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天马行空的Jussi

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日志

 
 

页岩气对烯烃格局的影响  

2013-09-24 10:43:14|  分类: 行业新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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全球页岩气产业的蓬勃发展正迅速改变着世界能源和化工产业格局,成为全球广泛关注的热点问题,全球烯烃产业格局面临变革,需要重新审视未来页岩气对能源结构和化工产业格局的深远影响。

一、美国页岩气的发展

页岩气是一种非常规天然气 ,非常规天然气资源包括煤层气、致密砂岩气、页岩气等。页岩气是以吸附和游离方式赋存于页岩和泥岩地层及其夹层中的天然气。页岩气较常规天然气开采难度大,经过30多年页岩气开发,逐步形成了成熟可靠的开采技术。页岩气的大规模开发受益于本世纪初勘探开采创新技术的成功应用。水力压裂、水平井、微震监测是最为关键的页岩气大规模经济开采技术。90%以上的页岩气井,需要采取水平井、液压多段压裂增产措施,将大量水、沙土、化学助剂等注入地下,破碎岩层,沟通天然裂缝,提高储层倒流,使页岩气渗出进入气井。裂缝的发育程度是页岩气运移聚集、开采的主要控制因素之一,水平井比传统的垂直井具有无可比拟的优势,水平井与页岩层中裂缝相交机会大,明显改善储层流体的流动状况。水平井产气量大,产气成本低。

EIA最新统计数据显示,世界页岩气资源丰富。全球页岩气可采资源量为187万亿m?,其中北美地区拥有55万亿m?,亚洲拥有51万亿m?,非洲拥有30万亿m?,欧洲拥有18万亿m?,全球其它地区拥有35万亿m?。技术可采资源量排名前11位国家是中国、美国、阿根廷、南非、墨西哥、澳大利亚、加拿大、利比亚、阿尔及利亚、巴西和波兰(见图1)。这11个国家技术可采页岩气资源总量占全球的81.5% 。美国可采储量超过24万亿m?,中国可采储量为36万亿m?,储量相当可观。

1 全球页岩气盆地及储量最多的11个国家

页岩气对烯烃格局的影响 - jussi - 天马行空的Jussi
 

美国页岩气产业蓬勃发展。1999年美国页岩气年产量达到112亿m?2012年美国页岩气产量达到2653亿m?,占美国天然气总产量34%,预计到2035年,页岩气产量比将提高至49%。目前美国有8000家油气公司从事页岩气开发,85%的页岩气由中小公司生产,新储量还在不断发现中。美国页岩气未来将成为美国天然气主要来源,页岩气产量的逐渐上升将成为弥补美国天然气缺口最主要的贡献因素,大幅降低天然气进口依赖度。2011年美国天然气净进口比重降到8%,从2005年的进口天然气179亿m?下降到2011年的不足100亿m?。美国本土天然气的价格优势和天然气供应量增长速度远远高于需求,导致扩大美国天然气出口势在必行,2020年美国有望成为天然气净出口国。美国能源部正在审核至少19个新增液化天然气LNG终端的建设申请。美国能源部517日又批准得克萨斯州一个天然气出口项目,准许弗里波特液化天然气终端每天出口约3960m?液化天然气,为期20年。这是奥巴马政府时隔两年再次放行这类项目,预示美国能源贸易政策将做出重要转变。页岩气的成功开发,改善了美国的能源供需结构,提高了能源自给水平,使美国能源安全得到强有力的保证。

二、美国页岩气化工的发展

美国在页岩气中分离出大量凝析液NGL。凝析液NGL的主要成分为乙烷、丙烷,分别经裂解和脱氢后,即可分别获得乙烯、丙烯。不同地质构造、不同区块页岩气中甲烷、乙烷、丙烷组成差别较大(见表1)。甲烷、乙烷、丙烷是页岩气化工的三种最基础的原料,由此构成了页岩气化工产业链。以Marcellus(宾夕法尼亚州)页岩气井田为例,2012年产量651亿m?,以深冷分离90%收率计,可分离出乙烷66亿m?。以Barnett(德克萨斯州)页岩气井为例,2012年产量491亿m?,提供了充足的乙烷原料。以深冷分离90%收率计,可分离出乙烷35亿m?,丙烷10亿m?。页岩气开采后凝析液的深冷分离为页岩气化工提供了充足的乙烷、丙烷原料供应。

1 美国几大区块页岩气中甲烷、乙烷、丙烷的组成数据

 

页岩气井

C1, Vol%

C2, Vol%

C 3,Vol%

Marcellus(宾夕法尼亚州)

1

79.4

16.1

4.0

2

82.1

14.0

3.5

3

83.8

12.0

3.0

4

95.5

3.0

1.0

Barnett(德克萨斯州)

