【广发证券】美国“页岩油革命”的前世今生

（报告制作人：广发证券）

一、背景：为什么要关注北美页岩油？

经过70年的资源储备和技术迭代，美国页岩油正成为全球石油的重要供应商；其次，我们回顾了美国页岩油的生产水平和全球原油价格。以往，美国页岩油在此轮油价回升的过程中，北美页岩油的产量水平和活跃钻机水平与历史相比异常明显。所以我们关注北美页岩油的走势，这为我们观察全球原油供应提供了重要线索。

在美国“页岩油革命”的前世今生，我们可以将页岩油的发展分为五个阶段：

第一阶段（1990 年之前）：探索阶段。美国页岩油勘探活动的目的是勘探泥岩裂缝油藏，主要位于北部的威利斯顿盆地。当时，页岩油年产量不足10万吨； 2008年发现，产层为3亿年前形成的深色海相页岩。

第二阶段（1990-2000）：早期开发阶段。1992年，巴肯页岩区上部页岩油勘探开发活动明显增加，但由于技术瓶颈，难度较大该地区页岩油精准钻井和开发活动明显减少。

第三阶段（2000-2010）：技术突破阶段。自2000年以来，美国页岩油勘探活动的目标层已转变为Bakken中部的粉砂延伸和白云岩，Elm Coulee 2000年发现，是巴肯中部发现的第一个油田，是美国页岩油开发的里程碑；2005年美国成功将水平井和水力压裂技术应用于巴肯中部页岩 油藏开发宣告美国页岩油开发进入新进程，随着水平井和水力压裂技术的成功应用，美国页岩油年产量各州迅速增长，2007 年首次突破 100 万吨。

第 4 阶段（2010-2015）：蓬勃发展阶段。巴肯页岩的作业量和产量的快速增长鼓舞了整个行业的页岩油制造商，并推动了美国其他地区的页岩油勘探取得突破后，伊格尔福特和二叠系先行，成为页岩油新的勘探热点；随着更多页岩油区的发现，美国页岩油产量进入快速增长阶段，年产量为2011年首次突破5000万吨，2014年达到2亿吨。

第 5 阶段（2015 年至今）：成熟阶段。美国页岩油产量开始呈现周期性循环，进入“油价上涨→扩产增供→油价下跌→强制减产→油价反弹”的循环，2018年年产量突破3亿吨。 2018.（报告来源：未来智库）

二、曾经辉煌：北美页岩油的影响

“页岩油革命”的成功对全球石油市场的影响可以分为两个维度：（1）市场竞争格局正在重塑。美国页岩油逐渐成为重要组成部分（2）页岩油生产成为油价的“劲敌”，美国逐渐从欧佩克手中夺取了世界原油权和定价权。

(一）重塑石油市场格局

受益于“页岩油革命”，美国已成为世界第一大原​​油生产国。经过70年的资源积累和技术突破，美国页岩油行业产量逐年增加。 2018年超越沙特、俄罗斯，成为全球最大产油国，一举重塑世界石油市场。

美国页岩油的市场份额逐年增加。在全球层面，2007年至2021年间，美国页岩油产量占全球原油产量的比重从不足2%上升到10%-11%。岩油产量约为每天814万桶，约占世界原油总产量的11%。在美国，随着各地区页岩油勘探活动的顺利推进和技术能力的突破，页岩油逐渐成为美国原油的最大来源。主要组成部分，2007年至2021年间，页岩油产量占美国原油产量的比重从26%提高到70%左右；油区页岩油产量为每天 815 万桶，约占美国原油总产量的 69%。

(二）国际油价的“对手”

现象：美国页岩油产量与国际油价成反比。我们回顾了2007年以来美国页岩油产量水平和国际原油价格走势，发现两者呈反比关系。我们在下表中列出了美国页岩油产量水平和WTI原油期货价格在各个阶段，以及两者之间的相关系数。

