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《马一峰 能源前沿报告》06 页岩油:怎样从“无效资源”变为宝藏?

前面我们讲了新能源赛道的变化,其实能源转型对传统能源冲击更大,比如电动车都不加油了,这个事就倒逼石油公司去改变,甚至有的把加油站去铺光伏板。不过,这一讲我们讲石油的变化,不是看它是怎么退出历史舞台,反而是它的新突破。这是怎么回事呢?我们具体来讲一下。

这个变化就是种种信号显示,中国页岩油即将迎来规模化地开发。页岩油是一种非常规石油,之前在石油领域内都被当做“无效资源”。现在我们要规模化开采了,这个新趋势非常值得关注。

我们先来看看是什么样的信号。第一个信号,在2022年3月发布的《“十四五”现代能源体系规划》里。原文是这么说的:“积极扩大非常规资源勘探开发,加快页岩油、页岩气、煤层气开发力度。”国家能源规划,每一个字词的用法都很讲究。你听刚才这句话,页岩油排在第一个,可见对它的重视程度。

不止如此,《规划》里还单独列了一份“能源安全保障重点工程”的名单,页岩油和我们熟悉的那些油田的名字列在一起,可见国家对它未来的贡献很有信心。

第二个信号,是执行这份规划的两家央企的工作计划,中石油和中石化都在自己2022年工作计划中明确要大力开发页岩油。只是明确了还算不上是信号,真正的信号是具体指明了几个重要的产区,比如甘肃庆城、新疆吉木萨尔、黑龙江古龙和山东济阳。这样具体的明确开发哪些产区,就能看出来这是真的要开始干了,而不只是在计划中。

还有一个信号,是我自己调研时发现的。从2021年下半年开始,页岩油主要产区就纷纷上报新增储量,长庆油田上报5.5亿吨、大庆油田上报12.68亿吨、胜利油田上报4.58亿吨,这里有探明的、也有预测的。要知道,如果只是有储量但后续没有实质性产量,央企们肯定不会上报。所以我认为,这可以看做是大规模开发的前奏。

说的这么热闹,行业内这么兴奋,到底是为什么呢?之前页岩油为什么不能规模化开发?规模化开发后,对我国能源到底意味着什么?

要搞明白这个问题,我们要先搞清楚页岩油到底是什么油。

页岩油,就是储存在页岩中的石油。常规石油也储藏在岩石里,不过是砂岩或者碳酸岩中,这类岩石孔隙大,很容易开采。页岩呢,密度很大。里面的孔隙都是纳米级的,就像“磨刀石”一样,石油在里面很难流动。不能流动,也就开采不出来。所以页岩油一度被认为是“无效资源”。

后来,美国人改变了页岩油的命运。上个世纪中叶,美国是世界第一的石油消耗大户、最大原油净进口国,三次石油危机让美国吃尽苦头。现实压力让美国把目光瞄准了页岩油气。经过很多年探索,2000年实现技术突破,2007年开始规模化开采。现在,美国全年石油产量的65%都是页岩油贡献的,甚至都不再依赖中东的石油,逐步实现了能源独立。

论资源量的话,中国的页岩油排在世界第三,前面是美国和俄罗斯。据测算,我国页岩油资源量在700~900亿吨,如果只开采5%,就有35亿吨到45亿吨的产量,这是个什么概念呢?现在中国所有的油田加起来,全年产量也就2亿吨。也就是说,开采页岩油的5%,就等于常规石油开采20年的总和。

听到这儿你可能想到,美国那边有现成的技术,咱们自己有大把的资源,那就赶紧开采吧。事情没那么简单。我们的页岩油和美国的非常不一样,中国的开采难度更大。差别在哪儿呢?

美国的页岩油当初形成的环境是海相盆地,是在深海的海底。那你想这个环境就非常稳定,没有大的扰动,大量的有机物都在海里,最后孕育的页岩油就非常优质,储量还高。开采的难度,你可以理解是小学生级别的。

中国的页岩油呢?它的形成环境是好多个陆地的湖泊、盆地。这里水浅,有机物少,最后形成的页岩油储量就很少。扰动还大,储层非常不规整。开采它的难度有小学生级别的,中学生级别的,也有博士生级别的。

这个在我们业内叫“资源禀赋”。没办法,美国那边就是老天爷赏饭吃,页岩油是一个完整的大蛋糕,我们这边像摔碎的盘子,零碎干瘪。很多国际能源公司都曾经来中国尝试过,最后都放弃了。比如壳牌和BP公司,它们在大庆,都对古龙页岩油开展过研究,最后他们得出一个结论:大庆的页岩油太特殊了,全球范围没有可借鉴的经验,难度太大,风险不可控,他们都放弃了。

