产量增长的影响因素
3.4.1.1准备金增长
原油的储量是产量的资源基础,所以储量的增长直接影响产量的增长。3.1.2节已经阐述了美国原油储量增长和资源探明率。油气生产商在获得新增可采储量后,会在适当的政策和市场条件下开发这些储量,因此产量的增长滞后于新增可采储量的增长[95 ~ 98]。
从美国48个州来看(不包括深水区),原油产量峰值出现在1970年,比原油新增可采储量峰值(1951年)晚了19年(图3.34)。根据3.3.2节储量增长的阶段划分,1970是新增可采储量稳定增长和下降阶段的转折点。1970之后,美国48个州(不含深水区)新增可采储量呈明显递减趋势,此时产量开始减少。1971 ~ 2004年期间,美国48个州(不包括深水区)的产量以1.87%的速度下降。
新增可采储量和产量* * *都影响储采比的变化。20世纪70年代以前,美国的产量迅速增长。从1945到1970,美国48个州的原油产量以4%的速度增长,而同期新增可采储量的增长率为1.89%,1967之后,美国全年原油产量几乎超过当年新增可采储量。美国和48个地方州(不含深水区)储采比分别降至略低于1968和1967。1971至2004年期间,由于阿拉斯加和深水区自20世纪90年代以来的储量贡献,美国平均储采比为10.5。在不考虑阿拉斯加和深水区贡献的情况下,美国48个州(不包括深水区)的储采比从70年代中期到90年代中期一直稳定在8,但1999 ~ 2004年平均储采比上升到9.6,原因是产量递减速度快于新增可采储量。
图3.34美国48个州新增原油可采储量和产量(不包括深水区)
图3.35美国原油储采比
一方面,随着美国48个州(不含深水区)新增可采储量的逐渐减少,原油可采储量有限;另一方面,无论是从国家能源安全的角度,还是从油气生产商的经营策略来看,储采比都会受到一定程度的调控。这两个因素决定了产量的整体下降趋势。
3.4.1.2市场油价
20世纪以前,美国的原油产量很低。进入20世纪后,蒸汽机的发明提振了原油需求,美国原油产量在1902年超过654.38+000000吨。第一次世界大战后,美国的汽车工业发展迅速,原油产量也开始迅速增加。到1944,美国原油产量已经达到2.29亿吨。1918 ~ 1944期间,原油产量年均增长15.3%,同期平均油价为1.33美元/桶。
1945 ~ 1973期间,美国国内油价高于国际油价,直接刺激了原油产量的持续增长。美国全国原油产量在1970年达到顶峰,达到4.8亿吨。但之后,美国48个州(不包括深水区)的产量开始下降。上世纪70年代两次“石油危机”期间,美国政府严格控制油价,油价远低于当时的国际油价,使得产油国对国内原油开发失去兴趣,美国原油产量由此开始下降。虽然在1981放开油价管制后,美国48个州(不含深水区)原油产量下降速度放缓,在1984和1985两年间有所回升,但油价在1986暴跌,导致产量下降(图3.36)。
图3.36美国原油产量和油价
从图3.36可以看出,20世纪80年代以后,油价的波动只能在短时间内刺激原油产量递减率的变化,但由于储量增长逐渐放缓,原油产量的整体递减趋势是不可避免的。
单井日产量主要和两个因素有关,一个是油田的开发和地质条件,一个是油价。长期的油气田开发,必然会导致单井日产量在经历一个高峰后出现下降,但从经济的角度来看,单井日产量对油价的变化非常敏感。油价上涨降低了开发门槛,使得一些在低油价条件下无法经济开采的低产油田得以经济开采。低产油田的加入降低了单井的平均日产量。在这两种因素的影响下,单井日产量与油价存在一定程度的负相关关系。
