業務，外資在美頁巖油氣的投資達到了260億美元，占2008年以來美國頁巖油氣總投資1337億美元的20%。剩余的1000多億美元的投資主要來自外資企業對本土資產的全資并購以及美國本土公司之間或者本土公司與金融機構之間的合資，每年的投資重點地區均有所不同，見圖4。僅中國公司2008年以來在美國的頁巖油氣投資保守估計就不下50億美元。絕大多數外資公司與本土公司租組建合資公司一般是購買一定面積的頁巖資產并承諾支付一定比例的鉆探支出，周期一般在2-10年。通過這樣的交易美國本土公司獲得了資金，外資企業獲得了學習水平井和水力壓裂等頁巖油氣開采關鍵技術，這是目前美國頁巖油開采的主要產業組織形式。

頁巖油氣產業的發展給美國帶來了很多好處，成為美國在危機后實現經濟復興的重要手段之一。為保障國內頁巖油氣產量的平穩增長，美國聯邦政府和州政府正在想辦法吸引更多國內外投資者投資美國頁巖油氣。目前在國際上有重要影響的石油公司在美國頁巖油氣領域均有不同程度的投資，亞洲、歐洲的一些石油公司也積極參與到美國頁巖油氣的開發，很大程度上保障了美國頁巖油氣開采的資金需求。

圖4 外國投資者在美頁巖油氣投資分布

六、美國頁巖油勘探開發路徑展望

1.陸上頁巖油將成為美國未來原油產量增長的主要支撐點

美國若想在能源獨立道路上繼續走下去，必將加大對國內油氣勘探開發力度。就目前的發展態勢看，頁巖油氣是重中之重。根據EIA的預測，當前時間至2040年期間，美國陸上常規原油產量將呈逐漸下降趨勢，而陸上頁巖油以及墨西哥灣深水產量將成為支撐美國原油產量穩定或保持增長的主要領域，陸上頁巖油的增長份額將大于海上原油產量，成為美國原油生產的主力支撐點，見圖5。

圖5 美國未來原油產量增長分布

2.巴肯、伊格爾福特、二疊盆地是主要頁巖油產區

陸上頁巖油產量保持增長，產量地區分布會表現出一定的差異。EIA 預 測 ，2012-2040年期間，美國將生產253億桶的頁巖油，其中巴肯頁巖油將貢獻32%的產量，伊格爾福特和二疊紀盆地將分別貢獻24%和22%的產量，其余22%來自其他頁巖層，到2021年美國頁巖油產量將達到歷史高點，詳見圖6。

圖6 美國頁巖油產量預測構成

七、美國頁巖油產業的技術示范效應及經濟影響

1.頁巖油產業全球示范效應會逐步擴散

美國能源結構的變化會對全世界的能源供需產生重要影響，這一點已在頁巖氣領域充分體現出來。如前所述，頁巖氣革命后，美國頁巖氣產量快速增長，對全球產生了強烈的示范效應。歐洲、亞太地區很多國家已經開始制定頁巖氣產業發展規劃并積極加以推進。資源大國中國很多省份已經開展了相關規劃和招商引資，中國國家能源局出臺了頁巖氣產業政策，國土部組織了幾輪招標就是典型的例子。盡管目前美國頁巖油勘探開發處于起步階段，但是綜合各方面的信息看，有理由相信即將到來的頁巖油革命必將象頁巖氣革命一樣在全球范圍內產生重大影響。

EIA于2013年上半年發布報告，對未來美國及全球頁巖油勘探開發趨勢做了預測。結果顯示，2010年后在美國頁巖油大繁榮的推動和影響下，全球頁巖油勘探開發將以美國為核心，按照地域遠近逐漸向外輻射。在美國頁巖油勘探開發的影響和推動下，加拿大、墨西哥、阿根廷、俄羅斯以及中國的頁巖油勘探開發將逐漸發展起來。中國的頁巖油進入規模發展階段估計在2025年之后。

圖7 全球頁巖油產量趨勢預測

2.顛覆針對油價與峰值論的傳統認識

伴隨著美國頁巖油產量的快速增長，多家國際咨詢機構一致認為頁巖油產業在美國的大發展以及隨之而來的全球頁巖油勘探開發產業進展將徹底粉碎石油峰值論之說。全球石油生產已經達到峰值或正在達到峰值的理念，一直支撐著油價長達十年的上行。水平井和水力壓裂技術在頁巖油開采方面的應用或許在某種程度上顛覆人們這一認識。國際能源署(IEA)也曾于2013年發布報告，認為美國頁巖油的繁榮將會侵蝕石油輸出國組織的市場份額，非OPEC石油供應增長能夠有效避免石油短缺和市場壟斷，全球之可以避免油價急劇上漲，有助于世界經濟復蘇。

