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）1. 页岩油气——资源丰富，美国借力页岩革命实现能源自主1.1. 页岩油气——能源结构中的重要拼图页岩油气是指从页岩中开采出来的石油和天然气，包含页岩油和页岩气。
页岩油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。
全球页岩油气储量十分可观，储量集中在中美俄三国。
根据美国能源信息署（EIA） 2013 年的统计，全球天然气探明可采储量为 647 万亿立方米，其中页岩气为 206 万亿立方米，占全球天然气可采储量的 32%。
而全球页岩油储量达到了 3450 亿桶，占全球石油储量的 20%。
美国率先完成页岩油气革命，页岩油气产量占比过半，2017 年成为天然气净出口国。
美国在经历多年的技术摸索后，成功完成了页岩气革命。
2017 年美国页岩气占天然气年产量的 72%，页岩油占石油年产量的比重也超过了 50%。
凭借页岩气的持续高产，根据 EIA 数据，2017 年美国天然气产量超过消费量实现能源自主，也正式实现了由天然气输入国向净出口国的转变，这也是美国自 1957 年以来首次成为天然气净出口国。
1.2. 钻完井为核心流程，水平井和水力压裂为核心技术页岩气的开采流程可以分为勘探阶段——开发阶段——采气阶段，其中开发阶段的钻井和完井是页岩油气成功开发的核心。
而水平井钻井和压裂是目前使用的核心技术。
水平井是指井眼竖着打到一定的深度以后，再向水平或者接近水平的倾斜方向继续延伸一定长度的定向井。
竖直与水平方向打井的井斜角要达到90°左右，水平段在页岩层里水平方向延伸的长度一般要大于页岩厚度的 6 倍。
水力压裂技术是水平井的关键配套技术之一，利用储层的天然或诱导裂缝系统，使用含有各种添加剂的压裂液在高压下注入地层，使储层裂缝网络扩大，并依靠支撑剂支撑裂缝，从而改善储层裂缝网络系统，达到增产目的。
2. 四大阶段复盘美国页岩气革命页岩气勘探开发始于美国，经过多年摸索，美国目前已通过页岩气革命实现了天然气全面自给自足，并成为天然气净出口国。
页岩气汇报一、美国页岩气发展概况1、美国页岩气发展三个主要阶段(1) 1821年-1979年，页岩气发现及早期发展阶段；(2) 1979年-1999年，页岩气稳步发展阶段；(3) 1999年以来，页岩气勘探开发快速发展阶段。
2、美国页岩气历史产量美国页岩气占天然气的产量是逐年上升，尤其是2007年以来，产量得到飞速增长。
2006年页岩气年产量为311亿立方米，2007年产量已经超过330亿立方米约占美国天然气产量的12%，2010年产量约1300千亿立方米，2011年产量迅速提高到约1800亿立方米，占天然气总产量的34%，平均年增长率达到45％，预计2035年将占49%。
3、美国页岩气生产井数量1981-1999 年，美国页岩气钻井总数仅为2.8万口，而2006 年一年总数已超过3.95万口。
表1为美国页岩气生产井数目发展情况，图1为美国页岩气生产井数量变化图，图2数据来源：美国页岩气资源概况及气页岩预测启示、国研中心资料等综合整理数据来源：《非常规油气勘探与开发》，东方证券研究所图1 美国页岩气生产井产增长图数据来源：美国页岩气发展现状及对我国的启示图2 美国页岩气产量及其在总产量中所占比例2002年以前，垂直井是美国页岩气开发主要的钻井方式。
随着2002年DEVON能源公司7口Barnett页岩气试验水平井取得巨大成功，业界开始大力推广水平钻井，水平井已经成为页岩气开发的主要钻井方式。
2002年后，Barnett页岩气水平井完井数迅速增加，2003-2007年累计达4960口，占页岩气生产井50%以上，2007年完钻2219口水平井，占该年页岩气完井数的94%。
图3为1990年-2007年美国Barnett页岩气生产井数量变化图。
图3 美国Barnett页岩气生产井数量变化图(据IHS)二、美国四大油服公司概况1、美国四大油服公司对比国际油田服务及设备行业综合竞争力领先的四大巨头—哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢和威福德，2011年营业收入总计972亿美元(同比增长39%)，净利润达到98亿美元(同比增长46%)。
