页岩气引爆北美孤岛效应

本世纪以来，能源价格的快速上涨已经使得其较大程度地高于生产成本，企业于勘探与开发上的资本支出亦与日俱增。在此情况之下，左右能源消费格局的因素一定程度上源于供给。北美页岩气的大规模开采极大地该变了区域能源供给格局也是基于此一原因，美国页岩气产量从2000年的122亿立方米上升至2010年的1378亿立方米，占天然气总产量的比例已经达到23%。北美地区的天然气产量迅速增长导致了价格的急速下跌，也带来了区域能源消费结构的改变。

供给引起能源消费结构改变

整个世界能源的消耗在21世纪以来保持了持续地增长，根据BP《世界能源展望》2012年的数据，世界2011年的一次能源消耗为122.75亿吨油当量，较本世纪初的93.82亿吨油当量增长近31%。

在能源消费构成中，作为传统能源的化石能源是不可再生资源，尽管其在一次能源消费中所占的份额一直维持在85%以上，但是由于近年来较少的资源储量发现，其供给相对偏紧，也导致了在世界能源消费中占比的下降。以具体的化石能源消费构成来看，石油消费的占比在持续下降，天然气消费占比较为稳定，煤炭消费占比有所上升。

目前全球能源的供需是相对平衡的，能源消费的结构变更一定程度上受到供给端的影响。这一点，我们从21世纪以来世界能源的产量与消费数据中可以得到验证。

供给对于能源消费结构的影响方面我们是基于以下逻辑：在世界能源市场，就化石能源来说，由于目前能源价格高企，整体上看，无论是石油还是天然气和煤炭，其生产成本都是远低于价格的(北美地区天然气价格情况另作讨论)，这也导致了从生产商的角度来看，只要产能允许，供给不应低于需求。

以石油为例，一般来说，石油的成本可以分成3大块，即油田勘探开发成本、生产成本和包括折旧费用等在内的生产外成本。

勘探开发成本即勘探开发原油储量或购买以探明的储量的支出，由于石油探勘活动具有一定的周期性，一般采用3年移动平均值作为成本变化趋势指标。目前世界石油的勘探费用有所上升，以2008年为时间节点，全球的勘探开发成本为每桶23.84美元，因地区差异，勘探开采有较大差距，费用较高的美国海上油田勘探费用达到每桶64美元，约为中东地区的12倍。

生产成本上，我们以各大石油公司的年报数据为准，可以看到，作为边际成本的生产成本最高为17.4美元/桶，即便考虑到勘探开发的摊销折旧成本，其亦远低于当前原油价格。

数据显示，在原油价格远高于边际成本的时候，不考虑产能瓶颈的情况下，供给应该向需求靠拢。然而我们看到，世界原油供需缺口2004年以来持续扩大，这一过程也伴随着世界原油价格的攀升。当然，一般来说，理论上原油价格的影响因素很多，但在油价高企的环境下供需缺口持续扩大可以认为石油供给暂时出现了困难。

我们持有供给决定能源消费结构的观点，也是站在这一立场上，可以较好的理解北美地区页岩气大发展对于区域乃至全球能源及相关产的巨大影响。由于天然气和石油均以碳氢为组要构成，我们认为，在世界能源消费中，二者的替代性相对要强一些。故而，重点进行二者间的比较。

尽管石油供给相对要不透明一些，但至少就公开数据而言其与消费的差值应保持稳定。但是我们可以看到，进入21世纪以来，尤其是2004年以后，供需缺口持续扩大，在油价高企的当前，供需缺口的扩大很大程度上表明了供给的不给力。

随着常规石油勘探开采难度的日益提升，在可预见的将来，石油在世界能源消费格局中的占比下降是大概率事件。

天然气则较为中性，其产量与消费较为匹配。但是随着北美地区2008年以后页岩气的大规模开采，近年来其产量与消费的差值在扩大，而天然气在世界一次能源中的占比近几年也有所上升。

在供给潜能的判断上，我们以资源储量作为衡量标准，可以明显的发现，页岩气的大规模开采其带来的天然气资源潜能大幅提升对世界能源消费格局的影响是巨大的。

石油储量近十余年的增长主要来源于诸如委内瑞拉等国家宣布的增长，同时加拿大油砂纳入石油储量也带来了一定的增长。相对来说，天然气资源探明储量的增长较为平缓，这也使得在北美页岩气大规模开采前，天然气在世界能源格局中的占比较为稳定。但是随着页岩气等非常规天然气的商业化开采，天然气在能源消费中的比重逐步上升。

天然气在过去四十年的过程中保持了与石油差不多同步的储量增长比率，这也反映在其在世界一次能源消费占比的相对稳定性。但是随着北美及中国地区大量页岩气的发现，天然气资源潜力得到了大幅提升，亦在很大程度上改变了能源格局。

