中國與美國頁巖氣行業(yè)發(fā)展分析報告對比及2030年中國國壓裂設(shè)備增量市場空間預(yù)測

6月中國與美國頁巖氣行業(yè)發(fā)展分析對比及2018-2030年中國國壓裂設(shè)備增量市場空間預(yù)測

頁巖氣等非常規(guī)油氣資源需要在初始開發(fā)階段使用壓裂技術(shù)，在致密巖石中壓出裂縫使油氣滲入管道。近年來水平井技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用對壓裂的需求不斷增長，也使壓裂開支在鉆完井作業(yè)總開支中的比重加速上升。

頁巖氣開采技術(shù)主要包括水平井技術(shù)和多層分段壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)及最新的同步壓裂技術(shù)，這些技術(shù)正不斷提高著頁巖氣井的產(chǎn)量。正是這些先進(jìn)技術(shù)的成功應(yīng)用，促進(jìn)了頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展。頁巖氣開發(fā)過程中對壓裂設(shè)備的需求對比常規(guī)油氣有明顯幾倍的增長，這使得頁巖氣的開采面臨更大的技術(shù)難度和更高成本。中國頁巖氣勘探關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)具體分析水平鉆井技術(shù)與直井相比，水平井成本雖然是直井的2-3倍，而產(chǎn)量卻是直井的3-5倍。水平井提高了與頁巖層中裂縫接

觸的可能性，增大了與儲層中氣體的接觸面積，在直井收效甚微的地區(qū)，水平較開采效果良好。固井技術(shù)頁巖氣固井技術(shù)的核心是水泥漿體系，所涉及的水泥漿包括泡沫水泥、酸溶性水泥、泡沫酸溶性水泥以及火

山灰+H級水泥等4種類型。壓裂技術(shù)水平井分段壓裂技術(shù)：水平井的成本一般是垂直井的1-1.5倍，而產(chǎn)量是垂直井的3倍左右。目前85%的頁

巖氣開發(fā)井為水平井分段壓裂，2007年開始，水平井分段壓裂技術(shù)成為非常規(guī)油氣開發(fā)的主體技術(shù)。水力噴砂技術(shù)：水力噴砂射孔壓裂連作技術(shù)是集射孔、壓裂、水力封隔一體化的新型增產(chǎn)措施，適用于多種

完井方式的油氣井增產(chǎn)，施工周期短、安全可靠性高、作業(yè)成本低，是目前國際上低滲透油氣儲層改造的研

究熱點之一。清水壓裂技術(shù)：在清水種添加很少量的減阻劑、黏土穩(wěn)定劑和表面活性劑作為壓裂液來進(jìn)行壓裂的技術(shù)。該

技術(shù)是用清水添加適當(dāng)?shù)臏p阻劑作為壓裂液來替代通常使用的凝膠壓裂液，可以在不減產(chǎn)的前提下節(jié)約30%

的成本，在低滲透油氣藏儲層改造中取得很好的效果。同步壓裂技術(shù)：同時對2口或2口以上的鄰近平行井進(jìn)行壓裂。在同步壓裂中，壓裂液及支撐劑在高壓下從

一口井沿最短距離向另一口井運移，這樣就增加了裂縫網(wǎng)格的密度和表面積，從而快速提高頁巖氣井的產(chǎn)量。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理主要國家/地區(qū)頁巖氣技術(shù)可采資源量（萬億立方米）數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

一、美國

美國是世界上頁巖氣勘探開發(fā)時間最長、程度最高、研究工作開展最多的國家，開發(fā)歷史長達(dá)百余年，也是迄今為止唯一實現(xiàn)頁巖氣大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)的國家。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年12月，美國頁巖氣日均產(chǎn)量約650億立方英尺，占美國天然氣日均產(chǎn)量的70%，而在2008年12月，該比率僅為16%。頁巖氣產(chǎn)量爆發(fā)式增長，使美國能源使用成本明顯下降，這一突破被稱為美國頁巖氣革命。

美國是世界上頁巖氣勘探開發(fā)時間最長、程度最高、研究工作開展最多的國家，開發(fā)歷史長達(dá)百余年，也是迄今為止唯一實現(xiàn)頁巖氣大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)的國家。根據(jù)EIA公布的數(shù)據(jù)，2018年12月，美國頁巖氣日均產(chǎn)量約650億立方英尺，占美國天然氣日均產(chǎn)量的70%，而在2008年12月，該比率僅為16%。頁巖氣產(chǎn)量爆發(fā)式增長，使美國能源使用成本明顯下降，這一突破被稱為美國頁巖氣革命。