原因 1：成本继续下降。美国页岩油公司凭借开采技术的不断进步，不断降低每桶页岩油的生产成本。平均售价/桶——勘探和生产现金流/桶）从 56 美元/桶降至 18 美元/桶；成本下降使页岩油盈亏平衡点向下移动，当油价超过页岩油盈亏平衡点时，页岩油生产活动将增加，推高产量，进而导致油价下跌。

原因2：进口依赖减少。美国曾经是世界上最大的原油进口国。随着页岩油的兴起，美国石油对外依存度（美国石油进口/美国石油消费）持续下降；美国原本的进口份额转移到全球市场其他地区，从而扩大了美国以外的原油供应，给油价带来下行压力。

影响一：美国与欧佩克博弈加剧，美国获得原油固定产权。在美国页岩油兴起之前，欧佩克的生产逻辑很明确。无论油价高低，他们都可以通过减产来推高油价，实现利润垄断。低油价，如果欧佩克通过减产反弹将失去市场份额。因此，在这个阶段，美国和欧佩克+正在进行一场动态的生产博弈。如果美国减少页岩油产量，欧佩克+也将减产以维持高油价，与美国争夺利润。如果美国增加页岩油产量，欧佩克+也将增加产量。美国抢占市场份额。

影响二：沙特价格战失败，美国赢得原油定价权。 2014年，沙特打响价格战，大规模扩产，试图以低油价打击美国页岩油； WTI原油期货价格2014年6月至2016年11月暴跌213%，但美国页岩油依托丰富的页岩油储量，坚决扩产，促使美国页岩油市场份额不降反升战争。价格战后，世界原油价格的定价核心逐渐从欧佩克成员国的财务盈亏平衡点转变为美国页岩油的产量盈亏平衡点。 （报告来源：未来智库）

三、北美页岩油扩张现状

在油价上行周期中，美国页岩油行为异常，体现在：(1）产量和活跃钻机数量表现异常，回升程度小于预计，（2）美国页岩油企业面对油价上涨，选择大量油井消耗库存，导致完井率大幅提升。

我们认为，要研究美国原油产量和活跃钻井数恢复低于预期的原因，我们需要从底部开始，探讨页岩油企业不愿扩张的原因。油价上涨。

(一）原油产量和活跃钻机数量恢复缓慢

美国原油产量恢复缓慢，尚未达到大流行前的水平。疫情爆发后，原油需求暴跌，导致库存积压，价格跌至谷底，促使产油国通过减产来应对需求萎缩。随着减产和新冠疫苗研制成功，油价逐渐回升，突破每桶90美元。然而，美国原油产量的恢复缓慢。根据美国能源信息署（EIA）的数据，在 2022 年 2 月 11 日当周，美国原油产量为 1160 万桶/日，低于疫情前 1300 万桶/日的水平。

活跃钻机数量对油价反弹反应迟缓，复苏不及预期。美国的活跃钻机数量并没有像2016年那样迅速对油价的回升做出反应。2022年2月11日当周，国际原油周均价已突破93美元/桶。然而，美国的活跃钻机数量仅从 172 台的底部回升。至 516 台，远低于 2018 年底近 900 台的油价高位。

(二）耗尽库存井以维持产量增长

库存井数创历史新低，完井率大幅提升。面对油价反弹，美国页岩油企业纷纷开始大量消耗库存井，导致库存井数量锐减，创2014年二季度以来新低；钻机数量大幅增加，最高可达190%；我们认为，美国页岩油企业对库存油井的消耗只能在短期内维持原油产量的小幅增长。未来，将需要更多的资本投资来增加新钻机的数量来推动美国原油生产。

新钻机数量恢复缓慢，单位产量下降。美国七大页岩油田新增钻机数量在2020年第三季度开始逐步回升，但回升水平低于预期，显示美国页岩油企业资本支出回升缓慢美国七大页岩油田的单元钻机产量自2020年第三季度以来一直呈下降趋势，尚未恢复到疫情前水平，反映出美国潜在的增长空间。原油产量不如疫情前水平。