20世纪二四十年代,美国的原油储量处于高速增长期,一系列大油田被发现。与此同时,单井日产量从1900的0.3吨/日上升到1944的1.52吨/日(图3.37)。自1945以来,美国国内油价一直高于国际油价,促进了低产油田的开发。1945至1958期间,单井日产量增速明显放缓。从1958到1972,虽然美国名义油价仍高于国际油价,但调整通胀和汇率后,2004年以美元计算的油价实际上是下降的。此时低产油井无法经济开采,单井日产量逐渐增加,在1972达到峰值,平均2.49吨。1973“第一次石油危机”后,美国调控油价。虽然国内油价远低于国际油价,但与石油危机前相比,油价不仅大幅上涨,而且持续上涨。到1981,美国政府解除油价管制时,油价达到31.77美元/桶。在此期间,美国的油井单井日产量一直在下降,从1973的2.47吨下降到2000年的1981.70吨。1986年油价暴跌,部分低产井逐渐废弃,单井日产量递减速度较之前有所减缓。2001以来,油价持续上涨,单井日产量持续下降。
图3.37美国48个州(不含深水区)单井日产量及美国油价。
3.4.1.3开发工作量
美国可以在较低的储采比下维持相当高的油气产量水平多年。除了资源条件等原因,巨大的开发工作量也是重要原因之一。
为了保持原油的稳产高产,美国每年都要完成大量的钻井工作,油井数量也大大增加。654.38+0923年原油产量首次达到6543.8亿吨时,美国48个州有29万口油井(不包括深水区)。1940年,原油产量首次达到2亿吨的时候,有39万口油井。1951产量3亿吨时,生产油井47.5万口;1966年产量达到4亿吨时,油井58.3万口(图3.38)。
自1945以来,美国的开发活动经历了两次高峰:第一次高峰发生在20世纪50年代中期,美国的移动式钻机数量达到第一次高峰,共有2686台钻机。1956年,共钻开发井41000口,其中原油开发井28000口。第二次高峰出现在20世纪80年代。1981年,美国共有3970座移动式钻机,开发井74000口,其中原油开发井41,000口。从65438到0986,由于油价暴跌,美国开发井数下降。虽然自2000年以来,美国的开发井略有增加,但远低于高峰期。2004年,美国钻了32000口开发井,少于原油开发井数1985(图3.39,图3.40)。
从美国48个州来看,从65438年到0945年,美国开始实行高于国际油价的政策,国内开发活动相应增加。美国48个州的开发井数从1945年的18000口增加到1956年的410000口,增加了近1.3倍(图3.41)。但在上世纪60年代,国际七大石油公司操纵原油定价权,国际油价低迷。石油公司可以通过进口原油获得更多利润,它们在自己国家的开发活动逐渐减少。到1971,美国48个州的开发井数量下降到1.9万口。65438-0973年,随着“第一次石油危机”的到来,美国开始实施低油价政策,保护国内经济。但随着国际油价暴涨,美国国内油价也逐渐跃升,刺激了美国国内的开发活动,开发井逐渐增多。1981年,美国全面解除价格管制,当年开发井数达到顶峰,但随着1986年国际油价暴跌,开发井数也大幅下降。1973 ~ 2004年期间,美国开发井数与美国国内油价2004年美元的相关系数达到0.53,显著正相关(99%置信度)。这表明发展活动受到价格的显著影响。
图3.38美国48个州的原油产量和产油井(不包括深水区)
图3.39美国开发井和移动式钻机的数量
美国低产井比例比较大。与1978相比,1979中48个州的生产井数增加了13952口,其中11675口。到1983年,美国日产不足10桶(约1.36吨)的低产井有44万口,这些低产井的年产量约为6500万吨。到2003年,低产井占美国油井总数的77%,平均日产不足0.3吨。这些井的总产量占美国总产量的65,438+05%[99]。形成“多井低产”[90]的原因主要有两个:一是高产富集储量比例小。根据兰德公司在1976的统计结果,美国91.3%的原油储量集中在18含油州。在这些州,可采储量超过5亿桶(约6800万吨)的超大型和大型油田的储量仅占总储量的43%。其次,由于美国石油工业发展初期的“掠夺性开采”,油井产量迅速下降,出现大量低产井。
