美国的“页岩气革命”
以价格战为表象的石油战争从去年6月开始，已经快一年了，至今尚无停歇的迹象。
对于这场石油战的缘由，有一种“阴谋论”的说法，包括两个版本：一是美国与沙特阿拉伯联手压低油价，以打击在乌克兰问题中陷于困境的俄罗斯，使之雪上加霜；二是沙特阿拉伯压低油价，为的是要摧垮美国的新型能源页岩油，使之入不敷出，不再生产。因为一旦页岩油生产成了气候，那将给依靠传统能源石油为命根子的沙特以致命打击。现在看来，第一个阴谋论有点不着边际，第二个阴谋论倒像是越来越真。君不见，在沙特一再压低油价的打击下，美国有些页岩气开采企业已经宣布停产了。
那么，页岩气到底是怎么一个东东，竟然惹得石油霸王大发雷霆、进而大动干戈？
一、话说页岩气
页岩气（shale gas）是蕴藏于页岩层中的天然气资源，是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气。成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。它有两种状态：一是游离状态，一是吸附状态，各占大约一半。
页岩气发育具有广泛的地质意义，存在于几乎所有的盆地中。只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大，而具有不同的工业价值。
页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。与常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于民用和工业燃料，化工和发电等，具有广阔开发前景。页岩气的开发和利用有利于缓解油气资源短缺，增加清洁能源供应，是常规能源的重要补充。
从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联。美国页岩气地质储量约28万亿立方米。2007年美国页岩气总产量500亿立方米，占当年美国天然气总量的8%以上。中国的页岩气储量最多，可采储量达36万亿立方米。按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300多年。
页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难。随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。
随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视，有些国家已经开始开采并实现页岩气的商业性开发，比如美国、中国、加拿大等，其中美国走在了前头，人们称之为“页岩气革命”。
二、美国“页岩气革命”的背景
1.美国一直致力于“能源独立”
能源安全作为国家安全的重要组成部分，直接关乎国家利益。1973年第一次中东石油危机之后，美国开始提出实现“能源安全”的目标，随后很快上升为美国能源政策的核心目标。
美国对能源安全特别是石油供给安全的忧虑由来已久。二战前，美国曾是原油净出口国，原油产量居世界首位。二战期间，石油成为一种重要的战略物资，美国一度面临石油短缺的境况。上世纪50-70年代，尽管美国国内石油消费量和进口量不断增长，但由于美国国内石油产量上升，国际油价持续下降，石油供给安全并非急迫的政策问题。然而，1973年，美国日益增长的石油进口受到石油危机的重创，面临供给骤减和油价飙升的双重困境。1979年伊朗革命和1990年两伊战争导致的石油供应短缺进一步使美国意识到保障石油供给的重要性。正是在对外石油进口依赖增长、国际油价上涨的大背景下，追求“能源独立”成为了美国历届政府的重要政策议程。历届政府增强能源供给安全的重要政策目标主要包括两个方面：一是减少对进口石油的依赖，增加本土油气产量、战略储备，努力扩大能源自给程度；二是减少对石油的依赖，寻找、扩大替代能源（核能、风能、太阳能等）产量，促进能源消费结构多元化。
