توسعه گاز شیل

یکی از توسعه های بسیار جالب در پنج سال گذشته انتقال پویا در بازارهای گاز طبیعی است. بین اواسط دهه 1960 تا اواسط دهه 2000 ذخایر اثبات شده گاز طبیعی در آمریکا ، به یک سوم کاهش یافت، دلیل این کاهش محدودیت در برنامه های اکتشافی و سایر محدودیت های طرف عرضه بود.

از سال 1990 دولت استفاده از گاز طبیعی را به عنوان یک سوخت پاک مورد توجه قرار داد و به دلیل عرضه ثابت و افزایش تقاضا از جانب لوازم خانگی گازی، کمبود گاز طبیعی در این کشور پدید آمد که همین امر باعث شد که قیمت گاز طبیعی از حدود 92/1 دلار آمریکا به ازای هر هزار فوت مکعب در دهه 1990 به 33/7 دلار آمریکا در سال 2005 افزایش یابد. روند صعودی قیمت ها به دلیل تاثیر طوفان کاترینا و ریتا در سال 2005 تشدید شد و به دلیل خسارات وارده به تاسیسات زیرساختی و برای چند ماه متوالی به حدود 12 دلار آمریکا به ازای هر هزار فوت مکعب رسید.

گاز شیل و دیگر انواع گازهای غیر متداول همواره از نظر زمین شناسی در آمریکا وجود داشته اند. نمودار 1 نشان می دهد که گاز شیل به لحاظ جغرافیایی در ایالات متحده آمریکا وجود دارد. این شکل قرار گیری گازها از نظر زمین شناسی برای دهه های متوالی شناخته شده بوده اند و شامل مقادیر معتنابهی از گاز طبیعی بوده اند؛ اما از لحاظ اقتصادی و با توجه به سطح فناوری های موجود برداشت از آنها به صرفه نبوده است. اگرچه، منابع غیر اقتصادی معمولا در نتیجه نوآوری های تکنولوژیکی تبدیل به دارایی های قابل فروش و سودآور می شوند، و گاز شیل نیز یکی از بهترین مثال ها در این زمینه است.

نمودار 1- منابع گاز شیل در ایالات مختلف آمریکا

در سال های اخیر عوامل متعددی دست به دست یکدیگر داده اند تا توسعه و سرمایه گذاری بر روی برداشت گاز شیل مورد توجه قرار گیرد. اولین عامل موثر استخراج گاز طبیعی از ذخایر صخره های سخت و ماسه های طبیعی بود که این کار از طریق حفاری افقی و ترکیب آن با تجزیه با بخار آب صورت گرفته بود. حفاری افقی این امکان را به تولیدکنندگان می دهد که چندین هزار فوت را به صورت عمودی حفاری کنند و سپس با یک چرخش 90 درجه ای به حفاری افقی بپردازند، و این روش باعث می شود که مقدار بسیار بیشتری گاز شیل استخراج شود. با وجود توانایی حفاری افقی چاه های زیادی که در مسیر حفاری قرار دارند میسر می شود، و این امر باعث می شود که میزان شیل های موجود برای استخراج به طور قابل توجهی افزایش یابد که این امر نیز به نوبه خود باعث افزایش چشمگیر بهره وری می شود. ممکن است که یک چاه معمولی در عمق یک و نیم مایلی زمین حفر شود و سپس به صورت افقی در حدود 2000 تا 9000 فوت حفاری شود.

نوآوری دوم بهبود تجزیه هیدرولیکی است. این روش شامل تجزیه صخره های آغشته به شیل وو نفوذپذیر با استفاده از فشار آب است. اگرچه این تکنیک های محرک استخراج گاز شیل در حدود 50 سال گذشته همواره در دسترس بوده اند، اما این فناوری به طور چشمگیری بهبود یافته است. یک محلول آبی با فشار زیاد به صخره تزریق می شود و آن را می شکند. ذرات کوچک، که معمولا ماسه هستند، که در مایع قرار دارند باعث می شوند که این شکاف ها باز بمانند و به طور قابل توجهی میزان گاز قابل استحصال را افزایش می دهند. تجزیه صخره با استفاده از آب پر فشار معمولا با استفاده از مواد شیمیایی تسهیل می شود (پلیمرها، مواد ژله مانند، مواد کف کننده و غیره). یک چاه معمولی به حدود دو تا سه میلیون گالن آب و حدود 5/1 میلیون پوند ماسه دارد. تقریبا 99 درصد از این ترکیب آب و ماسه است. نمودار 2 توضیح ساده ای از نحوه استخراج گاز شیل را ارائه می دهد. یکی دیگر از فناوری های مهم در استخراج گاز شیل نیز زلزله نگاری های متعدد است که نگرش صحیحی را نسبت به ذخایر واقعی گاز شیل ایجاد می کند.

