美国页岩革命启示录

1、目录 HYPERLINK l _TOC_250011 借鉴美国，“页岩革命”能带来什么？ 5 HYPERLINK l _TOC_250010 促进工业振兴，加快经济增长 5 HYPERLINK l _TOC_250009 美国能源对外依赖程度逐渐下降 6 HYPERLINK l _TOC_250008 带动产业链上下游发展，提升就业率 8 HYPERLINK l _TOC_250007 中国是否具备“页岩革命”条件？ 10 HYPERLINK l _TOC_250006 资源虽丰富，开采条件存在差距 10 HYPERLINK l _TOC_250005 技术方面：仍存现实困难和进步空间 12

2、HYPERLINK l _TOC_250004 中美市场需求大，价格存在经济性 14 HYPERLINK l _TOC_250003 压裂行业将随页岩气发展成为蓝海市场 19 HYPERLINK l _TOC_250002 今年国内市场空间达到 165 亿元-210 亿元 19 HYPERLINK l _TOC_250001 未来每年新增市场空间超过 300 亿元 20 HYPERLINK l _TOC_250000 投资建议：杰瑞股份 23图表目录图 1：页岩革命降低美国能源价格 5图 2：页岩气开发为美国的“再工业化”提供了充分的动力 5图 3：美国私营企业增加值大幅增长 5图 4：美国油

3、气开采和化学产品行业增加值大幅增长 5图 5：页岩气产业对美国 GDP 的贡献 6图 6：根据“石油峰值理论”，美国更有可能变得能源依赖 7图 7：1973 年发生第一次石油危机 7图 8：美国页岩革命的爆发缓解了资源紧缺状况 7图 9：美国油气自给率大幅提升 8图 10：美国已经成为天然气净出口国 8图 11：美国石油与煤炭出口量也有上升 8图 12：美国煤炭产量超过消费量 8图 13：页岩革命极大缓解了美国的就业压力 9图 14：受疫情影响我国面临较大就业压力 9图 15：受疫情影响我国失业率提升 9图 16：我国页岩气产量大幅低于美国 10图 17：我国页岩气藏量位居世界第一 10图 1

4、8：中国页岩气技术可采资源量仅次于美国 10图 19：中国页岩气资源分布图 11图 20：美国页岩气资源分布图 11图 21：水平井已然成为美国页岩气开发的主要钻井方式 12图 22：页岩革命之前美国原油产量于 1972 年达到峰值 15图 23：页岩气爆发期前美国原油进口量逐年上升 15图 24：中国天然气需求占全球总需求的 7.35% 15图 25：2019 年我国天然气对外依存度超过 40% 15图 26：美国天然气价格高位吸引投资者进入市场 16图 27：2005 年后美国天然气产量大幅上升 16图 28：补贴维持 0.2 元/立方米单位综合成本均低于井口价 18图 29：补贴降至 0

5、.1 元/立方米单位综合成本大部分低于井口价 18图 30：无补贴绝大部分情形的单位综合成本低于井口价 18图 31：2030 年中国页岩气产量或将达到 935 亿立方米 21表 1：我国页岩气资源与利用条件不如美国 11表 2：川南页岩气充分开发用水占总用水量的 26.0% 12表 3：尽管水平井的成本较高，但水平井带来的收益更高 13表 4：美国压裂技术不断进步 13表 5：中美页岩相关技术发展对比 14表 6：美国出台多项政策促进页岩气发展 16表 7：中国出台政策支持页岩气发展 17表 8：长宁威远示范区经过优化调整后单井成本下降至 5,000-6,000 万元/口 17表 9：美国

6、5 套页岩气单井产量递减率统计 19表 10：2020 年存量井产量将会衰减 78 亿立方米 19表 11：2020 年国内压裂设备市场空间达到 165 亿元-210 亿元 20表 12：未来每年存量产能衰减产量持续增加 21表 13：未来每年新增市场空间将超过 300 亿元 22借鉴美国，“页岩革命”能带来什么？促进工业振兴，加快经济增长页岩气供给快速上升，天然气价格随之大幅下降，页岩气开发为工业振兴带来了廉价的能源，为美国的“再工业化”提供了充分的动力。从 20 世纪 80 年代开始，为了降低制造业成本，美国开始推行“去工业化”，将制造业产业转移至海外。长期的贸易赤字促使美国重新考虑其长期

7、推行的制造业政策，2008 年经济危机更凸显出美国经济过度依赖金融、房地产等虚拟经济的严重弊端，为此，美国又开始推行“再工业化”发展战略。 2005-2012 年间美国天然气价格由每百万英热单位 14.99 美元下降至 1.98 美元，同时页岩油的快速发展也抑制了油价上涨，2012 年布伦特油价超过 120 美元/桶，WTI 则维持在 100 美元/桶水平。因此，较低的油气价赋予美国工业一定的价格竞争优势。图 1：页岩革命降低美国能源价格图 2：页岩气开发为美国的“再工业化”提供了充分的动力160120804002040,000美元/桶美元/百万英热单位亿美元1630,0001220,0008