图3.40美国开发井的组成
图3.41美国48个州的开发井和油价
3.4.1.4发展理论的发展和技术进步
在石油勘探开发工程中,钻井是不可缺少的基础环节,具有资金和技术密集型工程的特点,涉及许多理论和技术问题。钻井工程的理论基础是流体力学、管柱力学、岩石力学、化学、测控等。技术上,井眼轨迹控制技术、井眼稳定技术、高效破岩洗井技术、油气层保护技术、油井设计技术是关键技术。
在2.3.2.3部分,本文回顾了美国钻井技术的发展。可以清楚地看到,20世纪以来的钻井技术可以分为四个发展阶段:概念期(1901 ~ 1919)和发展期(1920 ~ 1948)。
图3.42美国48个州的原油生产历史(不包括深水区)以及石油工业的理论和技术进步。
概念期:20世纪初,美国钻井技术刚刚起步,原油产量从不到1901增长到1919年的5亿吨。从1859到1919,美国累计原油产量仅占48个州可采资源量的2%(不包括深水区)。技术进步不断促进单井产量的增长。到1919,单井日产量逐步提高到0.30吨。
发展时期:20世纪20年代以后,内燃机技术推动了汽车工业的快速发展。在钻井技术上,衍生出内燃机驱动的钻机,同时进一步发展了牙轮钻头和固井技术。到1948,美国原油产量增加到2.76亿吨,单井日产量达到1.72吨,原油采收率增加到15.20%。
科学钻井时期:二战后随着美国经济的发展,对原油的需求越来越大,促进了开发技术的不断提高。在此期间,发展了钻柱力学和井斜控制理论、喷射钻井、参数优化和地层压力检测。到1969,美国48个州(不含深水区)原油产量达到4.5亿吨,单井日产量2.27吨,原油采收率达到37.60%。
自动钻井时期:20世纪70年代计算机技术的引入和无线随钻测量技术的研发是钻井技术发展新的里程碑。计算机技术促进了钻井的数学建模和定量分析,加速了科学钻井的发展。70年代以后,美国48个州开采难度增加,表现为储层质量下降,钻井深度增加。随着单井日产量的下降,美国48个州(不包括深水区)的原油采收率从1970年的39%上升到2004年的70.4%。这些数据表明,美国石油工业的发展越来越依赖于开发理论和技术,只有理论和技术的不断进步,才能充分开发以前难以开采的资源。
3.4.1.5政策法规
类似于3.3.1.4小节介绍的政策法规对储量增加的影响,从美国众多联邦石油政策法规中选取典型的政策法规,分析其对原油产量的影响(图3.43)。
图3.43美国原油生产和石油法规及政策
美国政府在1916实施的“隐形钻井开发费抵扣”政策,可以使油气生产商尽快收回风险勘探开发投资,延缓向政府缴纳所得税,提高油气生产商从事油气勘探开发活动的积极性。1924年实施的“百分比损耗准备金”政策为美国石油工业维持了大量的勘探风险基金。这两项政策是上世纪二三十年代美国原油产量快速增长的直接动力。大萧条之前,美国48个州的原油产量在1923年首次达到65438+亿吨,从1926年开始,原油产量一直保持在65438+亿吨以上。