你看,即使把美国的技术原样复刻到中国来,也不能低成本的开采出来,有的甚至就根本开采不上来。

那难度大是不是就不值得开采了呢?肯定不是。中国是一个贫油国,72%的石油靠进口。如果我们没有储量那没办法,问题是我们守着这么多资源,却用不起来,是巨大的浪费。所以即使难,我们也要做,至少要把能开采的先开采出来,然后再想办法降低其他的成本。

不但是这么想,中国确实也是这么做的。自从美国页岩油有了突破后,20多年来,中国一直没有放弃。在这些基础上,现在有了很大进展。这不是某个技术的突破,而是一个系统工程。从理论到工程技术,再到开采设备,样样都不能掉链子。

我举个例子,有个重要技术突破,就是我们改进了美国“压裂”+“水平井”的技术组合。改进以后,这套技术就能适合中国的特殊情况。

美国人原来是怎么用这套技术组合呢?技术专家想到的是,向地下几千米输入强大的压力,压出来很多人工裂缝。有了缝隙,石油能渗出来。这是“压裂”技术。

光有裂缝还不行,如果钻井只是直着下去,也只能开采井筒周围一圈的油,远处的石油还是流不过来。该怎么办呢?那就让钻井平着走,甚至沿着油层走。它就像贪吃蛇一样,油层在哪里,我就去哪里。这就是“水平井”技术。它整体是一个大L型,有的水平段甚至长达几公里。这个时候,再对“水平井”进行压裂,就会形成更大范围的裂缝,产量就能继续提升。

问题是,美国那边的页岩油要比我们好开采,人家正常钻井之后进行“压裂”,很快就有油从人工裂缝流出来。我们这边就没那么容易。比如,我听大庆古龙页岩油的技术专家讲过,之前正常压裂完,出油效果不好,产量很低。经过反复研究,原来是人工裂缝压开后又闭合了。

我们就想着要进一步去改进。其中一个解决方案就是“压裂”之后不马上投产,而是带着压力去“焖井”。就是用高压憋着,让压开的裂缝不轻易闭合。裂缝吸水膨胀,再形成新的裂缝。“焖井”过程有时要长达几个月。经过这样的改良,我们的页岩油产量大大提升。

当然,像这类技术上的突破还有很多。总之,现在的开采效率已经有很大提升。比如大庆古龙的专家就告诉我,两年前他们钻一口页岩油井需要100多天,而现在最快已经减少到13.7天。效率提升后,成本自然会下降。

最开始中国的页岩油,每桶油成本要高达100多美元,现在已经降到了60多美元。现在每桶原油价格都超过100美元了,页岩油很有经济性了。所以,现在大规模开采才成为可能。

好,讲完了页岩油如何从“无效能源”变为宝藏,我们还要回应一些质疑。其中最主要的就是,在“双碳”目标下,大力发展新能源是趋势。这个时候,去开采一种这么难的石油,值得吗?

其实,可以算一下账。先想象一下,在碳中和战略实现的2060年,我们到底还不需要石油,如果需要,还需要多少石油。这样一倒推,你会发现,即使碳中和了,像化工原料、航空、军事设备燃料等等很多领域都还需要用石油。这些领域,新能源很难替代,即使要换,也需要很长时间。

就拿化工原料来说,2021年中国消耗的7亿吨石油,有大约1.4亿吨用在化工上,比如提炼乙烯、丙烯等。我们用它们做成衣服、塑料、工业产品。如果换成可再生材料,成本很高,量也不大。

那么,到那时我们还需要多少石油呢?有行业研究机构保守估计,到2060年,还需要消耗1.8亿吨石油,也有院士团队预测是2.3到3亿吨。

我们讲过,现在中国每年自产石油2亿吨,常规油田还会逐年下降。如果现在不动手开发页岩油,2亿吨根本不够自己用,还是要进口。但碳中和那个时候,全球石油的供应情况,就很难说了,也许最后一桶石油就是你买不起的价格。所以,现在开发页岩油,对减少进口依赖,有很大作用。这和碳中和目标并不违背,和能源转型也不违背。

我经常说,能源转型就是给高速行驶的汽车换车轮。一个可行的办法是先增加几个车轮,然后并行一段时间。等没问题了,再逐步拆掉老的车轮,这样才能平稳。其实,页岩油就是那个增加的车轮。有了这个车轮,转型过程就能更平稳,也会更从容不迫。

好,最后我给你留个问题,你还知道哪些靠技术“化腐朽为神奇”的资源呢?欢迎留言给我。

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