1

80.3

8.1

2.3

2

81.2

11.8

5.2

3

91.8

4.4

0.4

4

93.7

2.6

0

Haynesville(路易斯安娜州)

 

 

平均含量只有0.1%

 

Antrim(密歇根州)

1

27.5

3.5

1.0

2

57.3

4.9

1.9

3

77.5

4.0

0.9

4

85.6

4.3

0.4

Fayetteville(堪萨斯州)

 

 

平均含量1.0%

 

New Albany(印第安纳州)

1

87.7

1.7

2.5

2

88.0

0.8

0.8

3

91.0

1.0

0.6

4

92.8

1.0

0.6

美国页岩气在勘探开采技术上的突破使页岩气产量激增,并且开采技术日益成熟促使天然气开采成本下降,带来充裕且具有明显价格优势的天然气资源。天然气供应量大于美国国内需求,同时受制于LNG出口设施建设周期尚需时日,以及造成供求关系失衡,使美国天然气价屡创新低。由2008 年的近9美元/BTU 下降到2012 年的2.78 美元/BTU。目前油气价格比(油价指每桶WTI价格,天然气价格为每百万英热单位的价格)已经超过30:1,以美国化工理事会(ACC)的评估结果,油气价格比在7:1以上时,轻质组分为裂解原料相比石脑油为裂解原料具有一定的成本优势。美国乙烯生产商可以从页岩气中获得相比石脑油成本低得多的乙烷,拥有具有价格优势的乙烷、丙烷原料,使美国石化竞争力得以强劲复苏。同时页岩气开发使美国NGL产量快速增长,现行乙烷、丙烷价格从全球范围内对美国有利,美国将成为乙烷和丙烷的净出口国,乙烷、丙烷出口量将明显上升。特别是未来将有可观数量丙烷出口至中国。预计2014年美国丙烷出口量将达到350万吨。将成为中国沿海大批新建丙烷脱氢项目的丙烷原料供应来源之一。

页岩气的开发使美国乙烯原料进一步轻质化,美国很多用重质原料生产乙烯的装置,转而使用更加轻质的乙烷原料,2005年美国乙烯原料中石脑油所占比例约为19%、乙烷占45%2011年石脑油这一比例降到5.7%、乙烷占70%,预计2015年石脑油占比将下降到2.7%2012年我国乙烯产能达到1700万吨,乙烯原料以石脑油为主,石脑油占64%,加氢尾油占10%,轻柴油10%,原料构成在未来不占成本优势。欧洲乙烯裂解石脑油原料占比也高达59.7%。亚洲和欧洲乙烯生产企业的成本随着石脑油成本的上升而增加。中东乙烯产能2500万吨,裂解装置原料中乙烷、丙烷、丁烷占比高达77%,具备较强的成本优势。未来作为裂解原料的石脑油需求将继续递减,世界乙烯原料继续向轻质化、多元化发展,乙烯装置原料轻质化是必然趋势。

美国页岩气革命重新定位能源化工的竞争格局,页岩气革命改变全球烯烃原料路线,页岩气的繁荣推动了显著的成本优势,使北美天然气生产乙烯成本显示出了与欧洲和亚洲以石油基为原料生产相比更大的优势,仅次于中东地区的石化行业,处于全球乙烯生产成本曲线的低端。页岩气的发展正在推动美国基础化工生产成本的结构性变化,美国现行的天然气和乙烷、丙烷价格使美国的乙烯、丙烯生产成本在全球范围内有明显优势。高利润已经使美国乙烯进入高开工率,北美乙烯开工率将达到90%以上,亚洲和欧洲仅为70%左右。

预计未来美国页岩气产量仍将大幅增长,随着页岩气勘探开发进程不断加快,将会有更多页岩气用作化工原料,全球大型乙烯生产商将北美作为未来五年的产能扩张中心,趁势进行产能扩建。争取将低气价转化为战略优势,扩大业务覆盖。过去两年,美国化工领域已经宣布了逾50个新建项目,以利用页岩气和凝析液供应充足且具有价格优势所带来的竞争优势。迄今为止,陶氏化学、壳牌、南非沙索、台塑、雪佛龙菲利普斯化学、CP化学、利安得巴塞尔、英力士等都提出了利用廉价天然气建设大规模的裂解项目的建设计划,旨在有效利用美国页岩开发所带来的廉价天然气资源。北美新建乙烯装置项目大多在2016~2017年投产,总计新增乙烯年产能900万吨,2017年美国乙烯产能将达到3500万吨。美国页岩气凝析液中丙烷的大量产出也促使利用廉价丙烷原料建设丙烷脱氢(PDH)项目大量开工,已有7套在建,将在2015年陆续投产,未来规划的还有3套。已在建的有Enterprise Products 公司的 75万吨/年、陶氏化学的75万吨/年、台塑公司的60万吨/年、威廉姆斯公司的45万吨/年、PetroLogistics 公司及Ascend公司的丙烷脱氢装置。

