相关报告 《大类资产专题》系列： ■ 8月10日 Vol.3 OPEC发展、运作与垄断地位 2016年8月18日 美国页岩油开采：现状和展望 投资要点：  页岩油资源是指砂岩、页岩、碳酸盐岩中所含有的石油资源。由于岩层的渗透性极差，从中吸取石油十分困难，因而页岩油又被称为致密油。页岩油开采的核心技术是水平钻井和水力压裂。虽然该两项技术产生已超过五十年，但是2000年后水平井中进行多级式压裂、多级式压裂的级间距减小、多边水平钻井和微地震监测等技术再突破才最终使页岩油的大规模开采成为可能。  虽然全球许多地区都有大量页岩油储集，但页岩油大规模开采仅是美国现象。2011年后在高油价的刺激下，美国页岩油产量开始快速增加，并在不到四年之间从170万桶/天增至530万桶/天，增幅超过2倍。2015年下半开始，随着原油价格的快速下滑，美国页岩油产量开始下降，目前处于455万桶/天的水平，占美国原油总产量的50%左右。美国页岩油储集和开采均集中于洛矶山区-西南部-墨西哥湾一带。虽然不同页岩油产区生产成本不同，但大部分厂商的成本集都中于50-60美元/桶之间。  美国页岩油革命虽然十分振奋人心，但却存在两大致命问题。首先，页岩油生产不具有可持续性，根据国际能源署预测，页岩油生产将在2020年见顶，随后逐渐下降。页岩油生产不具有可持续性的原因为页岩油单井产量下降速度极快，且开采页岩油的甜心点不多。其次，页岩油生产将带来水污染、页岩气泄露和地震等环境问题。 《大类资产专题》 Vol. 4 请阅读最后一页的重要声明 以才聚财，财通天下 联系信息 证券分析师： 金赟 SAC证书编号： 电话： Email: S0160511030004 0571-87620727 jiny@ctsec.com 研究助理 刘维迪 电话： 0571-87823329 Email: liuwd@ctsec.com 研究助理 洪清源 电话： 0571-87620710 Email: hongqy@ctsec.com 投资策略 宏观经济 证券研究报告 专题报告 财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明 2 证券研究报告 宏观经济  页岩油开采技术 页岩油开采的核心技术是水平钻井和水力压裂。虽然该两项技术产生已超过五十年，但是2000年以后的技术再突破才最终使页岩油的大规模开采成为可能。 （一）页岩油资源 常规的石油资源是埋在地下的流体矿物，页岩油资源则是指砂岩、页岩、碳酸盐岩中所含有的石油资源。由于岩层的渗透性极差，从中吸取石油十分困难，因而页岩油又被称为致密油，与常规的油藏相对。由于页岩油的开采难度极大，且经济效益较差，过去人们从未对其进行过大规模开采。 图1：常规石油资源 数据来源：财通证券研究所 图2：页岩油资源 数据来源：财通证券研究所 （二）核心技术 传统石油资源的开采过程相对简单，先通过垂直钻井深入油藏，再通过注水、注沙等方式向油井中加压，将石油驱赶至井口即可。页岩油的大规模开采则需用到水平钻井和水力压裂两项核心技术。 由于岩层渗透性极差，现有技术仅能实现从岩层裂缝表面吸油，因此要进行大规模采油必须增大油井与岩层裂缝的接触面积。水平钻井和水力压裂两项技术便分别致力于增大油井岩层接触面和增大岩层裂缝面积。 谨请参阅尾页重要声明 3 证券研究报告 宏观经济 技术一：水平钻井 水平钻井是指钻井斜角大于86°,并保持这一角度钻井一定长度的定向钻井。由于页岩油储集层薄、渗透率低，直井单井与储集层裂缝接触面小，因而产量低且生产周期短，水平钻井通过穿过储层捕获了更多裂缝，提高了单井产量和生产周期。 技术二：水力压裂 水力压裂是指用高压将大量将水、沙和其他化学品的混合物注入岩层并将其压碎，使石油从中释放出来。由于油页岩的渗透率极低，采油只能从其表面，即岩层裂缝中进行，水力压裂通过将岩层压碎，极大地增加了岩层的表面积，因而大幅提高了单井的产量和生产周期。需要注意的是，在进行采油前，用于水力压裂的水沙混合物将先被抽出。 图3：水平钻井技术 油藏油页岩水平钻井垂直钻井页岩油开采传统石油开采 数据来源：财通证券研究所 图4：水力压裂技术 油页岩水力压裂页岩油开采水沙化学品注入 数据来源：财通证券研究所 水平钻井和水力压裂两项技术产生已超过五十年。水平钻井方面，1929年全世界第一口水平井诞生于美国德克萨斯州，1944年第二口水平井诞生于美国宾夕法尼亚州；水力压裂方面，1947年美国开始试验水力压裂技术，1950年水力压裂第一次成功被用于工业生产，此后该技术在超过200万口油气井中得到了应用。 虽然页岩油开采的两项核心技术产生已久，但仅此两项技术的单独发展并不足以带来页岩油革命。2000年后的美国页岩油革命是以下四方面技术再突破共同促成的。 谨请参阅尾页重要声明 4 证券研究报告 宏观经济 突破一：水平井中进行多级式压裂 过去一个水平井中只能进行一个区域压裂，随着技术的突破，目前一个水平井中可以进行多个区域压裂，即多级式压裂。