8、10,00040-10,0002000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015198019821984198619881990199219941996199820002002200420062008201020122014201620180Brent期货价NYMEX天然气(右轴)美国:贸易差额美国:出口金额美国:进口金额资料来源：Wind，长江证券研究所资料来源：Wind，长江证券研究所页岩革命带来的低成本吸引重工业企业投资，刺激美国工业发展。低气价和低油价赋予了美国工业一定的价格竞争优势，成本降低吸引重工业企业投

9、资，刺激美国工业发展。根据美国经济分析局统计，20002015 年间美国私营企业增加值由 8.9 万亿美元增长至 15.9 万亿美元。其中，美国油气开采增加值由 680 亿美元增长至 1,570 亿美元。另外，页岩革命刺激化工企业增加投资和产能，美国化学产品行业的增加值也由 1,880 亿美元增加至 2010 年的 3,030 亿美元。图 3：美国私营企业增加值大幅增长图 4：美国油气开采和化学产品行业增加值大幅增长20,00016,00012,0008,0004,000015%十亿美元10%5%0%-5%500十亿美元4003002001001991199319951997199920012

10、00320052007200920112013201502000200220042006200820102012201420162018美国:行业增加值:采掘业:石油和天然气开采美国:行业增加值:私营产业同比(右轴) 美国:行业增加值:制造业:非耐用品:化学产品资料来源：Wind，长江证券研究所资料来源：Wind，长江证券研究所整体来看，页岩气产业对美国 GDP 贡献值的迅猛增长体现了其对美国经济的重要支持作用。无论从总量上还是人均水平来看，页岩气产业对美国 GDP 的贡献都达到了非常高的水平。2010 年页岩气产业对 GDP 贡献值超过 760 亿美元；到 2015 年，这一数据增至 1,1

11、82 亿美元，增幅达到 55.3%；到 2035 年预计将增至 2,310 亿美元。而从页岩气产业人均 GDP 贡献值来看，2010 年页岩气产业的人均 GDP 贡献为 12.8 万美元，全美人均 GDP 贡献仅为 11.2 万美元；2015 年，全美人均 GDP 贡献预计将为 11.8 万美元，而页岩气产业 GDP 贡献值将达到 13.6 万美元，超过全国平均水平 15%，显示出该产业较高的经济贡献效率水平。可以预见，页岩气产业将持续发挥促进美国经济的重要作用。 图 5：页岩气产业对美国 GDP 的贡献2,50014.02,00013.51,5001,00013.050012.5020102

12、015美国页岩气GDP贡献值（亿美元）2035E12.0页岩气产业人均GDP贡献值（万美元，右轴）资料来源：IHS，长江证券研究所美国能源对外依赖程度逐渐下降受“石油峰值理论”和第一次石油危机影响，20 世纪 70 年代后美国政府决心追求能源独立。“石油峰值理论”认为对于任何给定的地理区域而言，石油产量遵循一条“铃铛型曲线”。当石油产量达到峰值后将会逐渐下降，石油需求需要通过进口得以满足。在页岩革命之前，美国常规石油产量于 1972 年达到峰值，而一年之后美国即面临第一次石油危机：1973 年，美国对以色列的支持激怒了阿拉伯国家，为了对以美国为首的西方国家施加压力，沙特阿拉伯、科威特等 OPE

13、C 组织的中东成员国对以色列的支持者们实施了石油禁运，同时联合削减石油产量，并把原油价格提高了 70%。在此之后美国政府决心追求能源独立。图 6：根据“石油峰值理论”，美国更有可能变得能源依赖图 7：1973 年发生第一次石油危机资料来源：中石油勘探开发研究院，长江证券研究所资料来源：中石油勘探开发研究院，长江证券研究所美国页岩革命的爆发缓解了资源紧缺状况。在页岩油气产量进入爆发期之前，因为经济发展，美国国内初级能源的生产总量已经远远不能满足消费量，供需缺口在逐渐上升。得益于页岩革命的爆发，美国初级能源产量有了显著的提升，从 2009 年到 2019 年，美国初级能源产量从 72.59 千兆英

14、热单位增长至 101.05 千兆英热单位，年均复合增长率为 3.36%，初级能源供需缺口显著减小，在 2019 年首次出现国内初级能源产量大于国内初级能源消费量的情况。 图 8：美国页岩革命的爆发缓解了资源紧缺状况120100806040205千兆英热单位千兆英热单位0-5-10-15-20-25-30198419881992199620002004200820122016-35196019641968197219761980供需缺口(右轴)初级能源产量初级能源消费量资料来源：Wind，长江证券研究所页岩革命极大提高了美国油气的自给率，甚至成为天然气净出口国。随着页岩技术的发展，美国逐渐降低对

15、外的能源依赖度，油气自给率不断提升。出口量自 2000 年后节节攀升，尤其在 2007 年以后，随着页岩革命的爆发和技术的成熟，原油和天然气自给率分别从 33.57%和 83.62%升至 2019 年的 88.71%和 108.77%。在 2017 年，美国甚至首次成为天然气的净出口国，而且净出口量逐年大幅增加。图 9：美国油气自给率大幅提升图 10：美国已经成为天然气净出口国100%80%60%40%196519691973197720%120%100%80%200520092013201760%1,000900800700600500400300100十亿立方米十亿立方米500-50-10

