美国页岩气产业发展与融合创新对中国的启示

刘宝发

美国页岩气产业发展与融合创新对中国的启示

刘宝发

近年，在国家政策支持下，页岩气开发不断取得突破，部分省市谋划发展页岩气产业的融合创新，但如何实现融合创新发展是受关注的重要问题。通过研究美国页岩气产业的融合创新方式，提出了中国页岩气产业与现有产业融合创新的建议：第一，初始阶段，政府引导技术融合创新；第二，核心技术研究成功阶段，推进与传统油气产业融合创新；第三，针对下游产业，实施产业链延伸融合创新；第四，针对资金需求与风险，可实行与金融行业的融合创新。

页岩气；产业；融合；创新

页岩气开发，使美国从能源净进口国转为能源出口国，改变了美国与世界的能源格局。2016年2月，美国LNG开始向巴西出口页岩气，首批为30亿CFT。美国能源信息署（IEA）指出：中国页岩气的可采储量为31.6万亿m3，居全球第1位。鉴于储量丰富，中国政府自2009年开始开展了一系列页岩气资源潜力评价及有利区带优选等工作，并进行了2轮页岩气勘查区块招标。随后，中国政府颁布了《十二五页岩气发展规划》《页岩气产业政策》等激励政策。随着激励政策的出台和技术的突破，中国页岩气开发实现了快速发展。截至2015年12月，重庆涪陵区块顺利完成每年50亿m3的产能建设目标，累计生产页岩气38.88亿m3，日产量1 500万m3；2016年1月13日，四川长宁-威远的日产量达到700万m3，超过既定目标。

尽管国际油价大幅下跌，但中国清洁能源的巨大缺口基本没有影响页岩气的开发。中国一些省市竞相发展页岩气产业，如山东、四川、重庆、陕西、贵州等。但是，如何发展页岩气产业，如何与当地产业实现融合创新，是这些省市特别关注的问题。笔者通过解析美国页岩气产业的发展历程，深入分析美国页岩气产业与原有产业的融合创新方式，给出中国页岩气产业与当地原有产业间的融合创新建议，为实现中国页岩气产业的长足发展提供思路。

一、相关文献评述

产业融合被定义为2个或多个不同产业通过科技知识、技术、市场的结合导致产业边界逐渐模糊的过程［1-3］。一些学者提出了产业融合理论，认为导致产业融合的主要动因有技术创新、竞争合作、市场扩张、政府管制放松等。例如，智能建筑是材料设计与电子产业融合的结果［4］；保健品和功能食品行业是食品与医疗行业融合的结果［5］。美国产业融合越来越普遍，产业内的融合比产业间的融合比率高，并且产业融合呈现动态和混合方式，有些是静态融合而有些是跨时融合［6］。产业融合的方式主要是集团公司内部产业融合、相同产业间的技术融合、产业集群融合等。对美国产业集群融合效果的研究发现：区域产业发展带动相关产业发展，促进劳动力雇佣与技术创新［7］；而同行业的企业间生产效率与实践扩散所形成的融合能产生好的绩效，但是商业战略融合比“纯”战略导向融合的效果差。

中国一些学者依据城镇实际特点并结合产业融合理论，提出了城镇产业融合思路，如特色产业与深加工技术、物流产业的融合发展［8］；农业产业与技术融合发展［9］；产业纵向延伸与横向产业融合发展［10］；资源型城镇依托资源禀赋实施产业融合发展［11］；资源循环经济产业的融合发展［12］等。

二、美国页岩气产业发展历程

据分析，美国页岩气产业的发展类似于经济发展周期，目前所经历的阶段大致可以分为产生阶段、发展阶段、兴盛阶段、衰退阶段与苏复阶段。

（一）产生阶段

这一阶段为1821年至20世纪70年代。1821年，美国第1次从纽约州的弗罗里达浅层、低压的页岩裂缝中采掘出页岩气。1914年，美国在位于阿巴拉契亚盆地泥盆系Ohio页岩中发现了世界第一个页岩气田（Big Sandy）。页岩中的页岩气（天然气）属于品位低的矿产，达不到商业开采价值。为了增加产量，开发采用水平钻井技术。1947年，美国钻出第一口页岩气井，但也难以实现商业开采。页岩气产业发展非常缓慢，几乎停滞。

（二）发展阶段

该阶段为20世纪70年代至2006年。在20世纪70年代，中东战争导致2次石油危机发生，使得国际能源价格大幅度上涨，美国能源安全受到威胁，经济下滑。为此，美国联邦政府决定投入资金开发页岩气以减少能源对外依赖。在政府资金支持下，众多研究机构参与研究，使页岩气的定向井和水平井、微震成像、大型水力压裂技术和分段压裂核心技术等取得突破，并成功应用于实际开采活动。1998年，Mitchell Energy公司利用这些核心技术成功开发了第一口具有商业价值的页岩气井，推动了页岩气产业的发展。但是，其产量不大，到2000年只有90亿m3。