(三）扩产意愿不足是根本原因

产量增长是由新的钻井和钻机数量推动的。由于页岩油单井衰减率高，需要持续的资金投入，产量的增长主要依赖于新钻机和钻机的增长。钻机数量是资本支出的理想指标，活跃钻机的复苏弱于预期反映了页岩油公司资本支出的复苏放缓。资金投入将带来钻机和钻井数量的增加，从而促进供给侧产能的释放；由于石油公司披露资本支出的频率较低，很难追踪公司的资本支出来判断其对原油生产的影响。因此，有必要通过研究数据披露频率较高的活跃钻机数量来推断资本支出对原油产量的影响

资本支出的增加取决于页岩油公司的扩张意愿，而油价上涨往往使页岩油公司的扩张意愿更强。因此，要研究美国原油产量回升和活跃钻机数量不及预期的原因，需要从底部入手，探讨在油价持续走低的情况下页岩油企业不愿扩张的原因。起来。

四、为什么扩产意愿这么弱？

我们得出结论，此次油价继续上涨，美国页岩油企业扩产意愿不大，原因如下：

(一）外因——政策环境颠覆：拜登颠覆“能源独立”政策，旨在发展清洁能源

(二）外因——融资环境恶化：油价上涨，融资成本持续攀升

(三）内因-结构转型：行业结构转型，龙头企业布局新能源领域

(四）内因-资本压力：资本需求变化促使页岩油厂商“量入为出”

(五）内因-周期性亏损：误判油价走势，套期保值合约亏损严重

(一）外因：政策环境颠覆

特朗普政府的“美国第一能源”政策对石油和天然气行业有利。 2016年上任以来，特朗普推动尼克松总统在1970年代发起的“能源独立”政策，并提出“美国第一能源”政策，从两个维度对奥巴马政府时期的能源政策进行了完善。一方面，它颠覆了奥巴马任期内的气候和环境友好型能源政策，使美国的能源生产和消费体系从清洁能源向传统化石能源转变；另一方面，将“能源独立”提升到美国安全战略的核心内容，首次明确提出“能源主导”的概念。

在特朗普执政期间，美国能源生产近 60 年来首次超过消费，成为能源净出口国。美国能源信息署 (EIA) 统计了美国的一次能源消费、生产和能源进出口，主要由原油、石油产品、煤炭和焦炭以及天然气组成。据披露，2019年美国能源生产自1957年以来首次超过消费，出口超过进口，自1952年以来首次成为能源净出口国。

拜登政府的目标是发展清洁能源。拜登政府自竞选以来就明确指出了可再生能源的重要性以及传统化石燃料行业造成的环境污染。上任第一天，就宣布美国将重返《巴黎气候协定》，提出积极推动清洁能源发展，逐步减少油气消耗，承诺将美国温室气体排放量减少50%到2030年，到2035年实现无碳发电，到2050年实现净零排放目标。同时页岩油气行业研究，拜登取消了特朗普执政期间与加拿大政府签署的第四期输油管道项目Keystone XL，并发布了多项总统行政命令，包括将联邦领土上的石油和天然气租赁冻结 60 天，并指示联邦机构根据适用法律取消对化石燃料的补贴。

在拜登能源政策的指引下，页岩油企业在资本支出方面明显受到约束。 Since Biden was elected president and promulgated various favorable policies for renewable energy, U.S. shale oil companies have been disciplined in capital expenditures, and they are almost indifferent in the face of the rapid recovery in oil prices.选取雪佛龙、康菲石油、Continental Resources、EOG Resources等美国页岩油公司作为样本，计算美国顶级页岩油公司的资本支出。在油价回升的2021年第三季度，美国顶级页岩油公司的资本支出仅为2019年第四季度的62%。