页岩气发展的现状与趋势1、北美地区页岩气呈现爆炸式发展态势美国是“页岩气革命”的发祥地，从1982年开始探索性开采到2003年实现水平井开采，经过20年多的努力，终于获得了成熟技术。
2000年，美国页岩气产量只有110亿立方米，在天然气总产量中占比为1.6%。
到了2010年，美国页岩气产量上升至2010年的1378亿立方米，占比达到了23%。
在页岩气产量的推动下，美国已于2009年替代俄罗斯成为世界第一天然气生产国。
加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探与商业开发的国家。
加拿大的页岩气资源主要位于其西部地区，而后者与美国西部地区地质结构类似，美国发展起来的成熟技术可以较为方便地在当地移植与应用，这是加拿大页岩气能够得以发展的主要原因。
2007年加拿大第一个商业性页岩气藏在不列颠哥伦比亚省东北部投入开发，2008年加拿大页岩气产量为10亿立方米，2009年产量达72亿立方米。
2、其他地区页岩气发展大约十年后进入快行道在北美地区之外，欧洲、亚洲等地区已有大约30个国家开展了页岩气的勘探开发工作。
从目前情况看，这些国家的总体上还处于初级阶段，短期内难以取得大的突破。
其主要原因有三：一是各国地质结构差异较大。
美国页岩气具有埋藏深度适中、单层厚度与整体厚度大、基质渗透率高、成熟度适中、有机碳含量大和页岩脆性好等特点。
这些特点决定了美国对页岩气开采技术的难度要求要明显低于亚洲与欧洲国家，也决定了美国技术不能在其他地区直接应用。
二是页岩气在开采过程中涉及多方面的环境问题。
页岩气开发需要消耗大量的水资源，不仅影响当地的水资源可持续利用，而且其中混入的化学品可能对蓄水层造成污染。
页岩气开发过程中可能会有大量甲烷气体泄漏，对大气的污染可能比煤炭开采还严重。
另外，开采过程中需要进行地下爆破，在带来空气、土壤和噪音污染的同时，还有可能导致动物栖息地丧失。
由于美国页岩气丰富区大多分布远离沿海等经济发达以及人口居住集中地，地广人稀，水资源充沛，美国页岩气开发对环境的影响相对较小。
美国页岩油气勘探开发现状、趋势及成功因素2014-03-26能源杂志当页岩气革命在美国兴起时，世界其他能源需求大国都希望能够复制，当然，页岩气革命的复制没有那么简单，小编为读者整理此文，看看为什么页岩气革命在美国能够获得成功。
（一）美国页岩油气勘探开发现状与趋势1、页岩气资源丰富，探明储量不断提高。
美国的页岩气资源非常丰富。
据美国能源情报署（EIA）公布的资料，可采资源量达21.2万亿立方米。
主要分布于东北部地区的Marcellus页岩、墨西哥沿岸的Haynesville页岩和Eagle Ford页岩、西南地区的Barnett页岩和Barnett-Woodford页岩、中部地区的Fayetteville页岩和Woodford页岩、落基山地区的Mancos页岩。
随着勘探力度加大，页岩气探明储量不断提高，由2007年的6595亿立方米增长到2010年的27578亿立方米。
主要分布在得克萨斯州、路易斯安那州、阿肯色州、宾夕法尼亚州、俄克拉荷马州和西弗吉尼亚州。
详见下表：美国页岩气探明储量表（单位：亿立方米）2、页岩气产量快速增长，占天然气总产量的比例不断提高。
随着技术的进步，美国页岩气开发取得突破。
本世纪以来特别是2006年以后，美国页岩气产量增长迅猛。
2000年只有90亿立方米，到2006年增长到284亿立方米，年均增长21%；到2011年增长到1937亿立方米，2006-2011年年均增长47%。
页岩气占天然气总产量的比例由2000年的2%提高到2011年的30%。
详见下表（单位：亿立方米）：EIA预测，美国页岩气产量2020年将达2743亿立方米、占总产量的39%，2030年将达3514亿立方米、占总产量的46%。
详见下图：预测2013页岩气产量将有一定下降，主要原因可能是今年天然气价格过低3、页岩油产量增长迅速，未来增长潜力大但有不确定性。
美国页岩油资源也很丰富。
据EIA的资料，页岩油可采资源量达33亿吨。