2.开发页岩气有着重要意义
二战以后，天然气在全球能源消费的比重不断上升，由50年代的近15%逐渐攀升至2010年的约20%。与此同时，天然气在美国能源结构中也越来越占据重要地位，在美国国内的消费量逐渐攀升，所占消费比例仅次于石油。截至2008年，石油、煤炭和天然气总共占据美国能源总供给的85%，而天然气的供给量已达到22%，同时美国本土的天然气生产能够满足90%左右的国内消费。
作为从页岩岩层中开采出来的非常规天然气，其开发具有重要意义。页岩气的大规模开发可大大提高美国天然气的产量，并有望逐步满足美国国内日益增长的能源需求。
3.关键技术进步
美国能够低成本、大规模地开发页岩气，其关键源于掌握了最先进的开采技术。水平钻井和水力压裂两项关键技术使页岩气开发在商业上实现低成本、在产量上实现大规模。水平钻井技术使得从水平井而非传统的直井中获得页岩气成为可能。从水平井中开采页岩气，其最终采收率是直井的3倍，而费用只相当于直井的2倍。此外，相对于上世纪90年代使用的凝胶压裂技术相比，水力压裂法可节约50%-60%的成本。
开采页岩气的关键技术经过了几十年发展最终取得了突破，其最初的实验努力可以追溯到19世纪。上世纪50年代，压裂技术便开始应用于石油和天然气的开采中。70年代中期，美国就开始研发从美国东部的页岩区块中开采天然气，并在获取低成本天然气的技术上取得初步进展，使得商业开采天然气的成本大大降低。伴随相关勘探设备的升级改造，这一技术在80年代初开始逐渐推广，使得页岩油气资源开始迈向大规模商业开采时代。
4.其他相关条件成熟
除了在关键技术条件上实现突破，美国“页岩气革命”的繁荣还得益于配套设施、产权制度、市场机制、政策支持等一系列条件的具备，其作用主要体现在以下几个方面：
一是天然气管道输送系统的完善。上世纪30-40年代以来，经过多年发展，美国建成了总长度超过30万英里的天然气管道及210多个供气网络系统。这些都为上游生产的页岩气并网进入下游消费市场提供了便捷条件，使得页岩气开采能够快速迈入商业化和市场化的阶段。
二是土地使用权交易的流动性高。由于美国的土地使用权私有化程度高、交易便利，页岩油气资源开发企业能够以较快速度定位和转移工作区块、找到开采资源的最佳区块，同时在土地上面临较小的法律障碍。
三是市场自由化程度及开放度较高，企业进入门槛较低。各种规模的页岩气生产商在相关市场能够充分竞争，促使生产效率和效益不断提高。同时，清晰的市场监管框架又为天然气市场的健康发展提供了必要保障。
四是对天然气产业的管制逐渐解除，政策支持和保障力度加大。1978年通过的《天然气政策法案》部分消除了天然井口价格的管制，1989年美国国会通过了《天然气井口废除管制法案》，最终取消了这一管制。这些措施为解除天然气产业发展的禁锢、激励产业发展铺平了道路。
五是美国历届政府通过增加研发投入、设立研究基金、实施税收优惠、增加补贴等措施，为非常规天然气的开发提供了一系列优惠条件，扶持和鼓励相关产业的发展。
三、美国“页岩气革命”的现状
1.美国页岩气的储量、分布及产量
据探测，美国现阶段的页岩气储量巨大、分布广泛。根据能源部2011年发布的报告，美国“下48州”页岩气储量丰富，其中排名前三的地区分别为东北部（63%）、墨西哥湾岸区（13%）、西南地区（10%）。
近10年来，美国的页岩气产量增长超过10倍，逐渐成为美国天然气生产的最主要来源之一，同时也带动了美国天然气产量的大幅增长。根据美国能源部2012年发布的数据，2000年美国页岩气干气的产量尚不足4000亿立方英尺，占当年美国天然气干气总产量的比例不足1%。然而，仅仅10年之后，这一数字在2010年飙升至4.8万亿立方英尺，占当年美国天然气干气生产的23%。
美国政府对页岩气的长期可持续生产持积极看法。美国能源部2009年估计，未来20年美国的天然气产量将继续保持稳定。代表美国石油及天然气行业的咨询组织国家石油委员会的预期更加乐观，2011年认为在未来50年甚至更长时间内美国页岩气及天然气的供给都将保持稳定。
2.页岩气的开发带动美国石油产量增长