16、019801982198419861988199019921994199619982000200220042006200820102012201420162018-150198119851989199319972001美国原油自给率美国天然气自给率(右轴)净出口量(右轴)年产量:天然气:美国年消费量:天然气:美国资料来源：BP，长江证券研究所资料来源：BP，长江证券研究所除了油气之外，天然气在电力领域的大范围使用对煤炭产生挤出效应，美国的煤炭出口也大幅增长。天然气产量增加后在电力领域得到大范围使用，对煤炭产生挤出效应，煤炭行业产生大量的过剩产能，目前，美国煤炭产量仍大大超过消费量。据 EIA

17、统计， 2015 年，美国煤炭产量为 4.55 亿吨石油当量，消费量为 3.96 亿吨石油当量，过剩供给达到 5,890 万吨石油当量。而十年前美国煤炭过剩供给仅为 5.7 万吨石油当量。2009年美国煤炭出口量为 5,910 万吨，2019 年美国煤炭出口量增长至 9,285 万吨，年复合增长率为 4.62%。伴随着天然气对煤炭的部分替代效应，美国煤炭消费将逐渐减少，将进一步扩大美国的能源出口，进而减少贸易赤字。图 11：美国石油与煤炭出口量也有上升图 12：美国煤炭产量超过消费量千短吨千短吨千桶/天160,0009,0001,400,000120,0006,0001,200,00080,0

18、001,000,00040,0003,000800,0001949195319571961196519691973197719811985198919931997200120052009201320171980198219841986198819901992199419961998200020022004200620082010201220142016201800600,000煤炭出口量石油出口量（右轴）煤炭产量煤炭消费量资料来源：Wind，长江证券研究所资料来源：Wind，长江证券研究所带动产业链上下游发展，提升就业率页岩油气的开采需要建设很长的产业链，带动采矿、化工等上下游产业的发展，除了

19、直接拉动经济外，也创造出大量就业机会。美国页岩革命带动采矿、化工等上下游产业的发展，同时也使得相关产业的就业状况得以改善。20072014 年间，美国油气就业人数由 44 万人增长至 64 万人，年均增长达 7.78%，油气就业人数占非制造业就业总人数中的比重也由 3.9%相应提高至 8.1%。页岩气开发之所以能够带来如此重大的就业影响，主要在于页岩气工业具有较高的“就业乘数”：据当代石油石化披露，页岩气工业部门每创造出 1 个直接就业岗位，就会附带创造出 3 个间接和引致的就业岗位。因此，页岩革命除了拉动经济外，也创造出大量就业机会。 图 13：页岩革命极大缓解了美国的就业压力0.79%0.

20、68%0.57%0.46%0.35%0.24%0.13%200720082009201020112012201320142015美国石油和天然气就业人数（百万人）占非制造业就业总人数比例(右轴)资料来源：EIA，长江证券研究所受疫情影响，今年我国就业压力较大。2020 年因新冠肺炎疫情的爆发，经济受到影响下行，很多企业被迫压缩人力资源支出，招聘需求下降；另一方面，高校毕业生等人数不断增加，适龄劳动力不断涌入就业市场。在此背景下，社会面临较大压力，截至 6 月份，我国城镇新增就业人数同比减少 23.47%，城镇调查失业率达到 5.7%。而参考美国的经验，发展页岩气意味着劳动岗位的增多，能够有效促

21、进就业。图 14：受疫情影响我国面临较大就业压力图 15：受疫情影响我国失业率提升10%7%-10%6%-30%5%2010-122011-062011-122012-062012-122013-062013-122014-062014-122015-062015-122016-062016-122017-062017-122018-062018-122019-062019-122020-062018-012018-032018-052018-072018-092018-112019-012019-032019-052019-072019-092019-112020-012020-032020

22、-05-50%4%城镇新增就业人数:累计同比城镇调查失业率资料来源：Wind，长江证券研究所资料来源：Wind，长江证券研究所中国是否具备“页岩革命”条件？资源虽丰富，开采条件存在差距我国目前页岩气产量大幅低于美国，但是页岩气储量位居世界第一。美国是全球页岩气产量最大的国家，2019 年美国页岩气产量达到 7,158 亿立方米，同比增长 15.8%。我国页岩气开发起步较晚，但近年来产量提升速度迅猛，2018 年和 2019 年页岩气产量分别为 109 亿和 154 亿立方米，同比增加 19.57%和 41.38%。从资源储量来看，我国页岩气藏量为 134.39 万亿立方米，位居世界第一，其中可

