美国页岩气产业发展的经验与启示

ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨美国页岩气产业发展的经验与启示摘要：本文对美国页岩气产业的发展历程进行了梳理和回顾，认为美国页岩气产业之所以能够得到突破式发展，除了因其具有良好的资源和配套设施外，持续的研发支持、良好的创新环境、充满活力的中小企业、政府的战略导向和政策支持以及合理的监管也是促使其成功的重要因素。从中得出几点启示：技术的创新和突破需要良ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨好的科技创新环境;新兴产业的发展是创新链、产业链和价值链不断融合和发展的过程;政府应通过战略制定、政策支持、合理监管以及创造市场需求来促进新兴产业的发展。页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气1，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源。尽管非常规油气储量占到全部油气总资源的80%，但由于开发困难2，直到本世纪初，这些资源才得以大规模开发。ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨近年来，美国页岩气产业得到快速发展，取得了令世人瞩目的成绩。国际社会普遍认为，美国页岩气产业的突破不仅增加了天然气产量，更对全球天然气市场、能源供应格局、气候变化政策甚至地缘政治产生了重要影响。美国页岩气产业为何能够异军突起，哪些因素促进了美国页岩气的发展?本文将对美国页岩气的发展历程进行梳理，总结其经验和教训，以对我国页岩气产业乃至新兴产业的发展提供政策建议。ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨一、美国页岩气产业的发展历程美国是世界上最早从事页岩气勘探开发的国家。早在1821年，就在纽约州完钻了第一口商业生化产的页岩气井。只是由于开采成本相对较高，开发利用缓慢。直到上世纪70年代，美国为摆脱对外能源依赖，开始大量投入页岩气开发研究。随着水平井等关键技术的突破，开发成本逐步下降，到上世纪90年代后期，页岩气在美国率先实现商业化和规模化。2010年美国页岩气产量超过1379亿立ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨方米，占全国天然气年总产量的23%，超过俄罗斯成为全球第一大天然气生产国。本文列出了美国页岩气发展过程中的重要事件，详见附表1。纵观美国页岩气的发展历程，技术突破和油气价格在其中发挥着重要作用。石油天然气价格变化直接影响着美国页岩气产业的发展进程。美国页岩气产业真正进入大规模发展阶段是20世纪80年代中期，两次石油危机推高了天然气价格，美国ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨面临着天然气供不应求的局面。为此，许多大公司开始从国际市场上大规模进口液化天然气，而美国国内的一些中小公司则借助其自身灵活性和政策优势，开始聚焦于开采非常规天然气的先进技术。1978年美国《全国天然气政策法案》的出台，进一步激励了美国页岩气的开发，使得美国掀起了开发页岩气的热潮。但是随着天然气价格在上世纪90年代回落，早先使用的垂直钻井技术丧失了经济性，页岩气开发也跌至低谷。直到21世纪初，美国常规天然气ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨产量开始出现下滑。但美国天然气的需求却不断扩大，伴随着石油价格在2000年后不断走高，天然气价格也不断突破历史高位。此时，美国的中小型天然气企业，再次将注意力转向非常规天然气的开采。高气价与美国灵活的市场机制碰撞，催生了该领域大量的技术创新，彻底扭转了美国天然气市场的供需形势。勘探开发技术的创新突破与推广应用是美国页岩气开发取得成功的引擎。和大多数国家一样，美国页岩气的规ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨模化生产和商业化也曾面临技术瓶颈问题。但是随着突破性的水力压裂技术、水平钻井技术以及裂缝综合预测技术的进步与广泛运用，其开采成本大幅降低，从而催生了一个巨大的市场。从其发展历程看，从1981年到1992年，历经10年，美国仅钻生产井99口，开发进程缓慢。但1997年后，随着水力压裂取代凝胶压裂成为页岩气主要的增产措施，美国页岩气的开发也随之加快。特别是随着1999年重复压裂、2003年水平钻井以及2005年水平井分段压ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨裂等一系列标志性新技术的广泛运用，美国页岩气产业开始迅猛发展。美国能源部国家能源技术实验室的资料显示，2000年，美国页岩气产量尚不足美国天然气供应量的1%，但到2011年，这一数字已经攀升到30%，页岩气一跃成为解决美国未来能源供应的重要资源。二、美国页岩气产业取得突破的原因和经验客观地分析和总结美国页岩气产业取得突破的原因，除了美国具有良好的页岩气资源条件3外，还和以下因素ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨有关：1.美国能源战略和政策支持为页岩气开发提供了方向和动力能源独立和能源清洁化政策，为美国页岩气产业的发展提供了机遇。两次石油危机以来，历届美国政府都承诺采取措施实现“能源独立”，导致美国能源结构以及能源战略的变化。特别是20世纪末以来，美国越来越倾向于清洁的天然气，不断提高天然气占美国一次能源消费的比重。ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨同时，美国的能源战略也转向本土供应，减少进口。可以说，实现能源独立和能源清洁化的战略是促成美国页岩气革命的不可或缺的有利条件。一系列优惠政策的出台，促进了美国页岩气产业的发展。在能源独立战略的指导下，从20世纪70年代末，美国政府就开始鼓励开发本土的非常规资源，通过立法落实对非常规天然气的补贴政策。这些补贴政策最早开始于1978年的《天然气政策法案》。1980年，美国国会通过《原ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨油暴利税法》，其第29条明确规定：从1980年起，美国本土钻探的非常规天然气可享受每桶油当量3美元的补贴。