10月3日，中石油宣布了兩項重大油氣勘探成果：
一是在鄂爾多斯盆地長7生油層內勘探發(fā)現(xiàn)了10億噸級大油田——慶城大油田；
二是在四川盆地長寧-威遠和太陽區(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，頁巖氣探明儲量也不過18萬億立方米。
數據來源：人民日報，國泰君安證券研究
能源是一個國家發(fā)展的經濟大動脈。誰控制了能源，誰就遏制了經濟的命脈。
十一期兩項重大油氣勘測發(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，中國又能否成功復制美國的“頁巖氣革命”？
國泰君安石化團隊此前發(fā)布深度報告，分析中國頁巖氣發(fā)展的同時，探究了中國能源安全的現(xiàn)狀和未來。
01
復盤能源史經典案例
“美國頁巖氣革命”
21世紀初，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。
復盤美國頁巖氣開采史，一共可以分為三個階段。
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實現(xiàn)了頁巖增產。
上世紀70年代，受石油危機影響，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，這一段時間美國對頁巖氣的學術和產業(yè)理解也大大增強。不僅明確了頁巖氣的存在成因，還提出了“連續(xù)油氣聚集”，進行小型壓裂、凍膠壓裂和水平井等增產試驗。
2、技術突破階段（1997-2003）
九十年代末開始，水平井多段壓裂、大型水力壓裂、多井工廠化等技術開始應用，而到2002年，集大成者水平井多段壓裂技術試驗成功并開始推廣應用，成為頁巖氣開發(fā)最有效的技術。
Barnett頁巖氣田開發(fā)突破后產量快速增長，2002年產量達到54億立方米，成為美國最大的頁巖氣田，2003年產量已經占到美國頁巖氣總產量的28％。
▼美國陸上頁巖氣田分布
數據來源：《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在頁巖油開發(fā)中得以廣泛應用，Permian（二疊紀盆地）等一批以頁巖油為主的儲層得以開發(fā)，2016年美國頁巖油的產量達到23億噸。
▼美國頁巖氣田產量
數據來源：《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，美國頁巖氣產量暴漲20倍，并在2009年以6240億立方米的產量首次超過俄羅斯，成為世界第一大天然氣生產大國。
▼美國非常規(guī)氣占比近60％
頁巖氣產量2004年后快速發(fā)展
數據來源：2010年BP世界能源統(tǒng)計
根據EIA數據，美國頁巖氣占天然氣全部產量的比例，由2007年的7％突飛猛進至2017年68％，年產5264億立方米。
▼美國頁巖氣產量逐年遞增
數據來源：EIA、WIND、國泰君安證券研究
頁巖氣產量地位的變化，不僅使得美國在短短幾年中，從一個高度依賴海外進口的局面中全面實現(xiàn)自給自足，還轉身蛻變?yōu)橐粋€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權和主導權。
02
中國頁巖氣開采
任重道遠
不過事實上，縱觀全球頁巖氣儲量，最大的儲備區(qū)并不在美國，而是在中國。
據聯(lián)合國貿易和發(fā)展會議（UNCTAD）2018年5月發(fā)布的一份報告顯示，中國的頁巖氣儲量排名全球第一（達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量高，技術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，中國的頁巖氣是實實在在可以被開采出來的。
▼中國頁巖氣技術可采資源量占比高（萬億立方米）
數據來源：《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43.2％，并且還在逐年攀升。
▼我國天然氣消費量、產量、進口依賴度逐年攀升
數據來源：WIND、國泰君安證券研究
而在2017年，中國非常規(guī)天然氣產量僅有480億立方米，美國則高達6040億立方米。
一方面是世界第一的儲量和巨大的需求，然而另一方面是亟待提升的實際產量。
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，想要復制美國的“頁巖氣革命”，其難度主要體現(xiàn)在三個方面。
▼中國恐難復制北美頁巖氣革命
數據來源：國泰君安證券研究
1、我國頁巖氣開采技術與北美仍有差距。
事實上，妨礙中國頁巖氣發(fā)展緩慢的，很大原因就是開采技術的不成熟。
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
以及分布實例
數據來源：《非常規(guī)油氣地質學建立及實踐》
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，把頁巖一點點打裂，釋放頁巖氣。