美國頁巖氣勘探開發(fā)歷史可追溯1821年，當(dāng)年美國第一口商業(yè)頁巖氣井在紐約州阿帕拉契亞盆地泥盆系誕生，比北美第一口油井早38年。1976年美國能源部啟動?xùn)|部頁巖氣項目，到上世紀(jì)80年代頁巖氣開采技術(shù)取得進(jìn)展，典型特征就是水平井技術(shù)被運用于頁巖氣開發(fā)，這是美國乃至全球頁巖氣發(fā)展史上具有里程碑意義的事件。然而，直到1980年非常規(guī)燃料免稅政策實施以后，美國頁巖氣廣泛的商業(yè)性開采才得到快速發(fā)展。2000年以后，得益于高氣價、頁巖儲層描述技術(shù)以及鉆井和完井技術(shù)的進(jìn)步，頁巖氣成為有價值的勘探開采對象。2018年，美國頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到6122.26億立方米，同比增長19.81%。2000-2018年美國頁巖氣產(chǎn)量（億立方米）及增速（%）數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

截至2016年底，美國的頁巖氣證實儲量為209.8萬億立方英尺，約占當(dāng)年美國天然氣總證實儲量的61.5%。美國頁巖氣具有埋藏深度適中（大約在180-2000米）、單層厚度大（30-50米）、總厚度超過500米、基質(zhì)滲透率高（大于100mD）、成熟度適中（Ro在1.4%-3.5%）、有機碳含量大（大于2%）、頁巖脆性好（硅含量大于35%）等特點。而且，美國頁巖氣富集區(qū)多集中在平原地區(qū)，地廣人稀且遠(yuǎn)離沿海等經(jīng)濟發(fā)達(dá)及人口聚集地，有利于修建公路和機動運輸、打鉆等系列開采活動的實施及大面積占地，從而為商業(yè)化開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。此外，美國擁有較為豐富的水資源，從而為頁巖氣開采技術(shù)的順利應(yīng)用提供很大的便利。

經(jīng)過多年探索，美國研發(fā)出一套先進(jìn)的頁巖氣開采技術(shù)，主要有水平鉆井和壓裂技術(shù)，其中壓裂技術(shù)分為清水壓裂、分段壓裂、重復(fù)壓裂和同步壓裂。以水力壓裂為例，與常規(guī)壓裂不同，水力壓裂利用頁巖較高的脆性，使用清水壓裂，不加或加入少量的支撐劑，能夠產(chǎn)生密集的裂縫網(wǎng)絡(luò)，極大的提高了地層的滲流能力，因此頁巖氣井才能具有商業(yè)價值的產(chǎn)量。這些技術(shù)能夠有效提高單井產(chǎn)能，延長開采期限，疊加產(chǎn)量提高帶來的規(guī)模效應(yīng)，從而使得頁巖氣開采成本得以控制。此外，科學(xué)合理的選礦提高了頁巖氣的開采效率，規(guī)?；耐茝V普及最終使得美國頁巖氣產(chǎn)量大幅提升。

早在20世紀(jì)30年代，美國聯(lián)邦政府就出臺了規(guī)范天然氣行業(yè)的法案《天然氣法》，上世紀(jì)50-80年代初是美國能源戰(zhàn)略的保守主義時期，先后頒布一些列法規(guī)政策限制石油出口，正是這一時期，美國頁巖氣完成了從發(fā)現(xiàn)到工業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。此后，美國政府又先后出臺《能源政策法》、《能源意外獲利法》、《氣候變化行動計劃》等，其中《能源意外獲利法》規(guī)定了非常規(guī)能源開發(fā)稅收補貼政策。

此外，美國還專門設(shè)立非常規(guī)油氣資源研究基金。美國對國內(nèi)能源多元化的推進(jìn)以及對非常規(guī)油氣行業(yè)的扶持推動了頁巖氣的快速發(fā)展。

美國成熟的天然氣工業(yè)使其擁有完善的輸配一體化天然氣管網(wǎng)，可為48個州輸送/輸出天然氣，且天然氣生產(chǎn)和運輸相分離，并實施管網(wǎng)第三方準(zhǔn)入措施。這為美國頁巖氣的開發(fā)利用提供了先天優(yōu)勢。此外，美國在頁巖氣儲氣、運輸、壓縮和純化等各個領(lǐng)域也擁有世界領(lǐng)先的基礎(chǔ)設(shè)施。

