2013年11月04日08:29
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頁岩氣和頁岩油是指儲藏在頁岩層岩縫裡的天然氣和原油（圖1）。頁岩是層狀的易碎沉積岩，岩石中的微小空隙中儲藏有天然氣和原油（圖2）。以前沒有低成本開採頁岩氣和頁岩油的技術，但隨著1980年代到2000年代上半期的技術革新，確立了“水壓致裂法”，實現了頁岩氣的高效開採（圖3），一舉加快了頁岩氣和頁岩油的開採步伐。
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圖1：頁岩層中儲藏著天然氣和原油 頁岩層的微小岩縫中儲藏著天然氣和原油，長年累月地移動就形成了現有的油田和氣田。 |
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圖2：頁岩的外觀 頁岩為層狀易碎沉積岩，岩石中的極小岩縫中儲藏著天然氣和原油。 |
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圖3：頁岩層挖掘作業的現場 美國從2000年代下半期開始全面開採頁岩氣。2012年，頁岩氣產量佔天然氣的40％。 |
水壓致裂法是開採頁岩氣和頁岩油必需的主要技術，是從地面以高壓大量澆注摻雜沙子（支撐劑）和少量化學物質的水，使儲藏有天然氣和石油的頁岩形成微小裂縫的方法。水中的沙子進入頁岩的裂縫中防止裂縫崩塌，這樣就能從裂縫中穩定地提取天然氣和石油。
隨著價格低廉的頁岩氣的大量產出，美國的天然氣價格大幅下滑。在頁岩氣生產全面開始前的2008年，天然氣價格為8∼13美元/MMbtu（英制熱量單位，1btu=1.054kJ，1MMbtu為100萬btu），而現在為3∼4美元/MMbtu（圖1）。因為頁岩氣的生產在2012年度激增至美國天然氣總產量的40％，迅速緩解了供應緊張的局面。
但看看頁岩氣的生產成本，就會發現了另一個情況。日本石油天然氣和金屬礦物資源機構（JOGMEC）調查部首席研究員伊原賢稱，“與中東能以最低成本開採的氣田相比，美國的頁岩氣生產成本是其3倍左右”，這令人頗感意外。既然如此，頁岩氣為什麼還具有成本競爭力呢？答案是，頁岩氣是在美國國內開採，然后用管道運往美國的需求地﹔而跨海的中東地區的天然氣必須以極低溫度液化、縮小體積后，在保持極低溫度的情況下用船運輸，成本當然會因此而上升。這就是生產成本是氣田3倍的頁岩氣能夠使美國天然氣價格下降的原因。
在頁岩氣全面開採之前，美國被認為是天然氣進口大國。僅憑來自鄰國加拿大的管道供給並不能滿足需求，美國還推進了在中東將天然氣壓縮成LNG后運到美國的項目。因此，美國接連在卡塔爾建設了天然氣液化設備，並在美國東海岸建設了LNG儲藏設備。平均下來，LNG液化的成本大約是3美元/MMbtu，運輸成本為3美元/MMbtu左右，天然氣價格中總共有6美元/MMbtu左右的附加成本。
在美國市場上，來自中東的LNG如果售價10∼13美元/MMbtu就完全能盈利，但如果加上6美元/MMbtu附加成本，在之后陸續展開的與頁岩氣的競爭中則處於非常不利的地位。這樣一來，從中東進口LNG的項目無始而終。隨著頁岩氣生產的擴大，曾被視為天然氣進口大國的美國將搖身一變成為天然氣出口國。這使得全球天然氣市場發生了巨變。
2017年美國LNG將進入日本
向美國的出口之路被堵死的中東LNG轉向了歐洲市場（圖4）。以前，歐洲的天然氣主要是從俄羅斯通過管道供應，現在又增加了中東的LNG。另外，隨著美國從煤炭火力發電轉向天然氣火力發電，煤炭的供應緊張局面也得到緩解，價格降低的美國煤炭也流入了歐洲市場，並引發了價格競爭。
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圖4：美國擴大頁岩氣生產的影響 頁岩革命對全世界產生了很多影響。對日本來說，今后可能會產生天然氣價格下降的好影響。 |
但這一切暫且還都和日本毫無關系，日本仍然在購買昂貴的LNG。不過，這種情況已開始出現改變的跡象。因為，預計美國產LNG將從2017年前后開始出口到日本（表）。
以目前的價格來計算，美國產LNG的價格為將近4美元/MMbtu，再加上液化和海上運輸的6美元/MMbtu成本，日本的進口價格約為10美元/MMbtu。而日本2012年進口天然氣平均價格為17美元/MMbtu（日本能源經濟研究所調查數據），由此價格可降低約4成。日本2012年的天然氣進口金額約為6.2萬億日元，如果降低4成，可削減約2.5萬億日元費用。