美国页岩气发展概况美国页岩气发展概况3.1 美国着手页岩气的开发背景美国是世界能源消费大国，长期以来，美国政府将“能源独立”作为政策纲领，希望通过各种手段寻求更多能源供给渠道，改变石油对外依存度高的被动局面。
1973年以阿战争，阿拉伯等石油输出国家组织（OPEC）对美国实施石油禁运，1979年伊朗革命造成中东政治陷入混乱造成全球石油短缺，1990年伊拉克入侵科威特带来两国石油减产冲击美国石油进口，这三次“石油震撼”加上对本国油气资源日益减少的担心迫使美国政府进一步落实能源供给分散的策略，加快天然气以及非常规油气的勘探研究步伐，页岩气前期的勘探研发工作就是在这样的大背景下实现突破的。
2007年，美国页岩气产量366.2亿立方米，到2010年，产量突破千亿，达到1379.2亿立方米（相当于美国天然气总产量的23%）。
预计，到2035年，美国页岩气产量将占到本国天然气总产量的45%，在未来能源格局中扮演更重要的角。
美国页岩气开发获得的巨大成功并非“偶然事件”，在很大程度上得益于技术进步，美国系统完善的、有利于新兴产业发展的市场环境与政策等多方面因素。
美国页岩气产量（数据来源：据美国能源信息署（EIA）资料整理）3.2 美国页岩气发展的时间表页岩气的时间表包括了若干个重要的里程碑：1997年至2009年美国页岩气井分布对比图1821年?在美国纽约的弗里多尼亚商业天然气井中首次生产出页岩气。
1859年?埃德温?德雷克表示油可大量生产，启动了美国的石油工业。
19世纪60年代到20世纪20年代?天然气，包括在阿巴拉契亚山脉和伊利诺伊州的盆地由浅，低压产出的页岩气，仅限于用在靠近生产领域的城市。
20世纪30年代?技术的发展使得运用大口径管道把大量的中大陆和东南部油田的天然气输送到东北部城市成为可能;天然气工业的迅速发展。
20世纪40年代后期?液压压裂首次用于刺激石油和天然气井。
1947年泛美石油股份公司经营的堪萨斯州格兰特县的气井第一次运用了水力压裂技术。
美国页岩气开发情况的分析美国页岩气的快速发展为世人瞩目，对美国乃至全球的能源格局形成了不容忽视的影响。
在此我们进行介绍，以期对我国页岩气产业的发展提供借鉴。
页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，它与煤层气、致密砂岩气一起，被称为非常规油气资源的三大品种。
相对常规天然气而言，页岩气实际上是原生原储的天然气贫矿。
有一个形象的说法，常规天然气好比是“大金娃娃”，页岩气相对富集的地质块体不过是“甜点”。
就是这种贫矿，十年前美国的开采还微不足道，而现在已占美国天然气开采总量的约1/4，一场页岩气开发热潮正在美国上演。
而且，页岩气的开发也在深刻影响着美国的能源利用和应对气候变化行动。
美国页岩气开发现状美国是世界上最早进行页岩气资源勘探开发的国家，开采历史可以追溯到1821年。
但是，页岩致密低渗的特点导致页岩气开采难度大、成本高，在本世纪以前，页岩气大规模开发并不具有经济上的可行性。
随着水平井技术和水力压裂技术的成熟，开采成本大幅下降，页岩气的商业化开发具备了可行性。
近年来美国页岩气勘探开发的发展速度惊人。
2004年，美国页岩气井仅有2900口，2005年不过3400口，2007年暴增至41726口，到2009年，页岩气生产井数达到了98590口。
而且，这种增长势头还在继续保持，2011年仅新建页岩油气井数就达到了10173口。
美国页岩气的大开发，提高了美国能源自给水平，美国能源对外依存度降至20世纪80年代以来最低水平。
美国石油进口从2005年占石油总消费量的60%下降到2012年的42%，净进口量从1300多万桶/天降至800万桶/天。
而且，美国60年来首次成为炼油产品出口国，美国在2009年已经超越俄罗斯成为最大的天然气生产国。
国际能源署在2012年11月份发布一份十分乐观的预测：在2017年将超过沙特成为最大的石油生产国，到2035年美国将实现能源自给自足。
美国页岩气开发热潮出现的原因北美大陆页岩气储量丰富。
2013年，由美国能源信息署组织的研究团队对世界41个国家、137个页岩气沉积盆地进行了全球页岩气评估。
结果显示，全球页岩气技术可采资源量为206.68万亿立方米，与常规天然气探明可采储量相当。
其中，北美洲页岩气资源最为丰富，占全球总量的23.4%。