随着中东、美国裂解原料的轻质化,美国页岩气凝析液中乙烷裂解制乙烯的大规模应用将造成产品分布变化,乙烷裂解所产C4、芳烃产率较低,C4、芳烃产量增长将放缓,未来可能导致C4、芳烃资源供应紧张。例如美国乙烯裂解原料大量改用乙烷后其装置丁二烯产品收率已从2004年的8%降至2013年的4.7%,世界范围内丁二烯与乙烯比率呈下降趋势。因此未来煤制烯烃项目中C4产品的综合利用和煤制芳烃(MTA)技术的推广应用值得关注,将有望弥补因页岩气化工大范围推广后造成的C4和芳烃结构性供应短缺,并因此获得较好的投资回报。

目前页岩气原料供应优势和成本优势继续向化工产业链纵深传导。继美国乙烯、丙烯项目大规模建设或重启后,甲醇、化肥和氯碱产业也将从页岩气革命中受益。北美地区新宣布的氮肥项目有8个之多。 随着页岩气革命带来的天然气发电价格下降和充足乙烯供应,美国氯碱产业电力成本和乙烯原料成本大幅下降,使产品竞争力大大提升,PVC全球市场份额将进一步扩大。 北美甲醇产业逐步复苏,南路易斯安娜甲醇公司、梅塞尼斯公司、塞拉尼斯公司、利安德、G2X公司等相继宣布在德克萨斯州、路易斯安娜州新建或重启甲醇装置计划,预计到2017年北美地区甲醇产能将持续增长达到800万吨/年。

页岩气的开发为美国带来了可持续的、稳定且低价的天然气供应,导致天然气发电成本大幅下降,相比燃煤发电具有成本优势,为分布式能源市场的发展提供了良好的条件。发电成本的下降引发电价明显降低。同时天然气是一种清洁、高效的化石能源,天然气中几乎不含硫、粉尘及其他有害物质,其燃烧产生的 SO2NOX和温室气体极少。作为清洁能源,燃烧同等单位热值的天然气,其温室气体排放量比煤炭少43%,比石油少28%,对环境的友好度等同于可再生能源,较传统化石燃料碳排放相对较小,是解决全球能源与环境问题的最现实选择。综合考虑页岩气带来的发电成本优势和减少碳排放的要求,美国政府为燃气热电联供设下的扩产目标,将以更多的燃气电厂取代燃煤电厂,着力发展包括天然气在内的清洁高效能源作为发电原料。目前开工建设大量天然气发电项目,燃气发电占比迅速上升。未来天然气在发电领域需求还有很大的上升空间,将逐渐替代煤炭成为主要发电原料。美国2003 年约18%的发电机组以天然气为燃料,2012年这一比例提升到30%,而煤炭占比则由50%下降为37%

美国页岩气产量激增,在供求关系变化下,天然气价格大幅跳水跌至10年低点。美国国内油气价格走势背离,大部分地区页岩气开采失去经济性,部分油气企业出现亏损。因此催生将页岩气开发关键技术成功用于美国页岩油开发,页岩油开采热度剧增。油价高企使页岩油开发利润极为丰厚,美国页岩油产量快速增长。2004年到2011年,页岩油日产量从11.1万桶/天增长到55.3万桶/天,主要来自威利斯顿盆地的巴肯页岩油藏。 2012年美国页岩油产量爆发式增长,达到约130万桶/天,2011年美国页岩油产量已达到美国日均原油产量的20%,预计未来这一比例很快将超过1/3。页岩油的开发使美国原油产量止跌回升,最为重要的是美国中长期能源独立性增强。原油对外依存度由2007年的67%下降到2011年的53.5%。美国原油进口压力大大减少,2020年美国有望成为世界第一油气生产基地。页岩油供应大幅增加或可影响原油价格,欧佩克认为页岩油的开发利用可能将在未来中长期全球石油供应中扮演重要的角色。

三、页岩气化工影响分析

页岩气对烯烃格局将产生深远影响。受美国页岩气革命大获成功所带来充裕且具有成本优势原料的影响,乙烯、丙烯生产商的生产成本已处于非常有利的竞争地位。将拉大与以石脑油为原料的乙烯、丙烯等化工产品的成本差距,新建页岩气化工项目投产后,将加速美国石化产品出口来消化新增全部烯烃产能,对欧洲、亚洲尤其中国相关石化行业形成打压,冲击力不亚于中东。未来几年,全球烯烃产能格局将显著改变,将集中转向具有成本优势的中东和北美地区。将有更多数量的石化产品从北美、中东出口到亚洲地区。