不過，美國的天然氣出口採取審批制，因此不可能滿足日本的全量進口需求。但隻要能確保廉價的供應商，就會成為與中東和非洲等地的供應商談判的有力武器。
頁岩油的成本是傳統原油的10倍
美國的頁岩革命不僅限於天然氣，頁岩油的產量也在快速增加，2008年約為50萬桶/日，到2012年增加了3倍，達到200萬桶/日（JOGMEC推測）。
不過，頁岩油在生產成本方面還存在課題。JOGMEC的伊原稱，目前頁岩油的生產成本是現有原油的約10倍。“成本最低的中東大油田，原油約為5美元/桶，而頁岩油約為50美元/桶”。但除去雷曼危機之后那段時間，最近幾年的原油價格一直保持在70∼110美元/桶，因此開採頁岩油依然合算，而且其收益性要比天然氣高。因此，美國的頁岩革命正在從天然氣向原油過渡。
原油無需液化和極低溫運輸，沒有這部分成本，因此頁岩油並未引起美國原油價格的大幅降低。200桶/日的產量與原油的總產量相比也是微乎其微，不會成為大幅改變世界原油交易的因素。東麗經營研究所的福田表示：“也許有降低原油價格的效果，但這種效果可能隻在美國才有。”
頁岩氣儲量龐大
接下來介紹今后可能發生的事情。美國的頁岩革命會怎樣發展下去呢？這一點可以參考國際能源署2012年11月在“世界能源展望2013”（World Energy Outlook 2013）中發布的預測。美國將超過沙特阿拉伯和俄羅斯成為世界最大的天然氣和原油生產國。天然氣方面將於2015年超越俄羅斯，原油方面將於2017年超越沙特阿拉伯。
那麼，始於美國的頁岩革命在全世界會擴大到什麼程度呢？僅美國一國擴大頁岩氣和頁岩油生產，就對全世界的能源市場和制造業產生了巨大影響，如果世界各地都開始大幅增產廉價的頁岩氣和頁岩油，其影響無法估量。
目前最受關注的是，何時以什麼樣的價格供給多大量的頁岩氣和頁岩油。這一點很難准確預測，基本數據可以參考美國能源情報署2013年6月10日發布的《全球頁岩氣和頁岩油資源量評估報告》。
對全球主要的頁岩層（41個國家的137個頁岩層）進行評估后發現，從技術上來說，頁岩氣的可採集資源量為7299Tcf（20.7萬km3，圖5），頁岩氣以外的天然氣的可採集資源量為15583Tcf（44.1萬km3），這樣算來，頁岩氣儲量相當於其他天然氣的47％。
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圖5：全世界的頁岩氣從技術上來說的可採集量 頁岩氣技術上的可採集量為7299Tcf（20.7km3），相當於頁岩氣以外天然氣的技術上可採集量15583Tcf（44.1萬km3）的47％。圖由JOGMEC根據美國能源情報署2013年6月10日發布的報告制作。 |
各國的頁岩氣可採集量方面，第一位為中國的1115Tcf（3.16萬km3），第二位為阿根廷的802Tcf（2.27萬km3），第三位為阿爾及利亞的707Tcf（2萬km3），第四位為美國的665Tcf（1.88萬km3），第五位為加拿大的573Tcf（1.62萬km3）。率先產出頁岩氣的美國其實隻排名第四。
而頁岩油技術上的可採集資源量為3450億桶（圖6）。此次是首次公開頁岩油的儲量，3450億桶相當於傳統原油技術上可採集資源量（30120億桶）的11％。現階段掌握的頁岩油儲量還非常低。
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圖6：全世界的頁岩油技術上的可採集量 頁岩油技術上的可採集量為3450億桶，相當於以往原油的技術上可採集量30120億桶的11％。圖由JOGMEC根據美國能源情報署2013年6月10日發布的報告制作。 |
各國的頁岩油可開採量方面，第一位為俄羅斯的750億桶，第二位為美國的581億桶，第三位為中國的322億桶，第四位為阿根廷的265億桶，第五位為利比亞的261億桶。
不過，技術上的可採集資源量是指，暫不考慮經濟效益，只是純粹從技術上來說的可開採量，因此並不清楚多大的量才能盈利以及何時能進入實際生產。
在頁岩氣儲量最大的中國，開發頁岩氣面臨的一些課題已經明確。據JOGMEC的伊原介紹，這些課題包括：（1）頁岩層比美國深，開採成本高﹔（2）需要建設開採后用來運輸氣體的管道等基礎設施﹔（3）地層復雜﹔（4）難以確保水壓致裂法所需要的用水，等等。其他國家也正處於調查開發頁岩氣的可能性的階段，因此美國和加拿大以外地區的生產擴大可能並非易事。
今后將陸續介紹頁岩革命會為樹脂等有機材料、鋼鐵的供給以及汽車帶來怎樣的變化。（作者：高田憲一，日經能源環境網 供稿）