نمودار 2- زمین شناسی گاز شیل و استخراج گاز طبیعی به روش متداول

با این نوآوری ها در حفاری و تولید گاز طبیعی، بهره وری و سودآوری استخراج گاز طبیعی از ذخایر شیل ممکن شد. علاوه بر این، بر عکس ذخایر سنتی گاز همراه با نفت یا گاز بدون نفت که به صورت تکه تکه در طبیعت وجود دارند، گاز شیل به صورت یک تکه وجود دارد. بنابراین با وجود اینکه تولید گاز شیل پیچیده است و ممکن است به دلیل سختی پروسه تولید میزان کمی از آن در یک بازه زمانی خاص تولید شود، اما عرضه آن به صورت بالقوه نوسان کمتری دارد و ابن به دلیل شکل گیری خاص گاز شیل در یک مکان خاص است. بسیاری از تحلیل گران صنعت معتقدند که وضعیت فعلی عملیات استخراج گاز شیل بیشتر شبیه به عملیات تولیدی است تا اکتشاف، توسعه و تولید سنتی نفت و گاز.

این تکنیک های جدید اکتشافات به طور قابل توجهی برآورد منابع گاز طبیعی را تحت تاثیر قرار داده است و کاهش های مورد انتظار در تولید گاز همراه با نفت را جبران خواهد کرد. برآوردهای مربوط به ذخایر گاز شیل قابل استحصال برای اولین بار توسط شورای نفت ملی[1](NPC) و به میزان 38 تریلیون فوت مکعب[2](TCF) در سال 2003 بود. اخیرا اما کمیته پتانسیل تولیدی گاز[3](PGC)میزان ذخایر گاز شیل ایالات متحده آمریکا را در حدود 1073 فوت مکعب تخمین زده است. در حال حاضر تخمین زده می شود که ظرفیت بالقوه گاز شیل ایالات متحده آمریکا در حدود 2700 فوت مکعب باشد، که 40 درصد آن گاز شیلی است که تولید آنها تا همین چند سال پیش به هیچ عنوان مقرون به صرفه نبود. این رقم به این معنی است که اگر ایالات متحده آمریکا با همین نرخ به مصرف گاز طبیعی ادامه دهد تا 47 سال دیگر ذخایر لازم برای مصارف خود را دارد یعنی می تواند سالانه 23 فوت مکعب گاز مصرف کند بدون اینکه به کشوری وابسته باشد. تخمین زده می شود که کل منابع گاز طبیعی ایالات متحده آمریکا آنقدر هست که می تواند تا 115 سال دیگر پاسخگوی تقاضای گاز در داخل کشور باشد. به دلیل ظهور منابع جدید عرضه گاز شیل در آمریکا در سال های اخیر، این کشور واردات گاز خود را از کانادا به شدت کاهش داد و نیز دریافت گاز طبیعی مایع (LNG) را نیز به شدت کم کرد.