中国烯烃产业受到前所未有挑战。2013年全球新增乙烯产能448万吨/年,总产能达到1.54亿吨/年,其中约78%新增产能来自亚洲。预计全球总乙烯需求量为1.32亿吨,同比增长3.4%;乙烯装置开工率将有所提高。20132016年中东将仅新上一套120万吨乙烯项目,产能扩张明显放缓,但2013年已建成的1600万吨乙烯产能将全部释放。这些项目几乎全部以油田伴生气中的乙烷、丙烷为原料,比中国国内石脑油路线具有明显成本优势。中东新增乙烯产能全部释放将对亚太、欧洲烯烃市场产生打压。欧洲、中国、日本等以高价石脑油为原料的乙烯企业,将面临严峻考验。受原料成本压力,日本已在关停本土裂解装置,日本国内乙烯产能已锐减至300万吨。受北美烯烃规模持续放大、中东烯烃产能集中释放、中国煤制烯烃产能不断扩张以及全球烯烃需求放缓等诸多因素影响,使用重质原料的高成本乙烯生产商盈利能力将面临空前挑战。

中国页岩气化工未来也存在对国内现有烯烃格局形成冲击的可能性。中国陆相页岩气实现规模化开发后也将有大量凝析液产生,同样可能仿照美国页岩气化工发展模式,将凝析液NGL中的乙烷、丙烷分别经裂解和脱氢后,最终分别获得乙烯、丙烯。我国页岩气资源赋存条件比较复杂,总体资源情况尚不清楚;勘探开发关键技术和重大装备尚未攻克,核心技术远未掌握,环境和水资源约束突出。“十二五”期间主要任务是攻克国内页岩气勘探开发关键技术,为“十三五”页岩气大规模开发奠定基础。2015年仅规划实现页岩气产量65亿m?,因此在“十二五”期间,国内页岩气化工大范围展开可能性不大,“十三五”期间中国页岩气如成功实现大规模开采,在首先满足民用燃气和天然气发电需求的情况下,国内页岩气化工将逐步展开。届时将有可能在页岩气大规模开采的气井周边区域集中建设乙烷裂解、丙烷脱氢等页岩气化工项目,对国内传统石脑油裂解制乙烯形成冲击。

中国煤化工将受到全球页岩气化工的长期挑战。煤化工将是页岩气规模化开发后受影响较大的行业。随着页岩气产量的增加,天然气供给状况及价格逆转,页岩气化工企业将因成本降低而增强其烯烃衍生产品的市场竞争力;同时北美页岩油产量增加未来有可能使油价下跌,这两方面变化都将削弱中国煤化工企业成本优势。建议煤化工产业链设计充分考虑到差异化,与北美页岩气化工和中东石化的聚烯烃产品形成错位。如何实现国内煤化工的差异化发展,以此来应对美国的页岩气化工冲击是相当严峻和现实的问题,值得引起高度重视。

全球页岩气化工方兴未艾,目前未来甲烷催化生产芳烃等技术的研究如取得突破并实现工业化,将开辟天然气生产“三烯”、“三苯”的新路径,对传统炼化一体化制“三烯”、“三苯”形成实质性竞争力威胁。同时国外石化公司已在研发天然气制乙醇、天然气制柴油的工业化技术,以天然气为原料的多元化替代正成为业界积极探索的方向。

由页岩气和页岩油引领的非常规油气资源开采量迅速增长,对全球能源及化工格局产生深远影响。特别是页岩气开发的突破,改变全球传统烯烃格局,形成以中东和北美为核心的东、西半球烯烃格局。中东以常规油气资源油田伴生气衍生烯烃为主,北美以非常规油气资源页岩气衍生烯烃为主。页岩气开发带来的乙烷、丙烷化工原料价格优势和页岩气发电引发的电价降低对发展化工行业是一个双重利好,极大地增强了美国化工业的全球竞争力,使美国基础化学品生产企业直接受益。最终导致美国与以中国为代表的制造大国在制造成本上的差距进一步缩小,由此将吸引更多制造商直接进入全世界最大的消费国美国投资化工项目。考虑到化工行业在国民经济中的地位,这也对整个美国的经济增长带来显著的正面拉动。

页岩气革命使世界化工业制造中心重新回归美国,美国世界烯烃生产中心的地位将得到加强。未来美国化工产业特别是烯烃及聚烯烃的成本优势将长期存在。

 

 

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