20世纪30年代以前,油气资源处于无序开采状态。为了保护石油资源,1930采矿租赁法修正案要求采矿作业者按照规定的井网密度进行钻探。此外,为了制止原油生产的混乱,控制产量,稳定油价,产油较多的俄克拉荷马州和得克萨斯州分别在1928和1932通过了按市场需求比例产油的法律。国家法律委员会根据这些法律规定,确定一定时期内的原油总需求,然后分配给各油田,再将各油田的生产配额分配给矿业承租人或各井。当市场需求旺盛时,规定每口井的最高生产许可量;当市场疲软时,每口井的产量被限制在最大允许量的一定比例内。从1929大萧条到实行市场需求比率法,部分州油价跌至10美分/桶,由于掠夺性开采,单井日产量迅速下降(图3.37);该方法实施后,油价趋于稳定,生产井采收率得到有效控制。1934年,加州、阿肯色州、科罗拉多州、伊利诺伊州、堪萨斯州、密歇根州、俄克拉荷马州和得克萨斯州组成产油州联盟,于1935年通过《康纳利热油法案》,并获得国会批准。这些法律条款不仅稳定了油价,还保护了油田。
1959年,艾森豪威尔总统签署了石油进口限制计划(MOIP)。实施该计划的部分原因是美国国内油价高于国际油价。为了减少美国对外国原油的依赖,保护其石油工业,美国政府将原油进口限制在不超过国内需求的9%。这一计划在1973终止前继续刺激美国原油产量的增加。1970年,美国48个州(不包括深水区)的原油产量达到顶峰,达到4.68亿吨。
1973爆发“第一次石油危机”。受石油禁运和高油价影响,联邦政府终止了限制石油进口的计划,并通过了紧急石油分配法。法律规定将国内有限的石油产量分配给炼油厂或其他消费者,同时规定了原油的最高价格。1975年,紧急石油分配法终止,能源政策和能源节约法通过。尽管对一些石油产品的价格限制被取消,但法律仍然控制着石油价格。在此期间,美国国内石油生产商无法享受国际市场油价上涨带来的好处,因此大部分石油开发活动转向国外。美国48个州原油产量在1976跌至不足3.97亿吨,较1972下降15.20%。
1979期间,伊朗政局变动引发“第二次石油危机”,美国政府宣布从1979起28个月内逐步解除国内原油价格管制,以刺激国内原油开采。但随后,为了防止油气生产商因国内油价放松管制和国际市场油价上涨而牟取暴利,国会通过了原油盈余税法,该法于1980年3月生效,里根总统在1988年签署的混合贸易法案中取消了原油暴利税。暴利税时期,由于美国国内油价放松管制,国际油价走高刺激了美国国内原油开发活动,尤其是1981 ~ 1985期间,高油价降低了原油开采门槛。1981 ~ 1983期间,48个地方州(不含深水区)原油产量保持稳定,1984和1985原油产量有所回升,逼近3.6亿吨水平。
自20世纪80年代中期以来,美国国内原油产量逐渐下降。为了减少对国外原油的依赖,政府开始重视非常规油气资源的勘探和开发,并相继采取了一些优惠措施来刺激原油产量的增长。1989年通过了非常规油气资源抵免法,规定低产井、稠油、边际油井和三次采油技术提高采收率的支出资本的10%可用于税收抵免。1995年通过了免除深水矿区使用费的法律,该法律的实施极大地刺激了深水区的油气开发活动。1994年深水区产量达到5400万吨,1995年达到6500万吨,2000年达到197万吨。《深水矿区特许权使用费豁免法》于2000年终止,但美国政府继续对深水区油气勘探给予优惠政策,风险越大的项目豁免成本越高。
综上所述,在影响美国原油产量增长的诸多因素中,储量增长是资源基础,产量受限于探明储量;市场油价对美国原油产量的影响仅限于一定时期,属于间接调控因素,前期受国家政策调控;开发工作量是影响产出的直接因素;开发理论和技术进步降低了成本,提高了开发的成功率和效率,这是重要的推动因素;政府的政策法规是影响产出的宏观调控因素。政府一方面通过政策法规调整油价刺激开发活动,另一方面通过实施一系列优惠税费措施开发新的开发理论和技术,引导开发投资。开发工作量是开发投入的直接体现。更大的开发工作量带来了更高的产出。产量的变化趋势也影响到政府对石油工业的政策。结合原油储量增长与各种影响因素的关系,原油储量和产量增长与各种影响因素的关系如图3.44所示。
图3.44美国原油储量和产量增长因素之间的关系