23、开采的页岩气储量达 31.6 万亿立方米，占全球可开采总量的比重达 14.73%，仅次于美国位居全球第二。中国拥有页岩气资源禀赋优势，未来开发页岩气的潜力巨大。图 16：我国页岩气产量大幅低于美国图 17：我国页岩气藏量位居世界第一亿立方米8,0006,000160万亿立方米1204,000802,0000中国页岩气产量美国页岩气产量400中美阿阿加墨国国尔根拿西及廷大哥澳南利大非比利亚波法印兰国度2019 2018 2017 2016利亚亚页岩气藏量资料来源： EIA，Wind，长江证券研究所资料来源：EIA，长江证券研究所 图 18：中国页岩气技术可采资源量仅次于美国万亿立方米353025

24、20151050美中阿阿加国国根尔拿廷及大利墨澳南西大非哥利亚巴波法利印西兰国比度亚亚资料来源：Wind，长江证券研究所技术可采资源量:页岩气从地质条件来讲，我国页岩气开采难度更高。从资源与赋存条件来看，我国页岩气与美国相比储层类型更多样、构造作用更强、储层横向展布差异更大，因此开采难度也相应较大，具体有以下几点：1）中国海相、陆相、过渡均有沉积，且主要产地四川多地震，错综复杂的地质构造增加了页岩气开发难度，而美国页岩储层以海相沉淀为主，更稳定； 2）和美国相比，中国海相页岩处于过高成熟度，不在最佳产气阶段；3）美国页岩储层厚度大（30m150m）且大面积连续分布，中国厚度薄（10m40m），

25、且储层差异大；4）中国海相页岩储层应力相对复杂，局部地水平主应力差超过 10MPa 体积改造难度较大。图 19：中国页岩气资源分布图图 20：美国页岩气资源分布图资料来源：中国石油勘探开发研究院，长江证券研究所资料来源：EIA，长江证券研究所表 1：我国页岩气资源与利用条件不如美国页岩气资源与赋存条件评价指标体系及评价标准值准则层指标层指标评价标准（分值）好较好中等较差差含气量（m3L-1）6.04.06.02.04.01.02.00.51.0有机碳含量（TOC）/%6.04.06.02.04.01.02.00.51.0有机质成熟度（Ro）/%1.21.80.91.2；1.82.10.60.9

26、；2.13.00.50.6；3.04.04.0有效厚度/m9060903060153015埋藏深度/m1,8002,2001,0001,800；6001,000；300600；4,500资源与赋存条件2,2002,5002,5003,0003,0004,500构造条件稳定较稳定中等较不稳定不稳定地表条件平原丘陵高原、低山高山戈壁、沙漠核心技术条件成熟较成熟中等不太成熟不成熟综合开发水资源供应状况充裕较充裕中等较紧缺紧缺利用条件基础设施好较好中等较差差政策支持很支持支持一般支持不支持反对地质工作程度/%8070805070305030资料来源：中科院地理科学与资源研究所，长江证券研究所页岩气开采

27、过程对水资源的需求极大，高强度的淡水消耗对当地的水资源供给有较大的压力，是制约产业发展的瓶颈。目前，北美页岩气开采每口井所需淡水基本上在 1 万2 万 m，国内页岩气开采所需水量普遍较大，重庆涪陵和四川长宁威远区块单井用水量均在 2 万 m以上，其中焦页 12-4HF 井用水量高达 4.6 万 m。这是因为从埋藏深度来看，北美页岩气储层埋藏浅，页岩气保存条件较好，耗水量相对较少；我国页岩气储层埋深较大，尤其对于四川盆地来说，尽管盆地内川南地区页岩气资源丰富，但 3,500m以上的深层气源占了 50%以上。相比于普通浅层页岩储层，深层页岩气资源储层条件复杂，保存条件较差，钻井周期和完井周期长，因

28、而页岩气开采单井用水量远高于北美。川南地区常住人口2,500 多万人，人口分布密集；同时川南地区是传统的农业发达地区，而页岩气钻井平台周围多是农业灌溉、水产养殖及饮用水源，页岩气井用水多取自钻井平台附近地表水或地下水。根据四川省环境保护科学研究院测算，若川南页岩气充分开发，则需要用水 18.6 亿立方米，占川南地区用水量的 26%，如此高强度的淡水消耗对当地的水资源供给有较大的压力。表 2：川南页岩气充分开发用水占总用水量的 26.0%行政分区常住人口/万人生产用水量 /亿立方米生活生态环境总用水量生产用水中占比例一产二产三产土地面积（万平方千米）页岩气开发用水（亿立方米）占总用水比例全省8,

29、200216.2627.162.50245.9267.4%26.4%6.2%48.5145.559%川南地区2,51162.328.330.9271.5765.0%31.4%3.6%6.218.626%内江3748.191.100.509.7964.8%33.9%1.3%0.51.515%自贡2774.010.980.075.0647.1%43.9%9.0%0.41.224%宜宾44910.171.350.0611.5852.7%45.5%1.8%1.33.934%泸州4287.471.260.098.8255.4%39.5%5.1%1.23.641%乐山32612.871.450.0914.