3.改變全球油氣投資結構

從頁巖油生產實踐方面看，也存在和頁巖氣生產類似的成本問題。根據著名咨詢機構伯恩斯坦公司的研究成果，美國頁巖油井產量遞減率很高，和頁巖氣一樣，需要依靠大量投資方能維持油井產量穩定。目前頁巖油井第一年產油時的產量平均可達600桶/天，但其產量有可能以每年40%的速度遞減，平均每個頁巖井的鉆探成本大約是700萬美元，因此日增1000桶產量需要增加1170萬美元的成本。盡管2008-2012年4年間頁巖油的投資處于“繁榮”和發展階段，但要實現產量的穩定還需要源源不斷的資金投入。這一現象將對全球油氣投資結構產生深刻影響。伴隨著油氣消費重心東移，全球油氣投資有可能因頁巖油氣的興起而實現“西進”。

4.頁巖油效應是雙刃劍

從積極的一面看，頁巖油產量的增長提高了美國能源自給率，同時能夠對全球產生示范效應，帶動其他國家發展頁巖油產業，增加全球范圍的原油供應。但是從消極的一面看，頁巖油產量的增長使得美國對中東等油氣富集區的依賴程度下降，極有可能導致美國對中東局勢關注度下降，為國際原油貿易市場的穩定埋下隱患。美國過去對中東事務的干預應該有維護自身在中東石油利益需要的成分在其中。雖有霸權主義，但很大程度上維護了市場的穩定。如今隨著美國原油自給程度的提升，對美國中東施加影響和干預的積極性或許會下降，不排除美國容忍一個更加混亂的中東存在的這種現象出現的可能。總之美國因素在中東的弱化會增大原油市場不穩定的概率。與此同時，美國能源自給率的提升使得美國利用能源牌對全球施加影響的能力將進一步增強，戰略制定更加自主和超脫，對其競爭對手的打壓也將更加自如。

美國具有豐富的頁巖油資源和先進的非常規油氣產業管理體制和運行機制，繼頁巖氣革命之后，美國掀起頁巖油革命是順理成章的事情。頁巖油革命一旦發生，影響將廣泛而深遠，不僅涉及能源，還涉及政治；不僅涉及美國，還將波及全球。能源在各國經濟社會發展中的重要戰略地位以及各國經濟相互依賴，相互依存決定了這一現象不可避免。即將來臨的頁巖油革命將給全球能源行業帶來深刻的變革和沖擊。

[1]Wakamatsu，Hiroki，Aruga，Kentaka.The impact of the shale gas revolution on the U.S.and Japanese natural gas markets [J].Energy Policy，2013，62(8)：1002-1009.

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[3]Wan，Kwok W.US Bakken tight-oil output to overtake Iraq [J].Petroleum Economist，2012，7(79)：7-7.

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[5]Research and Markets.Tight Oil Market for Positive Displacement(PD)Pumps in the United States-2013 Report Highlights Emerging Aspects for Tight Oil inside the US[J].

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[7]EIA.Drilling Productivity Report For Key Tight Oil and Shale Gas Regions(R)[J].2013(10)：2-10.

（責任編輯：FZF）

Analyses on Prospects and Influence of U.S.Shale Oil Exploration and Production

LUO Zuo-xian
（Sinopec Oil Exploration and Development Research Institute，Beijing 100083，China）

The concept of shale oil is systematically defined in the paper.The history of shale oil E&P in USA is divided into three periods including finding period，surmounting knowing period and fast development period.Based on data of remaining resources，proved reserves and production，a conclusion that U.S.has a big potential on shale oil production is drawn.Afterwards，the development environment of shale oil industry is analyzed.By which,government support and shale oil potential are the fundamental guarantees of shale oil industry in the new period of development to attract a great amount of amount at home and abroad in the U.S.Finally，the future development path and global influence of shale oil industry is forecasted.

Shale oil；Oil resources；Resource base；The oil industry

F124.5

A

1004-292X（2014）03-0084-06

2013-10-31

羅佐縣（1970-），男，陜西禮泉人，博士，主要從事宏觀能源經濟與戰略、石油公司發展戰略研究。