按照国家分布情况，美国页岩气技术可采资源量为18.8万亿立方米，位居世界第四。
财政税收政策的强力支持。
美国的页岩气开发不仅享受针对各种传统油气的上游开发税收优惠政策，还有专项政策和资金予以支持。
1980年的通过的《原油意外获利法案》为鼓励国内非常规能源的生产，提出了专项一揽子优惠政策：对从1979-1993年钻探与2003年之前生产和销售的非常规和低渗透气藏(包括煤层气、页岩气)实施了大幅度税收减免。
该法案对页岩气发展具有里程碑式的意义。
接着，1990年的《税收分配的综合协调法案》、1992年的《能源税收法案》、1997年的《纳税人减负法案》和2005年的《能源法案》均延续和扩展了非常规能源的补贴政策和补贴范围。
有专家认为，最初美国非常规资源领域天然气开发利润的30%左右来自政策优惠。
基础研究的铺垫和技术创新的推动。
基础研究方面，美国政府出资并组织开展了大量的工作。
美国财政专门设立有非常规油气研究基金，支持大学和研究机构就包括页岩气在内的非常规油气开发开展基础研究。
2004年的《能源法案》还规定10年内每年投资4500万美元用于非常规气研究。
另外，美国积累了大量的地质数据。
美国每年能源矿产勘探开发都要打成千上万口勘探井，按照美国法律要求，相关公司和部门必须上报获得的地质数据，并向社会公开。
因此，美国多年积累了大量的地质数据和油气勘探数据，在此基础上开展的扎实基础研究为页岩气开发做好了数据积累和技术储备。
在应用研究方面，美国的中小型企业充当了技术创新先锋。
他们利用油气开发积累的经验和技术，通过不断的实验和投入，探索出了一整套高效率、低成本的开采技术，主要有水平井和多段连续压裂改造技术、清水压裂技术、同步压裂技术、储层优选评价、排采增产技术等。
这些创新技术的大规模推广应用，降低了开发成本，大幅提高了页岩气井单井产量，使科学技术转化成了生产力。
高度市场化的页岩气开发模式。
不同于常规天然气，页岩气开发需要大面积、规模化和连续钻井，因此，开发工作有前期勘探开发投入大，投资风险大，回报周期长，严重依赖管网建设等特点。
美国的页岩气产业的迅猛发展得益于美式开发模式。
开发中主要有三个参与主体：一是私人矿产和土地拥有者，二是中小型专业公司，三是大公司和投资者。
产权清晰和市场化运作模式使美国页岩气开发中各参与主体可以高效率地分工协作。
土地私有化制度保证了矿业权可以自主经营或通过市场交易自由出让。
市场化的油气开发体制下，政府对投资者没有资质、规模、能力等方面的准入限制，用市场竞争即可获得页岩气开发权。
法律上“哈里伯顿漏洞”网开一面。
美国国会于1974年通过的《安全饮用水法案》是保障美国公众饮水安全的主要法规，监管河流、湖泊、水库、泉水、水井在内的公共水源质量。
页岩气开采使用的水力压裂技术不仅水资源消耗量巨大，而且使用的压裂液成分十分复杂，包含大量化学制剂，所以页岩气开采理应在此法案监管范围内。
风险投资和国际资本的助推。
即使在使用了水平井钻探和分段水压裂技术后，页岩气开采成本仍然相对较高，页岩气开发热潮还是没有到来。
直到2005年，国际油价开始持续飙升，这给页岩气开采带来了转机，各路资本开始进入页岩气开发领域，中小型油气公司如雨后春笋般成立，有资料显示，美国现有8000多家油气公司中，有7900多家是中小公司，而这些中小型公司的资金主要来自风险投资者。
2008年金融危机爆发后，页岩气开发经过短暂的萧条后又繁荣起来，大量资本再次蜂拥而入。
有咨询公司的数据表明，2003年至2005年三年间，北美油气上游业务的经营现金流是1600亿美元，同期油气上游业务的资本投资为1100亿美元，经营现金流大于资本投资500亿美元，富余的500亿美元大多投向了海外的油气上游业务。
这也就是说，2005年前，北美是油气资本的净输出国。
而6年后的2009年至2011年三年间，北美油气上游业务的经营现金流接近2200亿美元，而同期的资本投入则上升到了3500亿美元，资本投入超过同期经营现金流1300亿美元，接近2/5的资本投入来自于北美以外的地区和石油以外的行业。
2011年外国资本在美国页岩气领域并购多达40起，总投资564亿美元。
这些风险投资和国际资本的注入，直接推动了页岩气开发热潮的到来。