30、4170.7%25.2%4.1%1.33.927%资阳3578.851.190.0610.1083.1%15.7%1.2%0.82.424%眉山30010.761.000.0511.8181.4%16.0%2.6%0.72.118%资料来源：四川省环境保护科学研究院，长江证券研究所技术方面：仍存现实困难和进步空间水平井取代垂直井成为美国页岩气开发的主要钻井方式。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了巨大成功，业界开始大力推广水平钻井。2002 年后，Barnett 页岩气水平井完井数迅速增

31、加，20032007 年 Barnett 页岩水平井累计达 4,960 口，占 Barnett 页岩气生产井总数的 50%以上，2007 年完钻 2,219 口水平井，占该年页岩气完井数的 94%。相比垂直井，虽然水平井成本更高，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量水平井为直井的 34 倍。图 21：水平井已然成为美国页岩气开发的主要钻井方式资料来源：中国石油勘探开发研究院，长江证券研究所水平井优势详情表 3：尽管水平井的成本较高，但水平井带来的收益更高成本稍高水平井成本为直井的 1.52.5 倍初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量水平井为直井的回报更大开采机会大适用于直井无法开采的

32、地域34 倍水平井与页岩层中裂缝 (主要为垂直裂缝) 相交机会大, 明显改善储层流体的流动状况。统计结果表明, 水平段为 200 m 或更长时, 比直井钻遇裂缝的机会多几十倍在直井收效甚微的地区, 水平井开采效果良好。如在 Barnett 页岩气外围开采区内, 水平井克服了Barnett 组页岩上、下石灰岩层的限制, 避免了 Ellenburger 组白云岩层的水侵, 降低了压裂风险以及增产效果明显, 在外围生产区得到广泛的运用表 4：美国压裂技术不断进步开采延伸范围大减少了地面设施, 避免地面不利条件的干扰资料来源：中国石油勘探开发研究院，长江证券研究所美国页岩气产量之所以能在 30 年时间

33、增长近 190 倍，与其日趋成熟的页岩气勘探开发技术密不可分。美国页岩气开发核心技术主要包括地震储层预测、水平井钻井、压裂、微地震监测、平台式“工厂化”作业模式等。这些技术解决了寻找页岩气甜点核心区、提高单井产量以及降低开发成本的问题。尤其是水平钻井技术与多级压裂技术的结合，使页岩气的开采取得了突破性进展。从 20 世纪 70 年代开始，技术的不断进步显著提高了页岩气的产量。时间压裂技术20 世纪 70 年代采用裸眼完井、硝化甘油爆炸增产技术来提高天然气的采收率。20 世纪 80 年代使用高能气体压裂以及氮气泡沫压裂, 使得页岩气产量提高了 34 倍。20 世纪 90 年代凝胶压裂技术。水力压

34、裂技术以清水为压裂液, 支撑剂较凝胶压裂少 90%, 并且不需要黏土稳定剂与表面活性剂, 大部21 世纪水力压裂重复压裂同步压裂水平井分段压裂技术分地区完全可以不用泵增压较之凝胶压裂技术可以节约成本 50%60%, 并能提高最终估计采收率,目前已成为美国页岩气井最主要的增产措施。当页岩气井初始压裂处理已经无效或现有的支撑剂因时间关系损坏或质量下降, 导致气体产量大幅下降时, 重复压裂能重建储层到井眼的线性流, 恢复或增加生产产能, 可使估计最终采收率提高 8% 10%, 可采储量增加 60%, 是一种低成本增产方法。该方法有效地改善单井产量与生产动态特性, 在页岩气井生产中起着积极作用, 压裂

35、后产量接近甚至超过初次压裂时期。同步压裂采用的是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法, 来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积。目前已发展成三口井同时压裂, 甚至四口井同时压裂, 采用该技术的页岩气井短期内增产非常明显。在水平井段采用分段压裂, 能有效产生裂缝网络, 尽可能提高最终采收率, 同时节约成本。最初水平井的压裂阶段一般采用单段或 2 段, 目前已增至 7 段甚至更多。水平井水力多段压裂技术的广泛运用, 使原本低产或无气流的页岩气井获得工业价值成为可能, 极大地延伸了页岩气在横向与纵向的开采范围,是目前美国页岩气快速发展最关键的技术。资料来源：中国石油勘探开发研究

36、院，长江证券研究所表 5：中美页岩相关技术发展对比我国的页岩气开发尚处于初级阶段，国内企业已具备一定的水平井钻井、水平井分段压裂等基础技术，适用性技术依然处于摸索阶段。目前页岩气的地球物理、钻井、压裂和试气等勘探开发技术已被初步掌握，但关键开发技术仍依靠外国服务公司，部分关键工程技术及装备缺失，如超长水平段钻井专用钻头，旋转导向工具主要依靠斯伦贝谢、哈里伯顿等国际油服公司提供技术服务，国内页岩气的勘探开发技术及装备正在逐步实现国产化。开采技术水平仍然比较基础，有待进一步完善和改进，而且局部区域的技术手段能否适用于全国其他页岩区，仍然具有很大的不确定性，因此技术改进的空间十分广阔。核心技术用途美