(二）外因：融资环境恶化，融资成本上升

美国页岩油企业融资环境恶劣，无视油价上涨，融资成本再创新高。油价上涨时，美国页岩油企业融资成本趋于下降，资本支出相应增加，提振生产；然而，油价上涨并没有压低融资成本，反而升至2015年以来的新高；以加权平均融资成本（WACC）为例，全球顶级页岩油企业的加权平均融资成本美国自2020年第三季度油价反弹以来不降反升，2021年第三季度升至12.6%，创2015年以来新高。我们认为，此次美国页岩油企业融资成本增加的原因是：（1）债务水平大幅上升；（2）破产数量创近年新高，行业已开始报组热身。

商业模式依赖债券融资，2020年债务水平大幅上升。页岩油田高度衰减，开发严重依赖外部融资。页岩油公司主要依靠债务融资来支持其钻井活动，并需要持续融资以确保新产能的资本支出。 2020年，疫情导致的低油价严重影响了美国页岩油企业的经营。经营现金流已见底，债务水平已达到近年来的顶峰。

大流行期间石油和天然气行业的破产数量创下近期新高。 2020年前三季度，受疫情影响，石油需求暴跌，库存持续居高不下，原油价格跌破现金成本，美国页岩油行业遭受重创；岩油生产商破产，2020年Q2-Q3破产数量创2016年三季度以来新高。

行业寒冬，美国页岩油企业开始集结取暖。在2020年第二季度美国页岩油行业破产数量创历史新高后，该行业出现了多起大规模并购。 5家规模和影响较大的并购交易上市； 2019 年，被收购的五家公司生产了美国石油总产量的 5%。

(三）内部因素：行业结构转型，龙头企业布局新能源领域

面对油价反弹，欧洲石油巨头决心向新能源转型，在可再生能源领域大踏步前进。壳牌、道达尔、bp等欧洲石油巨头相继发布可再生能源发展目标；壳牌计划在2050年实现零碳排放目标，短期每年投资约130亿至150亿美元用于能源转型；道达尔立志成为全球领先的可再生能源公司，力争到2030年将石油产品销售占比降低至35%，到2050年将可再生能源发电能力扩大10倍；英国石油公司（BP）表示，其对未来油价上涨的判断不会影响公司将油气产量减少40%的目标。相反，高油价将有助于公司在并购市场上出售其传统资产。壳牌将在 2021 年油价高企时剥离其传统业务；壳牌于 2021 年 9 月成功以 95 亿美元出售其在美国二叠纪盆地的页岩油资产，对应权益 22.60,000 英亩，产量为 17.每天 50,000 桶。

北美公司正在迎头赶上并加大在低碳和新能源领域的投资。以北美石油巨头雪佛龙和埃克森美孚为例，雪佛龙公司在 2021 年 9 月宣布，计划到 2028 年投资约 100 亿美元用于低碳转型，其中 30 亿美元将用于减少碳排放，20 亿美元将用于用于减少温室气体，30亿美元将用于可再生燃料，20亿美元将用于氢能；埃克森美孚于 2021 年 11 月宣布，将在未来五年内投资 150 亿美元用于低碳转型投资，投资预算是 2021 年初预算的五倍。

油服企业加紧进军新能源领域。斯伦贝谢顺应行业趋势，于2020年完成业务重组，成立数字化与整合部。 Genvia，一家氢技术公司；贝克休斯于2019年从通用电子独立出来，积极布局地热、风电、太阳能、氢能和CCUS（碳捕获、利用和储存）等技术领域，其中CCUS是贝克的核心布局Hughes 2021年初与Horizo​​nt Energy、三星工程合作开发CCUS项目；哈里伯顿致力于推动油气勘探生产数字化，推出数字化相关产品线Landmark，专注于为油气勘探生产提供数字化分析、技术、软件等服务。