近10年来美国页岩气产量的飙升基本使美国本土的天然气消费实现了自给自足。根据美国能源部的数据，2011年美国国内消费天然气总量的95%都能由本土生产满足。然而，与此同时，近10年来美国国内的天然气消费量增幅却不足1万亿立方英尺。自2008年金融危机以来，全美天然气的年度消费量并未获得大幅提升。
美国页岩气的增产面I临着天然气市场价格的挤压。自2008年至2012年，美国天然气现货价格从高于10美元/百万英热的高位快速下降至不足3美元/百万英热，触及1999年以来的最低点。尽管价格走势在2012年后期出现小幅回升，但直至2012年末也不足3.5美元/百万英热。
如此低的天然气价格已经接近美国页岩气开采的成本价，在一定程度上压制了天然气产量的进一步增长。根据著名能源研究机构剑桥能源咨询公司的估计，全美页岩气平均成本约为4美元/百万英热。由于开采和生产页岩气的收益率大大下降、甚至出现“一开采即亏损”的状况，生产商扩大页岩气生产规模的积极性受挫。从2011年年末到2012年，美国天然气产量的增量逐渐趋缓，与此前产量持续走高的趋势形成鲜明对比。
3.经济影响
根据剑桥能源咨询公司的研究报告，页岩气革命为美国创造的经济效益主要体现在以下方面：
（1）促进经济增长，增加就业。仅在2010年，页岩气相关产业创造了760万亿美元的GDP和60多万个新增工作岗位，并将在未来继续增长。
（2）创造新税基，提高政府收入。2010年页岩气相关产业为美国带来180多亿的新增税收，并有望继续增长。
（3）降低能源开发和应用成本，提升相关产业竞争力。2011年，非常规天然气井的开采成本比常规天然气井的开采成本降低40%-50%，同时较低的天然气价在可预期范围内将使电价降低10%、并提升2.9%的工业产值。这有利于促进制造业回归至美国本土，并创造更多的工作机会。
（4）实现天然气自给，降低天然气价格。据预测，得益于较低的天然气价格，2005年以来美国家庭平均每户每年在能源上节省的开销高于800美元，然而如果大量依靠天然气进口，美国国内天然气价格至少将攀升至现有价格的2倍。
4.环境影响
页岩气开采可能导致的负面环境后果，一直是困扰这场革命前景的重要因素之一。
（1）耗费和污染水资源。开采页岩气井需要耗费大量水资源，对水资源稀缺的地区造成巨大的环境压力。页岩气开采过程中产生的有害物质将渗透到地下，或者溢出地表污染水层。此外，开采出来的天然气也可能直接进入引用水源，造成巨大的环境隐患。然而，2011年麻省理工学院发布的报告显示，过去10年全美开采的超过20000多个页岩气井，仅有43起水污染事件。总体而言，页岩气开发对地下水造成的风险是可控的。
（2）美国气候政策面临倒退的风险。根据国际能源署预测，页岩气的广泛使用将加速全球变暖的趋势。页岩气产量的增加会挤压其它绿色可再生能源的产业空间和市场份额，进而为美国控制和减少温室气体排放的努力带来新的压力和挑战。
（3）存在诱发小型地震的可能性。美国内政部下属地质调查局发布的报告显示，石油和天然气钻井开采活动是近年来美国中西部地区地震频发的主要原因之一。
5.对全球及美国能源供需结构的影响
伴随美国页岩气资源的大规模开发，全球能源供需格局也在悄然发生变化。从供需格局来看，全球能源供不应求的状况有所趋缓并逐渐走向平衡；从能源结构来看，天然气生产和消费比重逐渐增大，逐渐改变了石油独大的局面；从生产和消费的中心来看，北美油气资源产量正在逐步升高。
6.前景
近年来，由于相关关键技术的突破，美国页岩气产量飙升，带动了美国石油产量的迅速增长。美国能源部2012年预测，2035年美国日均原油产量将达到780万桶，其中页岩油将占280万桶。根据美国能源部能源信息管理局（ElA）及国际能源署（IEA）的最新预估，美国将有能力在2022年成为天然气净出口。美国能源部2012年发布报告称，2035年美国页岩气产量将达到20.5万亿立方英尺，天然气产量总共将达到26.1万亿立方英尺，从而使美国实现“能源独立”。
[作者简介]
程宇航，江西省社会科学院研究员。
■责任编辑：刘忠林