37、国发展中国发展勘探技术勘探选区水平井钻探单井提效提高单井产地震储层预测，微地震监测等技术解决了寻找页岩气甜点核心区的问题有效的井身设计、精确的轨迹定位、优质的固井质量，以及钻进过程中应用的地质导向技术,保证了水平井钻探的高成功率。页岩气水平井水平段长基本在 1,500 m 以上,最长的超过 3,000m将设计、关键工具和装备、液体体系、实时监在国土资源部的积极推进下,基本建立了页岩气资源评价、选区评价技术方法和标准体系。还未形成核心技术体系水平段超高密度水基钻井液获得突破,水平段长可达到2,000m初步形成页岩气储层大型水力压裂改造技术体系,基本形成完备的压裂液体系。可在同一平台进行两口井的多

38、级压裂平台式“工厂化”作业模式能，多井联合作业综合集成增产测、返排控制的有效结合及实施,保证了压裂作业效果，单井压裂段数最高可达 40 多段。通过平台式“工厂化”作业模式,对人员、材料、设备进行集约化使用与管理,加以“工厂化”的作业流程,形成了一定的规模效益,因而使成本得到有效控制。工厂化拉链式压裂,每口井的压裂段数达到 20 段以 上。但是关键设备的核心技术与零部件供应还未完全国产化。初步掌握“工厂化”水平钻井、完井等关键技术资料来源：国家能源页岩气研发中心，长江证券研究所中美市场需求大，价格存在经济性美国能源需求巨大叠加常规油气产量转入低谷，是页岩革命爆发的重要背景。美国在经济发展过程中对

39、能源的需求大幅上升，并且十分依赖石油资源，然而进入 80 年代后，美国原油生产转入低谷并在此后不断下降，2000 年初美国原油生产跌破 20 亿桶。然而市场对能源的需求保持增长，所以从1990 年初到2016 年年末，美国原油进口量从5,654千桶/日增长至 10,126 千桶/日，年均复合增长率为 2.18%，美国对能源的需求量之大可见一斑，因此为了满足国内生产生活的需要，加大对页岩气为代表的非常规能源的开发力度显得尤为紧迫，这也是页岩革命爆发的重要背景。图 22：页岩革命之前美国原油产量于 1972 年达到峰值图 23：页岩气爆发期前美国原油进口量逐年上升千桶/日12,00040%8,00

40、04,00020%0%-20%20162012200820042000199619921988198419800-40%进口数量:原油:美国同比(右轴)资料来源：EIA，长江证券研究所资料来源：Wind，长江证券研究所当前我国同样处于快速发展阶段，对能源的需求与日剧增。随着经济体量的快速扩张，中国的天然气消费量也快速增加。根据 BP 世界能源统计年鉴（2019）披露的数据，2018年中国天然气消费量占全球总消费量的比重为 7.35%，仅次于美国和俄罗斯位列全球第三。然而，我国常规油气的储量却与油气消费大国的地位明显不匹配。中国天然气探明储量仅占全球总储量的 3.10%，位列全球第 7 位。日益

41、增长的能源需求，为我国非常规气的开发提供了开阔的发展空间。图 24：中国天然气需求占全球总需求的 7.35%图 25：2019 年我国天然气对外依存度超过 40%90060030025%十亿立方米20%15%10%5%4,0003,0002,0001,00060%亿立方米40%20%0%0美俄中20002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019国罗国斯伊加日沙德朗拿本特国大0%0英阿意国联大酋利-20%天然气消费量占全球比例(右)产量表观消费量对外依存度(右轴)资料来源：BP，长江证券

42、研究所资料来源：Wind，长江证券研究所油气价格高位，吸引企业进入市场，探索技术寻求利润最大化。美国在页岩气革命前，天然气价格一直处于高位，再加上美国页岩气储量充足，投资者闻风而动进入市场，在市场化经济的拉动下，企业为了获得更高的利润，进一步对页岩气开采技术进行研究压低成本，高利润下又再次吸引企业进入市场，形成良好的竞争环境，美国页岩气产量于 2005 年后迎来高速增长。图 26：美国天然气价格高位吸引投资者进入市场图 27：2005 年后美国天然气产量大幅上升美元/桶美元/百万英热单位160201612012808404200020012002200320042005200620072008

43、200920102011201220132014201500Brent期货价NYMEX天然气(右轴)资料来源：Wind，长江证券研究所资料来源：EIA，长江证券研究所美国通过补贴或税收减免等政策，鼓励企业进入油气行业。美国倾向于自由主义的市场经济体系，所以美国的页岩气生产研发支持政策，主要通过设立专项科研基金解决技术突破的难题，通过财政补贴和税收减免政策的实施为投身页岩气生产开发一线的生产企业解决生产面临的资金和技术困境，达到实现技术突破和生产增速的政策目的。表 6：美国出台多项政策促进页岩气发展时间法案及政策名称法案及政策相关内容1978年 天然气政策法案1980年 原油暴力税法第29条“非