页岩气开发对美国经济造成的影响页岩气革命大规模开采赋予了美国“新的竞争优势”，为美国“再工业化”注入了强大动力。
(一)拉低了美国国内天然气价格，提高了美国能源自给率页岩气的大量生产，一是导致了美国国内天然气的价格大幅度下跌。
二是打破了美国的天然气与石油的价格联动机制。
三是提高了美国的能源自给率，页岩气和致密油的产量大幅增加使美国的能源自给率从2005年的69.2%上升到201 1年的80.3%，这是美国1993年以来的最好水平。
(二)创造就业岗位，拉动美国经济增长页岩气和致密油的开采需要建设很长的产业链，开发所需的巨大投资直接拉动国内经济，并创造出大量就业机会。
页岩气开发带来的能源价格下降，大幅度降低了制造业成本。
(三)促进了美国的“能源独立”，改变美国能源安全战略长期以来，美国由于大量石油需求被天然气所替代，美国石油进口量得以逐年减少，进而改变了美国对“如何增强能源安全”的认识。
2011年3月，美国政府发布了《未来能源安全蓝图》，提出了新的确保美国未来能源供应和安全的三大战略：一是油气开发回归美国本土，确保美国能源供应安全。
二是推广节能减排，削减美国能源消费。
三是激发创新精神，加快发展清洁能源。
扩大美国本土油气资源开发和生产成为美国最重要的能源战略之一。
(四)页岩气开发仍具有很大的不确定性首先，页岩油气的资源量存在不确定性。
其次，对页岩气的过度投机影响开发的持续性。
最后，页岩气开采过程中的生态环境风险不容忽视。
页岩气开采使用的水力压裂法具有很大争议：一是水力压裂技术需要耗费大量水资源。
二是压裂液具有环境风险，压裂液一般含有5%左右化学原料，有些公司的压裂液成分不对外公开，其中可能含有有毒和致癌物质。
三是水力压裂法存在引发地质灾害的隐患，水力压裂法向地下施加的高压力会带来不确定的地质损害，岩层的破裂和滑动有引发地震的较大可能性。
页岩气开发对美国气候变化政策和国际气候谈判的影响(一)对美国碳排放的影响页岩气开发对未来美国碳排量增减的影响是个比较复杂和有争议的问题。
现有分析普遍认为，新能源供应格局带来的影响有正负两个方面，但对哪种影响更大看法却不尽相同。
一种看法是减少排放论。
有关页岩气开发有助于降低美国碳排放量的说法比较流行；另一种看法则认为页岩气开发会增加温室气体排放，其观点主要基于天然气毕竟是一种化石燃料，其供应量的充足和价格低廉将刺激需求和消费，形成新的供应格局，长期看必将导致二氧化碳排放量的增加。
(二)对美国气候政策的影响美国的气候变化政策，特别是构成其核心内容的清洁能源政策，主要以三个目标为支柱：一是应对气候变化。
二是通过减少对进口石油和天然气的依赖增强美国的能源安全。
三是发展新的经济增长点。
尽管这些关注并非美国气候变化政策所独有，但美国的政策在处理三者关系方面有个特点，即关于政策的讨论，包括政府对政策的阐述和宣传，往往突出强调气候变化政策对增强能源安全和促进经济增长的贡献，而非应对气候变化本身的重要性。
(三)对国际气候谈判的影响由于页岩气大规模开发和产量的迅速攀升，国内廉价的天然气大大缓解了对从国外进口能源的依赖。
这些变化在帮助美国朝着奥巴马2009年提出的能源安全目标快步前进。
2012年美国碳排放降至1994年以来最低，与2007年和2005年相比分别减排13%和10.7%，意味着2020年前在2005年基础上减排17%的目标已实现一大半。
这也增强了美国政府在减排温室气体方面的信心。
美国页岩气开发经验对我国的启示从美国页岩气的开发经验中，我国页岩气行业发展可以获得以下启示：(一)加强产业发展的财税政策支持我国在页岩气开发上起步较晚，基础薄弱，因此政府更应发挥积极的引导和支持的作用。
首先，应出台激励页岩气开发的财政税收政策。
页岩气开发投入大、产出周期长、投资回收慢。
如果没有政府支持，一般企业难以进入。
出台相应的财政补贴和税收优惠政策，将鼓励支持页岩气行业发展。
其次，政府应主持开展页岩气资源地质调查和基础研究。
我国页岩气主要贮藏在西部地区，资源赋存条件差，储量和分布情况十分复杂，因此有必要开展地质资源调查和相关的基础研究。
(二)引进并摸索完善开发技术目前，中国石油企业已经初步掌握页岩气直井压裂技术，但尚未掌握水平钻井和水力压裂这两项页岩气开采的核心技术，而且缺乏核心技术人才，这些因素直接制约了页岩气产业的发展。
