由于水平井技术、多段压裂技术、微地震技术、地震储层预测技术,以及有效的完井技术等一系列先进技术的成功应用,美国页岩气开采取得了巨大成功。水平井钻井技术和多段压裂技术作为页岩气开采的关键技术,可将产量提高至3-5倍。美国的页岩气组分与中国不同,在开采的时候还伴有NGL(NaturalGas Liquids,凝析液),NGL是包含乙烷,丙烷、丁烷和戊烷组分的碳氢混合物,其中乙烷占比40%,丙烷占比近30%,丁烷约占17%,戊烷约占13%。
北美页岩气储备丰富且易于开采,北美可开采的
页岩气储量约650亿立方米,远远大于南美及亚洲地区。从EIA的数据可见,美国页岩气的供应量将从2015年的80万立方米/天增加到2025年的140万立方米/天,这直接导致以EagleFord、Marcellus和Bakken主要页岩气区块为代表的美国NGL供应量从2015年的2300万吨增加至2025年的4900万吨,产量翻了一倍。
最值得关注的是Eagle Ford区块,座落于墨西哥湾区域,属于PADD3(PADD是国防区域石油管理局的简称,美国石油化工分为5个区域:PADD1位美国东北部区域,PADD2为中西部区域,PADD3为墨西哥湾区域,PADD4为山地区域,PADD5为美国西部)。PADD3为美国化工业最为集中的区域,EagleFord就座落于这个区块,全美近一半的化工厂坐落该区域,也是世界最大的化工中心
如此之多的NGL如何运输呢?气田的天然气被提纯后,剩余的NGL通过管道运输至分馏中心,将乙烷、丙烷和丁烷分离出来,用于化工生产。美国的NGL管道运输网络成熟,天然气提纯后的NGL都要输送到德克萨斯州的东南部MountBelvieu,该区域集中了全美国48%的分馏天然凝析油的企业,MountBelvieu有10项在建和规划的分馏NGL项目,完全能满足页岩气化工的需求
天然气制甲醇
以180万吨天然气制甲醇为例,按照12亿美元项目投资,20年折旧,此处采用2015年5约30日的原料及甲醇价格,单吨原料成本大约在91美元,加上人工、维护、税收保险等,现金成本大约125美元,净利润大约180美元/吨,如此之高的利润得益于美国本土丰富而廉价的天然气资源,这使得项目的竞争力相对较强。归因于页岩气化工革命及良好的经济性,美国甲醇生产一片繁荣,装置重启、扩产、新建纷繁呈现。预计2017年,美国新增的甲醇产能就将超过1000万吨,预计2020年美国的天然气产量将达到1200万吨,而需求仅750万吨,美国也迅速从甲醇进口国迅速变成净出口大国,将近450万吨的甲醇将出口至东北亚地区,大部分甲醇将流向中国,供中国的MTO项目发展。
乙烷裂解
美国的乙烷96%来源于天然气开采,乙烷全部用于化工生产。从2010年开始,美国的乙烷完全能够自给自足,到2015年,大约过剩200万吨的乙烷。目前乙烷无法在美国内部全部消耗完,已经有公司开始进行乙烷出口布局,并投资建造乙烷运输船,印度信诚向三星重工订造6搜大型乙烷船(VLEC),可装载4.7万吨液体乙烷,每艘造价约1.2亿美元,英国船东NavigatorGas计划订造8艘VLEC,山东海运计划订造8艘VLEC从美国运输乙烷,未来三年市场大约会有40-60艘VLEC。
乙烷裂解
乙烯收率超过70%(石脑油裂解制乙烯的收率仅26%),随着页岩气发展,美国乙烷与乙烯的价差拉大保证了乙烷裂解的成本优势。以54万吨的乙烷裂解项目为例,投资15亿美元,20年折旧,以2014年7月27日的原料和乙烯价格为例,项目的税前利润大概在810美元/吨,净利润率超过40%,美国乙烷裂解项目盈利性非常可观。
即使油价持续走低,美国的乙烷裂解项目依然竞争力强劲,现金成本略高于中东的乙烷理解,但远低于石脑油裂解以及MTO项目。煤制烯烃因煤炭资源丰富而且低价,具有较强的成本优势。
至2018年,美国乙烷裂解新增产能超过千万吨,大部分项目座落于德克萨斯州和路易斯安那州。
未来十年,美国乙烯原料将主要来自页岩气副产乙烷,未来乙烷裂解制乙烯比重仍将继续加大,预计到2020年将超过80%,而传统的石脑油制乙烯的产量占比仅4%-5%。乙烯的当量出口将从2015年的400万吨增至2025年的1200万吨,主要出口物是聚乙烯、乙二醇和苯乙烯。
丙烷脱氢
随着美国乙烷作为蒸汽裂解原料比重上升,导致蒸汽裂解副产丙烯产量下降,其中2015年的丙烯供给量为420万吨,较2010年少了大约300万吨。蒸汽裂解副产丙烯收率较低,PDH作为成熟技术制丙烯的收率超过80%。以一套60万吨的丙烷脱氢按5.5亿美元,折旧按20年计算,采用2014年7月27日的原料和丙烯价格,北美丙烷脱氢项目的税前利润大概为500美元/吨,净利润率更是接近30%,美国的PDH项目盈利性非常可观。
从美国丙烷的供需来看,从2010年开始供需格局发生转变,供给逐渐大于需求,2020年供给和需求的差距最大,大约600万吨丙烷将谋求出口。
未来,美湾至远东的LPG海运费将大幅降低,一方面随着大量的LPG船运力投放,在2016年运力将严重过剩;另一方面随着2016年美湾至亚洲的重要枢纽巴拿马运河的扩建完成,美湾的VLGC至远东的航程将从45天降至25天,运费进一步走低。
美国PDH原料丙烷×1.2与丙烯价差长期大于PDH的盈利线185美金(盈利水平指的是除去丙烷原料成本后的变动和固定成本合计,当丙烯与丙烷原料价差大于该成本,PDH则有利可图。随着油价急剧走低,PDH相比石脑油裂解仍具有较强的成本优势。
座落于得克萨斯州的PDH项目如火如荼,至2020年美国的丙烯产能将超过500万吨,这将带来约400万吨的丙烯供给量。
美国的乙烯当量出口将从2015年的400万吨增至1000万吨,丙烯的当量出口将从2015年的200万吨增至300万吨。其中大部分将出口至中国,对中国的烯烃市场形成较强的冲击。