美國頁巖氣經(jīng)過10多年的快速發(fā)展，相關(guān)開采壓裂設(shè)備迎來更新需求。

二、中國

2005年我國開始了頁巖氣的相關(guān)勘探，歷經(jīng)了從頁巖氣地質(zhì)條件研究、“甜點區(qū)”評選與評價井鉆探及勘探開發(fā)前期準(zhǔn)備，到海相頁巖氣工業(yè)化開采試驗、海陸過渡相與陸相頁巖氣勘探評價兩大發(fā)展階段，評價優(yōu)選了四川盆地及鄰區(qū)，鄂爾多斯盆地為中國頁巖氣勘探開發(fā)有利區(qū)，鎖定了涪陵、長寧、威遠(yuǎn)、昭通、富順-永川等一批頁巖氣開發(fā)優(yōu)質(zhì)氣田。2018年，陸相頁巖油勘探關(guān)鍵技術(shù)研究取得重要進(jìn)展，有效指導(dǎo)和推動了準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾、渤海灣盆地滄東凹陷等陸相頁巖油的勘探突破及規(guī)模建產(chǎn)；3800米以淺頁巖氣壓裂工藝日趨成熟，低成本壓裂工藝試驗獲階段成效。

四川盆地東部南川地區(qū)金佛斜坡頁巖氣勘探獲重大突破，落實頁巖氣地質(zhì)資源量1965億立方米，為涪陵頁巖氣田三期建設(shè)奠定資源基礎(chǔ)。中國頁巖氣產(chǎn)區(qū)主要集中在四川盆地周圍的四川、重慶、云南區(qū)域內(nèi)，目前國家劃出的頁巖氣重點產(chǎn)能區(qū)域為涪陵、長寧、威遠(yuǎn)、昭通、富順-永川五個頁巖氣勘探開發(fā)區(qū)。其中，涪陵勘探開發(fā)區(qū)歸中石化所有，已具備100億方產(chǎn)能，2017年產(chǎn)量60.04億方，成為我國頁巖氣最主要產(chǎn)區(qū)；其他都為中石油所有，威遠(yuǎn)2017年產(chǎn)量為24.73億立方米，昭通則超過了5億立方米。2018年我國新增頁巖氣探明地質(zhì)儲量1246.78億立方米，新增儲量來自中國石化四川盆地的威榮頁巖氣田。

從稅收減免上來看，《頁巖氣開發(fā)利用補貼政策》，政策提出2012-2015年，中央財政按0.4元/立方米的標(biāo)準(zhǔn)對頁巖氣開采企業(yè)給予補貼。2015年，財政部與國家能源局將補貼政策延長至2020年，但補貼標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為前三年0.3元/立方米、后兩年0.2元/立方米。隨后，2017年3月財政部、稅務(wù)總局出臺的《關(guān)于對頁巖氣減征資源稅的通知》中要求將頁巖氣資源稅（按6%的規(guī)定稅率）減征30%。從產(chǎn)量規(guī)劃上來看，《天然氣“十三五”規(guī)劃》中提出2020年力爭實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量300億立方米，較2015年增長255億立方米，同時規(guī)劃還指出到2030年我國將實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量800-1000億立方米。但是，在頁巖氣下游定價市場化方面，相關(guān)政策還存在一定缺失，因此這方面的配套政策仍需進(jìn)一步完善。我國頁巖氣行業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策匯總期間頒布時間頒布部門政策名稱內(nèi)容“十二五”期

間2011年1月國家能源局《關(guān)于發(fā)展天然氣分布

式能源的指導(dǎo)意見》2015年頁巖氣產(chǎn)量目標(biāo)65億立方米，2020年頁

巖氣產(chǎn)量目標(biāo)600-1000億立方米，建立19個頁

巖氣勘探開發(fā)區(qū)2012年3月發(fā)改委、財政

部、國土資源

部、能源局《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃

（2011-2015年）》2015年頁巖氣產(chǎn)量目標(biāo)65億立方米，2020年頁

巖氣產(chǎn)量目標(biāo)600-1000億立方米，建立19個頁

巖氣勘探開發(fā)區(qū)2012年11月財政部、國家能

源局《頁巖氣開發(fā)利用補貼

政策》中央財政對頁巖氣開采企業(yè)給予補貼，

2012-2015年的補貼標(biāo)準(zhǔn)為0.4元/立方米“十三五”期

間2014年4月發(fā)改委《關(guān)于建立保障天然氣

穩(wěn)定供應(yīng)長效機制的若

干意見》2020年天然氣供應(yīng)達(dá)到4000億立方米，力爭

4200億立方米2014年6月國務(wù)院辦公室《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計

劃（2014-2020年）》2020年國產(chǎn)常規(guī)氣達(dá)到1850億立方米，頁巖氣

產(chǎn)量力爭超過300億立方米2015年4月財政部、國家能

源局《關(guān)于頁巖氣開發(fā)利用

財政補貼政策的通知》2016-2018年補貼標(biāo)準(zhǔn)為0.3元/立方米，

2019-2020年補貼標(biāo)準(zhǔn)為0.2元/立方米2016年9月國家能源局《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃

（2016-2020年）》完善成熟3500米以淺海相頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)，