美国国会后来又将第29条法案的执行期续延了两次至1992年。该政策有效地激励了非常规气井的钻探。1992年，美国国会再次对《原油暴利税法》第29条进行修订，对1979-1999年期间钻探、2003年之前生产的页岩气实行税收减免政策。美国对页岩气的税收减免政策前后共持续了23年，在1997年颁布的《纳税人减负法案》中，美国ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨政府依然延续对非常规能源实行税收减免政策，直到2006年美国政府出台新的产业政策。新的产业政策规定：在2006年投入运营、用于生产非常规能源的油气井，可在2006-2010年享受每吨油当量22.05美元的补贴。此项政策使得美国非常规气探井数量大幅上升，天然气储量和产量也随之大幅增加。除联邦政府出台的一系列产业政策外，州政府也出台相应的税收减免政策，如得克萨斯州自20世纪90年代初ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨以来对页岩气的开发免收生产税实行每立方米3.5美分的州政府补贴。这些补贴政策与联邦政府的政策并不冲突，在很大程度上鼓励了石油天然气公司对页岩气资源进行开发。此外，传统油气上游开发的税收优惠政策也应用到非常规油气开发领域。对油气行业实施5项税收优惠，包括无形钻探费用扣除、有形钻探费用扣除、租赁费用扣除、工作权益视为主动收入、小生产商的耗竭补贴等。大大地鼓励了中小企业的钻探开发投资，有力地扶持和促进了页ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨岩气的勘探开发。2.持续的研发支持和技术突破是美国页岩气开发的根本保证美国政府十分重视页岩气技术的研发，并对其进行持续的支持。在美国页岩气发展的初期，参与勘探开发的公司以小规模的私营公司为主。为了弥补小型公司研究能力的不足，美国政府出资并组织开展了大量的基础研究，极大地促进了页岩气的发展。首先，早在上世纪70年代，美ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨国能源部、能源研究与开发署就共同组织开展了东部页岩气工程。他们联合国家地质调查局、州级地质调查所、大学及工业团体，共同开展针对页岩气开发的项目研究。该项目产生了大批科研成果,对页岩气能进入实质性开采起到了关键性作用。其次，为推动本土非常规气的勘探和开发，美国政府专门成立了美国天然气研究所，旨在整合其国内天然气领域的技术研究人才，开展非常规能源技术研究。美国天然ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨气研究所作为非盈利性机构，在后来的很多年，一直在为美国能源行业提供技术支撑，在一定程度上支持政府实现既定的产业政策。第三，美国政府不但资助政府所属的研究机构，还投入一定的研究经费给中小型技术公司，使页岩气开发技术研发可以在多专业领域内同时开展。20世纪80年代末至90年代初，美国能源部设立了很多专项基金，支持研究机构和中小型技术公司开展新技术研究。在专项基金的资助ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨下，美国能源部所属的Sandia国家实验室很快研发出包括微地震成图、页岩及煤层水力压裂等技术。1991年，在美国能源部和美国联邦能源管理委员会的共同资助下，得克萨斯州天然气公司MitchellEnergy在该州北部的Barnett气田成功完钻第一口页岩气水平井，该项目主要技术支持由美国天然气研究院提供。1998年，同样是在政府的资助下，MitchellEnergy公司研发了具有经济可行性的清水压裂技术。直到今天，该技术仍为核心技术，被广泛运用于ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨页岩气开发。2004年，美国政府开始新一轮的基金资助，《美国能源法案》规定，政府将在未来10年内每年投资4500万美元用于包括页岩气在内的非常规天然气研发。迄今为止，美国能源部、美国联邦能源管理委员会等多个政府部门先后投入了60多亿美元用于非常规气的勘探开发，其中用于培训和研究的费用近20亿美元，后来诸多技术突破都得益于这些研究。通过长期持续的科技研发投入，美国从上世纪90年代起在全球率先掌握并应用包括ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨水平钻井、水力压裂、随钻测井、地质导向钻井、微地震检测等页岩气开采的关键技术，完成了从气藏分析、数据收集、地层评价、钻井、压裂、完井和开发生产的系统技术集成，探索出了一套先进的、低成本的页岩气开采技术，形成了一套成熟的勘探、评价和开发体系。这些先进技术的规模化应用提高了页岩气井产量，降低了开采成本，使页岩气生产进入了工厂化、规模化开发阶段，对页岩气的生产起到了至关重要的推动作用。ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨3.完善的体制和机制为美国页岩气开发创造了良好的环境美国拥有完善的体制和机制，覆盖了从区块登记、勘探、开发和管理以及管网运输等各个环节，有利于实现多元化创新和新型商业模式的出现，为页岩气的勘探开发提供了很好的外部环境和竞争机制。较低的准入门槛和充分竞争的市场环境,有利于发挥中小企业的作用。美国政府一直致力于打造多元化的投资ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨环境，降低勘探开发准入门槛，建立自由市场机制。1978年，美国国会通过了《天然气政策法案》，放松了对天然气价格的管控，使气价的变动完全由市场需求来决定，联邦政府只通过环境保护和管道建设进行有限介入，这在一定程度上使天然气市场成为具有竞争性的市场。这种自由市场机制避免了大型石油公司对气价和市场的垄断，使具有竞争力的中小型石油公司都可以参与市场竞争，进而形成了中小企业与大企业有机接替、专业化分工与协作有机结ＤＤ丨ＱＵＡＮＸＵＮＷＡＮＧ．ＴＸＳＳＷ．ＣＯＭ丨全讯网2丨合、产业链各环节资本高效流动的开发体制，为美国页岩气开发提供了完善的生态系统。另外，由于页岩气开采相对于传统油气开采成本更高，风险更大，促使中小企业更加注重技术创新，推动行业技术进步。完善的配套设施和市场化的价格形成机制，促进了页岩气开发的商业化。美国页岩气产业的快速发展，与美国天然气价格的放松管制、天然气开发和运