قیمت های بالای گاز طبیعی در دهه های اخیر ( مخصوصا پس از گردبادهای کاترینا و ریتا) و پیشرفت های فنی در حفاری افقی و تجزیه هیدرولیکی (یعنی مداخله شیمی در اکتشاف گاز شیل) پویایی های اقتصادی گاز شیل را تغییر داد. این فناوری ها استخراج گاز شیل را با قیمت 7 دلار آمریکا به ازای هر هزار فوت مکعب ممکن ساخت که بسیار پایین تر از روند تاریخی این متغیر بود. تولیدکنندگان گاز طبیعی با قابلیت های اقتصادی و فنی جدید، توانستند با سرعت بسیار بالاتری گاز شیل را حفاری کنند. از آنجایی که منحنی یادگیری تاثیر خود را گذاشته بود، هزینه تولید گاز شیل (شامل بازدهی سرمایه) کاهش یافت، و باعث شد که عرضه و تقاضا با قیمت های پایین تری به تعادل برسند. علاوه بر این، گازهای طبیعی مایع نیز اقتصاد تولید گاز شیل را تغییر دادند. فروش گاز اتان و سایر گازهای مایع تولیدکنندگان را قادر به استخراج و فروش گاز طبیعی با قیمتی کمتر از 50/3 دلار آمریکا به ازای هر هزار فوت مکعب کرد. اگرچه مسیر پیش رو غیر معمول بود، مصرف روزانه متوسط گاز طبیعی از 3/60 میلیارد فوت مکعب در روز در سال 2005 به 0/62 میلیارد فوت مکعب در روز در سال 2009 افزایش یافت.

علاوه بر این، از اواسط دهه 2000، ذخایر ثابت شده گاز طبیعی به میزان یک سوم افزایش یافت. به زبان اقتصاددانان منحنی عرضه به سمت راست انتقال می یابد، که نتیجه آن قیمت های پایین تر و افزایش دسترسی به گاز طبیعی بود. در نتیجه، قیمت متوسط گاز طبیعی از 33/7 دلار آمریکا به ازای ههر هزار فوت مکعب در سال 2005 به 65/3 دلار آمریکا به ازای هر هزار فوت مکعب رسید. در سال های 2010 و 2011، میزان مصرف گاز در صنایع مختلف افزایش یافت و به همین نسبت هم قیمت گاز مجددا بالا رفت. میزان مصرف متوسط به 9/66 میلیارد فوت مکعب افزایش یافت و قیمت ها نیز تقویت شد و به 12/4 دلار آمریکا به ازای هزار فوت مکعب رسید. اما زمستان نه چندان سرد در سال های 2011 و 2012 باعث شد که ذخایر گاز طبیعی به یک سطح تاریخی برسد و همین امر نیز مجددا باعث شد که قیمت ها حتی کاهش بیشتری یافته و به 79/2 دلار آمریکا به ازای هر هزار فوت مکعب برسند. نمودار 3 نشان می دهد که چگونه ورود فناوری های جدید در بازار باعث افزایش عرضه و کاهش قیمت ها شده است.

قبل از کشف ذخایر جدید گاز شیل در ایالات متحده این کشور گاز طبیعی مورد نیاز خود را وارد می کرد. اما اکنون آمریکا تبدیل به کشوری شده است که با مازاد گاز طبیعی مواجه شده است و یکی از تولیدکنندگان پیشرو گاز طبیعی در دنیا شده است. بنابراین می توان گفت که گاز شیل یک عامل «تغییر بازی» است. در دهه های پیش روش های غیر متداول استخراج گاز طبیعی نیمی از نیازهای این کشور به این سوخت را مرتفع می کند، در حالی که در سال 2008 آمریکا تنها قادر بود حدود 8 درصد از گاز مورد نیاز خود را تولید کند. جایگاه مطلوب ایالات متحده آمریکا در نمودار 4 توضیح داده شده است. از آنجایی که در پاسخ به کشف منابع جدید گاز شیل قیمت گاز طبیعی در آمریکا کاهش یافته است، قیمت گاز در سایر کشورها افزایش یافته است.

نمودار 3- کشف ذخایر گاز شیل باعث افزایش عرضه و کاهش هزینه تولید گاز طبیعی در ایالات متحده آمریکا شد

نمودار 4- روند قیمت گاز طبیعی در کشورهای مختلف

[1]National Petroleum Council (NPC)

[2]trillion cubic feet (TCF)

[3]Potential Gas Committee (PGC)

فرآیند کاهش تولید پارس جنوبی آغاز شده و هر سال سرعت خواهد گرفت  هیچ جای جهان مثل ایران نیست که تمامی خانه‌ها گازکشی شده باشند  پایان قرن نفت و هزاران میلیارد دلار سرمایه ای که کم ارزش می شود  طرح تبدیل دودکش نیروگاه به خوراک واحد پتروشیمی  تحلیل مقایسه ای مصرف واقعی انرژی برق در ایران