突破3500以深海相頁巖氣、陸相和海陸過渡相

頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)；在政策支持到位和市場開拓順利情況下，2020年力爭實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量300

億立方米2018年4月財政部、稅務(wù)總

局《關(guān)于對頁巖氣減征資

源稅的通知》我國對頁巖氣資源稅減征30%2019年6月財政部《關(guān)于<可再生能源發(fā)展

專項資金管理暫行辦法>

的補充通知》自2019年起，非常規(guī)天然氣開采不再實行定額

補貼，而是采用增量補貼。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

“十四五”及“十五五”期間，我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，海相、陸相及海陸過渡相頁巖氣開發(fā)均獲得突破，新發(fā)現(xiàn)一批大型頁巖氣田，并實現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)；根據(jù)《天然氣“十三五”規(guī)劃》，2030年我國將實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量800-1000億立方米。2018-2030年國內(nèi)頁巖氣產(chǎn)量市場空間及預(yù)測數(shù)據(jù)來源：公開資料整理2018-2030年國內(nèi)頁巖氣井口數(shù)市場空間及預(yù)測數(shù)據(jù)來源：公開資料整理2018-2030年國內(nèi)所需壓裂設(shè)備市場空間及預(yù)測數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

2018年108億立方米頁巖氣產(chǎn)量，需要大約688臺壓裂設(shè)備，對應(yīng)市場空間110億元；當(dāng)完成每年頁巖氣產(chǎn)量300億立方米的目標(biāo)時，需要大約1912臺壓裂設(shè)備，對應(yīng)市場空間306億元，對應(yīng)增量壓裂設(shè)備1224臺（市場空間196億元）；當(dāng)完成每年頁巖氣產(chǎn)量1000億立方米的目標(biāo)時，需要大約6373臺壓裂設(shè)備，對應(yīng)市場空間1020億元，對應(yīng)增量壓裂設(shè)備5685臺（市場空間910億元）。

三、中美對比

1、對比美國成熟的頁巖氣開發(fā)技術(shù)，中國還處于探索成長階段。

美國頁巖氣地層主要分布在上古生界和中生界，以海相地層為主，地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定，分布較為集中，海相地層的特征使頁巖氣開采具有充足的水源。國內(nèi)頁巖氣多為陸相或者海陸交互地層，地勢多分布于山地、丘陵，地質(zhì)構(gòu)造相對活躍，頁巖氣開采技術(shù)難度較高，且頁巖氣資源分布較為分散，而陸相地層水源獲取較為困難。中美頁巖氣地質(zhì)構(gòu)造對比--中國美國地質(zhì)條件構(gòu)造復(fù)雜、多次改造、斷裂發(fā)育簡單、一次抬升、斷裂較少沉積類型發(fā)育3類，海相有效范圍保存少單一，主要為海相頁巖有機碳含量中等-好，以1%-5%為主豐富，以5%-10%為主含氣量偏低（平均1-3立方米/噸）高（平均3-6立方米/噸）熱演化程度變化大、海相偏高、陸相偏低普遍為成氣高峰階段開發(fā)條件埋深偏大，>3500m埋深為主較淺，以1500-3500m為主地表條件復(fù)雜，南方多高山，北方少水平原或丘陵，水源好油氣管網(wǎng)總體不夠匹配，部分地區(qū)無管網(wǎng)發(fā)達(dá)，遍及全網(wǎng)數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

2、我國頁巖氣與水資源分布不均，開發(fā)成本高。

頁巖氣開發(fā)需要大量用水，以美國為例，在巴涅特、費耶特維爾、海恩斯維爾和馬塞勒斯四大頁巖氣產(chǎn)區(qū)中，單井壓裂用水從1萬到1.5萬立方米不等，是開采常規(guī)天然氣的10倍。但我國頁巖氣與水資源分布不均，世界資源研究所公布的研究報告顯示，中國頁巖油氣資源中有3/5以上位于水資源匱乏的地區(qū)，面臨較高的水資源壓力或干旱環(huán)境。尤其中國西北地區(qū)等頁巖氣富集區(qū)缺水，導(dǎo)致在水力壓裂時往往不能夠提供足夠的水資源，這在很

大程度上限制了中國頁巖油氣資源開發(fā)。我國頁巖氣目前仍處于前期的探索階段，開發(fā)時間較短，地質(zhì)、地表條件復(fù)雜，相關(guān)技術(shù)不成熟，關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口，我國頁巖氣開發(fā)的成本較高，單井投入一般在5000-7000萬元，而美國8個主要頁巖氣區(qū)帶的單井開發(fā)成本多在300-900萬美元，具有良好的投資回報率。從最終的產(chǎn)氣成本來看，美國頁巖氣生產(chǎn)成本約為