从历史统计数据我们可知，自上世纪80年代后，世界石油新增储量是持续低于需求量的，而在考虑到页岩气的大规模开采后，天然气的峰值有望大幅延后。

世界各组织对于石油产量的预测峰值平均在2012年左右，近年来石油产量确实增长乏力，2011年的产量较2008年仅增长1.9%，未来几年石油产量的大幅增产是较为困难的，其在世界能源消费中的份额也不可避免地将下降。

我们可以看到，依照EIA的数据，其在2011年、2012年的年度能源展望中对美国天然气产出构成做了统计与预测。其中页岩气在天然气产出构成的占比由2009年的14%猛增至2010年的23%。未来的天然气产出中，页岩气、致密气的占比有望接近70%，极大地颠覆了当前天然气供给格局。

尽管页岩气储量预测相对较难，且受技术进步带来的采收率波动影响亦较大。但是其巨大可采储量对世界能源消费结构的影响依然是重大且深远的。

在原有的天然气资源世界分布格局之下，全球天然气贸易使得国际天然气供需达到一个相对平衡的状态。但是，随着北美地区页岩气大规模开采，世界天然气的大格局发生了改变。这产变革始于技术进步，而起引起的世界能源格局变化也很有可能以技术进步作为终结。

页岩气大发展带来北美孤岛效应

技术进步引起页岩气大发展

页岩气作为新能源之一，既是常规天然气的潜在替代能源，也是一种清洁环保能源。其开发历史可以追溯到19世纪的阿拉巴契亚盆地，但是大规模开采也是在20世纪90年代后Barnett页岩的开发获得成功之后。

一般来说，未经压裂的水平井并不产气(除非井筒穿过了大量的裂缝)，因此在早期的页岩气开发中垂直井一直占据主导作用。随着压裂技术的广泛应用，水平井在采取多段压裂之后有时能增产15-20倍，而其造价仅相当于垂直井的2-3倍。比较优势带来水平钻井技术的大规模使用，也促成了页岩气产业的大发展，成为撬动世界能源板块的有利杠杆。

图二中，自左至右表明了水平井在于地层接触面积上有相对优势。一个长度为100英尺(31米)，直径为8.5英寸的直井与地层的接触面积约为222平方英尺(20.6平方米)(左一)，而在地层中钻一口长度为2000英尺(610米)，直径为8.5英寸的水平井则可以将井筒与地层的接触面积增加20倍(左二)。在直井中造一条150英尺(45米)长的裂缝之后，井筒与地层接触面积则可以达到一口未处理直井的270倍或一口2000英尺未处理水平井的13.5倍(右二)。对一口2000英尺的水平井进行压裂，形成10个75英尺(23米)长的裂缝后，其井筒与地层的接触面积分别是一口未处理直井的1013倍和一口未处理水平井的50倍(右一)。

页岩气大规模商业开发彻底颠覆了天然气供应格局，其导致了页岩气生产专用设备需求上升，另一方面天然气价格快速下降带来的能源替代也将引发配套储运设备的需求的上升以及产业资本支出的改变。

对于前者，随着页岩气开采中水平井使用的增长，相应的专用设备也必然发生革新以实现匹配。仅就钻井技术而言，相较于普通的水平井，由于页岩本身的特殊性，在开发过程中钻井技术得到了不断发展。负压或控压以保护低渗储层的欠平衡钻井技术、不用起下套管的连续油管技术、边下套管边钻进的套管钻井技术、节约费用的小井眼技术以及导向钻进技术。这些沿着页岩气--水平井传导的创新则有很大概率在行业随后的发展中收益。

随着技术的革新，页岩气的单井产量也不断提升。从小型交联或泡沫压裂法到大型交联或泡沫压裂再到减阻水压裂，垂直井单井产量不断提高。但是，随着水力压裂的广泛应用，水平井得优势逐渐体现出来，也带来了水平井数量的大幅提升，并逐步在页岩气开采领域替代了垂直井及相关技术。

页岩气的大规模开采所带来的技术进步也反过来作用于油气的勘探开采，它直接导致了水平钻在09年之后稳步超越了垂直钻井。

水力压裂法下水平井的应用带来了页岩气的大规模商业化开发，而其带来创新的传导是两方面的。一方面是行业发展所内生的技术与设备创新;另一方面是页岩气大规模商用对世界能源格局冲击下的相关变革。

改变体现在两个方面--天然气在能源消费结构中的占比变化、全球天然气贸易格局与形式的变革。我们此前已经讨论的起在世界能源消费格局中的可能趋势，另一个讨论的重点则是未来的天然气贸易格局与形式。