（三）兴盛阶段

该阶段为2006—2014年。美国页岩气产量自2006年后大幅度增长，年均增长21%，年产量284亿m3；2011年产量达到1 937亿m3。据统计，2007年美国页岩气产量占天然气总量的比重约为8%，2013年则升至39%。2014年，美国页岩气总产量已达到3 400亿m3，首次超过俄罗斯，成为世界第一大天然气生产国。同时，美国钻探业也从2003年进入超速发展期。到2008年夏天，美国钻探设备总数是2003年钻探设备总数的2倍多，达到2 000台。2008年，仅美国Barnett页岩气区块钻井数量就达12 125口（不含因产量下降关闭的井）。截至2014年6月，美国页岩气勘探开发总钻井数约为14万口，实际总投资累计达到8 000～10 000亿美元。美国页岩气产业呈现欣欣向荣的景象。

（四）衰退阶段

该阶段为2015—2016年。正当页岩气开发凯歌高奏时，2014年下半年国际油价大幅下跌，天然气价格也逐渐下滑，从超过6美元/mmBtu（百万英热单位）下跌至3美元/mmBtu以下。有关公司宣称，该价格已低于盈亏平衡点。许多公司出现财务困境，濒临破产，如康斯托克能源（Comstock）、阿纳达科石油公司（Anadarko）及Petroquest Energy石油公司在页岩气业务中出现负现金流；古德里奇石油公司（Goodrich Petroleum）和桑德里奇能源公司（SandRidge Energy）面临破产。对此，大批投资者减少或停止投资与开发，页岩气产量大幅降低。据资料显示：自2015年9月以来美国页岩气产量每天下降约10亿CFT，产业一片萧条。

（五）苏复阶段

该阶段为2016年2月以后。尽管页岩气产业受到了严重冲击，产业内部重新整合，天然气价格也逐渐恢复上涨，刺激了页岩气产业发展。如海恩斯维尔页岩气在产量下滑3年后转向上升，许多新技术的应用和优化管理也进一步降低了成本。此外，公司把页岩气开发过程中的技术创新应用于页岩油开发或技术转让，也促进了页岩气产业的苏复与发展。

三、美国页岩气产业与现有产业的融合创新

（一）技术研发的政产学融合

20世纪70年代的石油危机促使美国政府先后投入60多亿美元支持大学、企业进行页岩气的地质研究、资源普查、开发工程技术攻关及人员培训，促进了政府、企业与科研院所的融合，也带动了企业和民间的投入，开始形成以研究项目为主的产业初级融合形态。经过近30年的努力，页岩油气开发技术不断创新与进步，最终形成了可经济性开发页岩气的配套技术。如由能源研究与发展署（后来的能源部）、矿务局和摩根能源研究中心（即后来的国家能源技术实验室）开发的页岩压裂和定向钻井技术，桑迪亚国家实验室应用开发的地质填图技术。联邦政府的投资与天然气行业的代表机构密切合作，促进了页岩气开采技术的商业化。

（二）技术与装备制造产业融合

美国页岩气从资源发现到大规模开发的漫长历程表明，技术进步是推动页岩气成功开发的关键，水平井钻完井和水力压裂是页岩气开发的核心技术。这些核心技术在研发过程中都与装备制造结合在一起，美国页岩资源评价、有利区优选、储层评价、钻完井、压裂改造等系统技术，围绕页岩气开采形成了一个技术创新驱动特征鲜明的新兴装备制造产业，也催生了一批国际领先的专业服务公司，开始向全球输出技术和装备。美国的页岩气开发技术及装备已向加拿大、中国等其它国家扩散，形成了新兴的页岩气技术装备产业链。

（三）与传统的油气产业融合

页岩气开发过程除一些关键技术与工艺外，绝大部分与传统油气开发过程基本相同，其产品页岩气也是天然气。因此，页岩气自然与传统油气产业融合，形成油气公司、油田服务类公司与设备供应商的产业链，并嵌入到传统油气业，形成了与传统油气产业的紧密融合。例如，2005年水平井分段压裂技术的突破使单井产量进一步提高，开发利润大幅提升。页岩气开发中的一些核心技术也被应用于传统油气开发以及页岩油的开发，大幅度提高了单井产量，增加了利润。

（四）与现代金融业的融合

早期，针对页岩气开发，美国专门设立了非常规油气资源研究基金会，为美国企业在全球范围内开展页岩气开发与合作提供了必要的技术支持。在政府的大力扶持下，页岩气开采的关键技术（水平钻井、水力压裂、随钻测井、地质导向钻井、微地震检测等）取得了突破，使页岩气开发成本下降，产量提高，利润增加。一些金融机构，如风险投资基金、银行等，纷纷投资、贷款于页岩气开发，形成了页岩气产业与现代金融业的融合。美国页岩气开发商可以在不同阶段以不同方式实现快速融资。例如，在风险勘探阶段主要靠股权融资；在勘探完成、投产并有一定产气量后，企业可获得银行贷款，也可发行债券。还可以项目融资方式（以项目营运收入承担债务偿还责任的融资形式）让当期尚没有现金流的公司也可以获得长期贷款。