44、常规能源生产税将致密气、煤层气和页岩气统一分类为非常规天然气，通过法案保证非常规天然气的开发税收和补贴政策第29条“非常规能源生产税收减免及财政补贴政策”规定 1980至1992年钻探的非常规天然气享受每油桶当量3美元补贴1992年 收减免及财政补贴政策”修 设立能源生产税收津贴，持续非常规气补贴政策正案1992年 能源政策法案扩大对非常规能源的财政补贴范围1997年 纳税人减负法案延续对非常规能源的税收补贴政策10年内政府每年投资4,500万美元用于支持非常规天然气2004年 美国能源法案2005年 能源政策法案第1345条的研发2006年投入运营的生产非常规能源的油气井可在2006-201

45、0年获得每桶油当量3美元的补贴资料来源：美国页岩气产业支持政策研究，长江证券研究所为了有效激发市场主体的活力，促进页岩气的开发利用，中国连续出台支持政策。长期以来，中国油气矿业权一直集中在中石油、中石化和中海油三大公司。公开资料显示，目前三大石油公司拥有中国常规油气资源探矿权总面积的97%、采矿权总面积的99%。以三大石油公司为主的勘探开采格局，对保障中国油气安全、能源安全发挥了重大作用，但现在也存在区块固化、竞争主体单一等问题。2012 年，中国首次在页岩气领域进行社会资本招投标，民企在非常规油气资源领域开始享有勘探开发的资质。同年财政部、国家能源局出台页岩气开发利用补贴政策。2020 年

46、1 月 9 日，自然资源部召开发布会称，中国全面开放油气勘查开采，鼓励民营企业的进入。表 7：中国出台政策支持页岩气发展日期发布部门政策2012年自然资源部2012年财政部、国家能源局2013年国家能源局中国首次在页岩气领域进行社会资本招投标，民企在非常规油气资源领域开始享有勘探开发的资质2012-2015年，中央财政按0.4元/立方米标准对页岩气开采企业给予补贴从产业监管、示范区建设、技术政策、市场与运输、节约利用与环境保护等方面进行规定和引导，推动页岩气产业健康发展“十三五”期间页岩气开发利用继续享受中央财政补贴政2015年财政部、国家能源局 策，补贴标准调整为前三年0.3元/立方米、后两

47、年0.2元/立方米自2018年4月1日至2021年3月31日，对页岩气资源税（按6%2018年财政部、税务总局的规定税率）减征30%2019年国务院强调支持民营企业进入油气勘探开发中国全面开放油气勘查开采，符合条件的民企、外商等各类2020年自然资源部企业都资格进入我国油气勘查开采领域资料来源：财政部，税务总局，自然资源部，国家能源局，长江证券研究所我国天然气经济性有保障，吸引潜在生产商。中国页岩气的单井建设成本在不断降低，目前中石化在涪陵页岩气田的单井成本已较 2014 年开采初期时降低了 50%以上。在长宁威远示范区建设过程中，由于早期主要以引进、消化、试验国外技术为主，再加上地质认识程度

48、较低，技术成熟度差，建井成本曾经高达 1.3 亿元/口。但在示范区建设实施了 3 轮优化调整之后，单井建设成本已下降至 5,000-6,000 万元/口，井均最终可采储量也翻了一番。随着我国页岩气勘查开发技术及装备基本实现国产化，水平井单井成本已从 1 亿元下降到 5,000-7,000 万元，钻井周期也从 150 天减少到 70 天，最短可至 46天。综上，在考虑了财政补贴的影响之后，大部分情况下的页岩气单位综合成本均低于井口价，因此我国页岩气生产已初具经济性。(具体测算见长江石化发布的杰瑞股份深度报告)。表 8：长宁威远示范区经过优化调整后单井成本下降至 5,000-6,000 万元/口类

49、储集层 井筒完整 井均测试日产 第1年井均日产量 前3年井均累计产 井均最终可采储区块轮次建井成本/万元钻遇率/%性/%量/万立方米/万立方米量/万立方米量/亿立方米第1轮34.662.510.94.753,3830.535,500长宁第2轮87.872.922.012.507,1201.155,500第3轮96.093.826.313.107,1741.215,000第1轮39.566.711.63.762,1180.416,000威远第2轮69.048.112.55.953,6050.566,000第3轮76.671.318.88.714,5340.755,000资料来源：中国石油西南油气

50、田公司，长江证券研究所图 28：补贴维持 0.2 元/立方米单位综合成本均低于井口价元/m2.01.51.00.50.05000万元6000万元7000万元8000万元6万m/天7万m/天8万m/天9万m/天10万m/天 井口价图 29：补贴降至 0.1 元/立方米单位综合成本大部分低于井口价元/m1.81.61.41.21.00.80.60.40.20.05000万元6000万元7000万元8000万元6万m/天7万m/天8万m/天9万m/天10万m/天 井口价资料来源：Wind，长江证券研究所资料来源：Wind，长江证券研究所图 30：无补贴绝大部分情形的单位综合成本低于井口价元/m1.8