(四）内部原因：资金需求发生变化，页岩油厂商“量入为出”

过去20年，股价跑输大盘，融资成本长期高于投资回报。自 2010 年以来，彭博北美原油制造商价值指数（包括 10 多家同等权重的美国顶级页岩油公司）已下跌 10%，跑输大盘 433%；其次，美国页岩油公司的加权平均资本成本（WACC）长期高于资本回报率，波动性更大；从资金端看，长期低迷的股价和疲软的投资回报率，使得美国页岩油行业的投资价值不断下降。

减少债务和增加股息对资本更具吸引力。在这一轮油价上涨中，页岩油企业更加关注如何重拾投资者信心。资本尤其希望页岩油企业“量入为出”，主要体现在：（1）继续减债。（2）增加分红，回购股份，提高投资者回报；根据据华尔街日报报道，投资机构和银行已向页岩油公司施压，要求其偿还历史债务、降低杠杆，并敦促其向股东支付股息。

自由现金流攀升，债务水平下降。随着油价回升，美国顶级页岩油生产商的自由现金流持续上升，并在近几年首次超过其资本支出，自由现金流与资本支出的差距持续拉大。扩张。另一方面，美国顶级页岩油公司的长期贷款偿还现金（长期借款现金-长期贷款偿还）持续下降，助推杠杆率下降。从2021年第一季度开始，美国顶级页岩油公司财务杠杆率开始下降，债务水平呈下降趋势。

许多页岩油公司通过分红和股票回购增加了投资者回报。大陆资源在2021年11月和2022年2月两次上调季度股息，季度股息在原基础上提高了15%。 %，至 23 美分； Pioneer Natural Energy 于 2021 年 11 月宣布将股息增加 10% 以上至 62 美分，季度可变股息为每股 02 美元。 Coterra 在其 2021 年第三季度季度报告中披露，它使用 1.25 亿美元的资本支付每股 17.5 美分的可变股息，比预期提前了一个季度；雪佛兰龙和马拉松石油各自宣布在 2022 年 1 月增加季度股息； Devon Energy 还在 2021 年第三季度宣布了一项新的 10 亿美元股票回购计划。

(五）内部因素：周期性对冲损失惨重

美国页岩油公司通常使用金融工具以特定价格锁定销售合同，以对冲石油生产成本可能上涨和油价低于预期。

美国页岩油巨头对油价过于悲观，对冲合约损失惨重。根据BNEF（彭博新能源财经）的数据，截至2021年第二季度，其调查的50家美国页岩油公司的平均对冲价格为每桶4美元9.51美元，对冲产量约为50页岩油公司。预计 2021 年石油公司将生产其 1/3 的产量。随着 2021 年油价的快速回升，如果假设 WTI 的平均价格为 67.36 美元/桶，美国页岩油公司整体将面临120亿美元。对冲损失，为 2017 年年中以来的最高水平。

及时止损，实现账面亏损。随着油价持续上涨，美国页岩油巨头一改对油价的悲观态度，纷纷开始放弃套期保值合约，导致套期保值损失从账面损失中确认为现金损失。以先锋自然资源为例，根据公司季报，截至2021年第三季度，公司已累计花费13.88亿美元结算套期保值合约，累计套期保值损失（账面亏损+现金亏损）超过20亿美元； 2022年1月，先锋自然资源披露计划在2022年花费3.28亿美元结算剩余的原油套期保值合约页岩油气行业研究，并表示公司2022年不会购买NGL套期保值合约。

五、投资分析

通过观察库存油井消耗水平和新油井增速发现，受内外部因素综合影响，本轮北美页岩油前期扩产意愿偏低在油价高位运行的情况下，为实现未来原油供需再平衡，增资扩产是解决当前困境的重要途径。我们认为，新一轮全球油气资本支出上行周期正在开启，由于库存井的快速枯竭，本轮持续时间和长度可能会比市场预期的要长