四、对中国页岩气产业发展的启示

由于中国的地质条件、国情与美国存在非常大的差异，中国不能按照美国的模式发展页岩气产业。但是，通过分析美国页岩气产业和其他产业融合创新的方式，可为中国页岩气产业的发展提供启示。

（一）政府引导技术融合创新

在美国页岩气发展初期，页岩气开发无商业价值，风险较高，政府出资进行技术研发，并吸引企业及科研机构参与，完成了核心技术突破，使页岩气成功实现商业开采。中国页岩气开发的风险比美国高，更需要政府出资资助勘探和钻探理论与技术的研发，并按照技术分工引导石油企业、民营企业及科研机构参与，并融合电子信息、装备制造、仪器仪表、软件等多种产业实现技术创新。在该过程中，可以引进或借鉴国外技术，通过模仿吸收实现创新。对于希望发展页岩气产业的省市，需要结合自身基础条件，选择技术链上的一个或几个关键技术环节，实施政产研的多行业融合创新。国家及部分省市已实施这方面融合措施，如山东、四川、重庆等，但是预期效果不显著。其原因在于人才、矿权、研究设备设施欠缺、现场试验缺乏等问题。

（二）与传统油气产业融合创新

水平钻井、分段压裂技术等页岩气核心技术应用于传统的油气开采，可大幅提高产量。油气公司、油田服务类公司与设备供应商可深度融合延伸产业链。其中，油气公司还可以延伸开发非常规油气，如页岩油等。中国需要以核心技术装备为重点，实施国产化，实现页岩气中游产业的融合创新，这方面装备包括大型压裂车、智能钻机、环保装备、智能油气田系统等。但是，中国不同省市，应依据自身优势与基础选择发展融合创新的产业。例如，山东在大型压裂车、石油钻机等制造方面具有较好的基础，可以选择与此相关的产业实施融合创新。重庆市与此相关的基础较弱，需引进、创新新的龙头产品，如石油智能钻机等，实现与装备产业的融合创新。重庆涪陵页岩气区块储量丰富，商业开发价值大，前景良好，但环保要求高，可结合中石化、中石油公司与本地企业、科研院所的创新，制造环保装备。

（三）产业链延伸融合创新

页岩气下游产业主要是储运与化工。可以通过延伸下游产业链，生产新的天然气化工产品或材料，达成与化工、材料等行业的融合创新。此外，中国清洁能源需求日趋高涨，页岩气作为燃料利用具有广阔前景，包括储运装备、LNG压缩、LNG汽车与船舶、LNG加气站等。

（四）与金融行业融合创新

页岩气开发需要资金量巨大，风险高，一般的企业难以承受。根据美国页岩气产业发展经验，中小企业参与是推动页岩气产业创新发展的重要因素之一。中国为了推动页岩气产业发展，需要与金融行业融合，完善投资与退出制度，健全风险担保制度，维护中小投资者的利益，实现页岩气产业与金融产业的融合创新。例如，可设立页岩气开发基金，给予中小企业特殊贷款等。

五、结论

近年，由于中国政府大力推进与支持，中国页岩气开发获得了巨大成功。在此过程中，一些省市谋划发展页岩气产业，但如何与本地产业实现融合，推动创新发展，是相关省市政府关注的重点问题。对此，笔者针对美国页岩气产业发展的成功经验，分析并阐述了美国页岩气产业的融合创新方式，具体包括技术研发的政产学融合、技术与装备制造产业融合、与传统的油气产业融合、与现代金融业融合。笔者提出了中国页岩气产业与现有产业融合创新的建议：第一，初始阶段，政府引导技术融合创新；第二，核心技术研究成功阶段，推进与传统油气产业融合创新；第三，针对下游产业，实施产业链延伸融合创新；第四，针对资金需求与风险规避，可施行与金融行业融合创新。

针对一些省市页岩气产业的融合创新，应依据本地的基础与条件，选择页岩气产业链上某个或几个关键技术产品实施产业融合创新。对于页岩气可开采储量丰富的省市，可延伸下游产业链方式实施产业融合创新，如LNG汽车、LNG加气站等。该产业规模大，产业链也长，能够与本地许多产业融合创新发展，初期发展在本地有较多优势，发展成功后逐渐推广至全国，形成规模巨大的新兴产业。

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（编辑：唐龙）

F264.9

A

1673-1999（2016）10-0030-03

刘宝发（1972-），男，博士，重庆科技学院（重庆401331）工商管理学院教授，重庆能源经济管理研究中心主任，研究方向为能源金融与企业管理。

2016-09-03

重庆市科学技术委员会2015年决策咨询重点研究项目“重庆页岩气产业融合创新机制研究”（cstc2015jccxB9001）。