水平井中进行多级式压裂的方式是，在进行下一级压裂前，将已完成压裂的各级用塞子封住，这样各级便可以进行独立压裂。各级压裂均完成后，塞子便可取出。多级式压裂可以大幅提高岩层的裂缝面积，增加单井产量。 突破二：多级式压裂的级间距减小 过去多级压力需要级间距达到200米以上，随着技术的不断突破，级间距被减少至100米甚至50米。目前许多水平井中存在多达60个压裂级。多级式压裂的级间距减小，这增加了单井与岩层的裂缝的接触面积，提高了单井产量。 突破三：多边水平钻井 过去一个垂直井中只能钻一个水平分支，现在一个垂直井中可以钻多个水平分支，即进行多边水平钻井。多边水平钻井同样增加了单井与岩层的裂缝的接触面积，提高了单井产量。 突破四：微地震监测技术 微地震监测技术实现了对岩层破裂过程的监视，使开采过程变得更为顺利,大幅提高了钻井效率。 图5：多级式压裂 油页岩页岩油开采水沙化学品注入多级式压裂间距 数据来源：财通证券研究所 图6：多边水平钻井 油页岩页岩油开采水沙化学品注入多边水平钻井油页岩 数据来源：财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明 5 证券研究报告 宏观经济  储量、产量和成本 虽然全球许多地区都有大量页岩油储集，但页岩油大规模开采仅是美国现象。美国页岩油产量占石油产量的50%。美国页岩油储集和开采均集中于洛矶山区-西南部-墨西哥湾一带。虽然不同页岩油产区生产成本不同，但大部分厂商的成本都集中于50-60美元/桶之间。 （一）储量 从全球范围来看，目前页岩油可采储量的估计值为418.9亿桶，而常规石油的已探明可采储量为16975.9亿桶，为页岩油的40倍。在解读页岩油可采储量时需要注意几点：①目前研究对页岩油可采储量的估计仅考虑了全球230个国家和地区中的41个，因此可能还存在许多可采储量未被纳入考虑；②页岩油可采储量只是估计值，并没有如常规石油资源一样得到证实；③随着估计手段的完善，页岩油可采储量的估计值还将发生变化。 分国家来看，美国和俄罗斯是页岩油储油大国，储量分别达到782亿桶和746亿桶，此外，中国也有322亿桶的储量。在解读美国、俄罗斯储油数据时需要注意几点：①俄罗斯的常规石油资源非常丰富，因此目前没有开采页岩油的需求；②美国虽然页岩油储量大，但在目前原油价格环境下经济可采的并不多。 图7：主要国家页岩油非证实可采储量 数据来源：EIA、财通证券研究所 0102030405060708090十亿桶非证实可采储量 谨请参阅尾页重要声明 6 证券研究报告 宏观经济 从美国页岩油资源的分布来看，目前技术条件下美国可采页岩油均属于在岸资源，而对美国在岸油气资源的研究一般将美国版图分成西海岸、洛矶山区、中部、西南部、墨西哥湾和东部等六大模块。在六大模块中，页岩油可采资源主要分布于洛矶山区-西南部-墨西哥湾一带，三地区储量之和为748亿桶，占美国全部页岩油储量的95.7%。 （二）产量 页岩油生产由来已久，但受高成本的限制产量一直较低。2011年后在高油价的刺激下，美国页岩油产量开始快速增加，在不到四年之间从170万桶/天增至530万桶/天，增幅超过2倍。2015年下半开始，随着原油价格的快速下滑，美国页岩油产量开始下降，目前处于455万桶/天的水平，占美国原油总产量的50%左右。 目前页岩油开采主要是美国现象。俄罗斯虽然也有大量页岩油储集，但其常规油气资源也非常丰富，没有开采页岩油的必要。中国等国也有一些页岩油资源，但由于资源位置不佳，大规模开采并不现实。 图8：美国页岩油储量分布 墨西哥湾227亿桶东部16亿桶中部10亿桶西南部214亿桶洛矶山区307亿桶西海岸6亿桶 数据来源：EIA、财通证券研究所 谨请参阅尾页重要声明 7 证券研究报告 宏观经济 虽然页岩油开采在美国大多数地区均在进行，但由于Permian、Eagle Ford、Bakken、Niobrara、Utica、Haynesville和Marcellus等七大产油区的产量之和占全美的92%，目前统计仅有考虑这些区域。在七大产油区中，处于洛矶山区的Bakken和Niobrara、处于西南部的Permian和处于墨西哥湾的Eagle Ford的产量之和占总产量的96.8%。 表10：美国七大页岩油产区 数据来源：EIA、财通证券研究所 图11：七大产区产量分布 数据来源：EIA、财通证券研究所 Permian35.5%Eagle Ford29.6%Bakken22.7%Niobrara9.0%PermianEagle FordBakkenNiobraraUticaHaynesvilleMarcellus图9：美国常规石油和页岩油产量 数据来源：EIA、财通证券研究所 2,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,00010,000千桶/天常规石油页岩油 谨请参阅尾页重要声明 8