51、1.61.41.21.00.80.60.40.20.05000万元6000万元7000万元8000万元6万m/天7万m/天8万m/天9万m/天10万m/天 井口价资料来源：Wind，长江证券研究所压裂行业将随页岩气发展成为蓝海市场参考美国的页岩革命发展路径，结合我国自身的资源禀赋和市场背景，未来我国大规模进行页岩气开发将成为大概率事件。而随着页岩气产量的大幅提升，压裂设备需求存在较大的缺口，未来压裂设备行业将成为蓝海市场。为了探求中国压裂设备市场规模，我们对未来 10 年的需求空间进行了测算。今年国内市场空间达到 165 亿元-210 亿元页岩气井具有投产初期产量递减迅速，中后期产量递减逐渐减

52、缓的特点。根据美国的经验，页岩气井的开采历程具有典型的衰竭式开采特点：单井投产后产量在 1 年以内急剧下降（下降 50%80），随着生产时间延长，产量继续缓慢减少，单井生产寿命一般在 20 年以上。Haynesville 页岩第一年的递减率最大达到 82%，这与该页岩的初始产量较高有关。Barnett 和 Fayetteville 页岩的初始产量较为接近，它们在第一年的产量递减率也较为接近。表 9：美国 5 套页岩气单井产量递减率统计气田BarnettFayettevilleWoodfordHaynesvilleMarcellus第一年递减率65%68%59%82%75%第二年递减率34%33

53、%43%45%34%第一年递减率19%22%32%30%22%最终递减率6%7%5%9%6%资料来源：中石油西南勘探开发研究院，长江证券研究所由于页岩气井逐渐衰减的特点，若不新增产能，存量井的产量和上一年相比存在缺口。综合北美地区 Barnett、Fayetteville、Woodford、Haynesville 和 Marcellus 等 5 大页岩气田及国内焦石坝、长宁威远等区块的页岩气井产量递减分析成果，同时考虑技术进步因素，我们将页岩气单井产量年递减率模型确定为第 1 年 65%，第 2 年 35%，第 3年 25%，第 4 年 15%，第 5 年 11%，第 6 年 10%，第 7

54、年 9%，第 8 年 8%，第 9 年 7%，此后一直按 7%递减。2019 年中国页岩气产量为 154 亿立方米，根据测算，这部分产能在 2020 年贡献产量为 75 亿立方米，存在 78 亿立方米的缺口。表 10：2020 年存量井产量将会衰减 78 亿立方米单位：亿立方米2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年总产量134579911091542014年产能对应产量135322222015年产能对应产量401497652016年产能对应产量6222141192017年产能对应产量582013102018年产能对应产量6623152019年产能对应

55、产量100352020年产能对应产量存量产能衰减产量82846485578资料来源：自然资源部，Wind，长江证券研究所综合存量页岩气产能衰减的产量，以及页岩气总产量的变化，2020 年国内压裂设备空间达到 165 亿元-210 亿元，具体测算过程如下：1）2016 年国家能源局下发页岩气发展规划（2016-2020 年），规划 2020 年力争实现页岩气产量 300 亿立方米。从实际情况看，2019 年产量为 154 亿立方米，而 2020年受疫情影响上游油企资本开支压力较大，所以今年完成 300 亿立方米产量目标难度较大。我们假设悲观、中性和乐观条件下 2020 年页岩气产量分别达到 20

56、0、220 和 250亿立方米；考虑到 2020 年旧井产量衰减 78 亿立方米，因此三种假设下 2020 年实际新增页岩气产量分别为 125、145 和 175 亿立方米；根据自然资源部、中石油和中石化披露的数据，2018 年页岩气产量为 109 亿立方米，投产井总计 721 口，单井年产量为 1,509 万立方米，考虑到技术进步，假设悲观、中性和乐观条件下对应 2020 年单井产量增速分别为 0%、5%和 10%；通过实际新增产量和单井年产量，计算出所需压裂井数，据中国产业调研网信息，一套压裂车组价值 4 亿元，包括 20 台 2500 型压裂车、2 台 130 吨混砂车、2 台仪表车、1

57、 台管汇车及其他配套设备，每年作业 20 口井，得到 2020 年悲观、中性和乐观条件下国内压裂市场空间分别为 165 亿、183 亿和 210 亿元，同比增长 25%-59%。表 11：2020 年国内压裂设备市场空间达到 165 亿元-210 亿元2016年2017年2018年2019年2020年悲观2020年中性2020年乐观产量（亿立方米）7991109154200220250YOY15%20%41%30%43%63%总产量变化（亿立方米）121845466696存量衰减量（亿立方米）464855787878实际新增产量（亿立方米）5866100125145175单井产量（万立方米/年）1,5091,5091,5091,5091,5851,660所需井数（口）3844356608269131,052一套压裂车组可压裂井数（口）202020202020所需压裂车组（套）192233414653新增市场空间（亿元）7787132165183210资料来源：Wind，自然资源部，中国产业调研网，长江证券研究所未来每年新增市场空间超过 300 亿元参考美国页岩气近 10 年发展，2030 年中国页岩气产量或将达到 935 亿立方米。按照