在橫向鉆探中有一個關鍵的技術，叫做水力壓裂技術，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
數據來源：中國數字科技館
運用水平分段壓裂技術，可在較短時間內一次性完成對多個儲層的壓裂，并最大限度地減少對儲層的傷害，實現(xiàn)多層合采，從而提高單井產量和地質儲量可動用程度。
▼水平井分段壓裂減少對儲層傷害
數據來源：中國數字科技館
中國壓裂改造技術以及單井開發(fā)效果等方面依然與美國存在較大差距，在技術瓶頸突破以前，需要進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)技術相比較仍有差距。
▼中國頁巖氣技術以及單井開發(fā)效果與美國存在差距
數據來源：《中國天然氣開發(fā)技術進展及展望》、國泰君安證券研究
但這個差距也為相關的油服公司提供了機會。
2、我國頁巖氣儲層類型更多樣、儲層橫向展布差異大、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)
數據來源：《非常規(guī)油氣地質學建立及實踐》
與美國相比，中國頁巖氣儲層類型更多樣、構造作用強、儲層橫向展布差異大等特點，技術難度更大。
具體而言，
①中國海相、陸相、過渡均有沉積。且主要產地四川多地震，導致錯綜復雜的地質構造使頁巖氣開發(fā)變得相當困難。而北美頁巖儲層海相沉淀為主，更穩(wěn)定。
②中國海相頁巖處于過高成熟度，不在最佳產氣階段。而北美處于最佳產氣階段。
③北美頁巖儲層厚度大（30-150m）且大面積連續(xù)分布，中國厚度?。?0-40m），且儲層差異大。
④中國海相頁巖儲層應力相對復雜，局部地水平主應力差超過10MPa體積改造難度較大。
▼中美頁巖氣典型剖面對比
數據來源：《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)，開采所需要的高強度水資源消耗是制約產業(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)
數據來源：《頁巖氣基本特征、主要挑戰(zhàn)與未來前景》
根據四川省環(huán)境保護科學研究院測算，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％。
▼由于北美頁巖氣儲層較淺
中國頁巖氣產業(yè)耗水量高于北美
數據來源：《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；同時川南地區(qū)是傳統(tǒng)的農業(yè)發(fā)達地區(qū)，因此高強度的淡水消耗對當地的水資源供給是較大的壓力。
▼頁巖氣開發(fā)預計占川南地區(qū)用水量26.0％
數據來源：《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
中國能源自給的重任？
作為長久以來的能源大國，中國的能源結構長期以火電為主。
政府早在《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中就已經提出，要優(yōu)化能源結構，實現(xiàn)清潔低碳發(fā)展，2020年非化石能源和天然氣消費增量將占能源消費增量的68％以上，天然氣在一次能源中的消費比重力爭達到10％。
頁巖氣，作為天然氣領域中發(fā)展最為迅速的一員，承擔了責無旁貸的重任。
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年力爭實現(xiàn)頁巖氣產量300億立方米。
根據國家能源局數據，2018年，我國頁巖氣產量為127億方，但要達到2020年的目標，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年上游投資預算2282億元超越2014年投資高點。
中石化2019年上游投資預算同比增加41％至596億元。
中海油資本開支預算為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
數據來源：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過于集中的局面，國家在6月30日發(fā)布新版《鼓勵外商投資產業(yè)目錄（2019年版）》、《外商投資準入特別管理措施（負面清單）（2019年版）》、《自由貿易試驗區(qū)外商投資準入特別管理措施（負面清單）（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，鼓勵中外聯(lián)合開發(fā)。
同時，在政策補貼方面，2019年6月19日發(fā)布關于《可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法》的補充通知，實施期限為2019至2023年。
可再生能源發(fā)展專項資金支持煤層氣（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、低碳經濟戰(zhàn)略發(fā)展機遇的推動力，將帶動包括頁巖氣在內的天然氣開發(fā)。
而這，將成為未來數年里中國油氣格局結構性調整的最重要趨勢。
