美股熔断背后的技术推手
文 | 范玮、张磊 上海市协力律师事务所知识产权团队
美股熔断背后的推手是“谁”？
答案可能是：科技！
美国当地时间3月9日，美国三大股指开盘暴跌，触发市场熔断机制。这是2008年金融危机以来美股首次因暴跌熔断，也是美股历史上第二次因暴跌触发熔断，距离上一次暴跌已经过了23年。有分析指出，让持续11年的美股牛市出现逆转情况的主要诱因是全球蔓延的新冠疫情，以及欧佩克和俄罗斯之间的石油谈判。3月6日以沙特为首的欧佩克与俄罗斯减产协议谈判破裂，双方未能就减产150万桶/日原油产量的协议达成一致。随后，沙特打响了原油价格战，宣布增产原油至逾1000万桶/日，并大幅降低售往欧美等海外市场的原油价格。此次美国股市暴跌至熔断，在3月10日的反弹之后，11日美股再度向下暴跌，道琼斯指数下跌高达1464.94点。
美股为什么会暴跌至熔断？
主要因为原油价格战。
石油价格为什么会下跌？
因为石油产量变化。
什么导致石油产量变化？
是科技。
那么，美股熔断背后的推手是“谁”？
这得从石油技术说起。
人类最早开始利用石油
中国是世界上最早发现和应用石油的国家之一，东汉的班固（公元32-92年）所著《汉书》中记载了“高奴有洧水可燃”。宋代著名学者沈括，对中国古代地质学和古生物学知识方面提出了极其卓越的见解。沈括出知延州（今延安）。在任上他发现和考察了鹿延境内石油矿藏与用途。虽然他当时所谓用途着重于烟墨制造，但他确预料到“此物后必大行于世”，这一远见为今天所验证。而今天我们所说“石油”二字也是他创始使用的。
人类正式进入石油时代是在1867年。这一年石油在一次能源消费结构中的比例达到40.4%，而煤炭所占比例下降到38.8%，一战以前，石油主要被用于照明，主要产油国美国和俄罗斯同时也是主要的消费国。在一战中，石油的战略价值已初步显现出来，由于石油燃烧效能高，轻便，对于军队战斗力的提高具有重大战略意义。
20世纪20年代，由于石油成为内燃机的动力，石油需求和贸易迅速扩大。到20世纪30年代末，美、苏成为主要的石油出口国，石油国际贸易开始在全球能源贸易中占据显要位置，推动了能源国际贸易的迅速增长，并动摇了煤炭在国际能源市场中的主体地位。二战期间，石油的地位举足轻重。美国在二战期间成为盟国的主要能源供应者。
二战后，美国一度掌握世界原油产量的2/3。从1859年在宾夕法尼亚打出了第一口油井到二战之后的一段时间，世界能源版图被称之为“墨西哥湾时代”。“墨西哥湾时代”的形成发展期同时也是美国的政治、经济和军事实力不断膨胀，最终在西方世界确立其霸权的时期。这一时期几乎与美国国内的石油开发同步。美国在“墨西哥湾时代”对石油的控制，促进巩固了美国在世界政治经济格局中的地位。50年代中期到70年代中期是世界石油工业急速成长的“黄金时期”，石油产量和探明可采储量高速增长。一方面，中东、俄罗斯等地陆续发现一批大型、特大型油田，中东成为世界石油工业的中心和世界最主要的石油供应地；另一方面，二战后，美国通过马歇尔计划，推动欧洲主要工业国家实现了能源结构的大调整，从以煤为主到以石油为主。
从20世纪50年代末开始，国际石油公司在全球石油产量大幅增加的情况下不断降低油价，石油生产国利益受损，直接导致了OPEC（石油输出国组织）的成立，它的宗旨是：协调和统一成员国石油政策，维持国际石油市场价格稳定，确保石油生产国获得稳定收入。从20世纪60年代中期开始，美国的剩余石油产能迅速下降，1966年，中东主要石油出口国的石油产量首次超过美国。从此中东成为世界石油市场的主导力量。同时，美国、欧洲、日本等发达国家加快了能源结构调整，积极开展石油节约和替代技术。
从石油应用到各个领域
石油被称为“液体黄金”，同时也是“工业的血液”。随着人类社会的发展，石油已经从最初的照明用途发展到人们生活的方方面面。如燃油、润滑剂、合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、化肥、化妆品、医药、染料、油漆、洗涤剂、沥青等等，可以说石油是经济发展的命脉。
突破性技术促使石油产量和质量改变
石油产业的发展离不开技术上的突破，回顾石油发现和开采过程中突破性技术和相关专利技术，正是这些技术促使石油产量和质量发生改变。本文列举的石油相关专利仅仅是海量技术中的冰山一角，石油产业中的科技远不止这些。在此只能管中窥豹，略微感受技术对石油产业发展的影响。有兴趣的观众可以戳以下视频，了解石油开采的过程。👇
（视频：石油开采的技术进程）
传统石油开采
石油油气的开采过程中，采用各种人为补充能量的方式，将井底的液体开采到地面上来。石油油气开采工程技术以机械采油技术为主，应用抽油机采油技术措施、电潜泵采油技术措施、螺杆泵采油技术措施，获得最佳的油气产量，达到油田开发的产能指标。
进入21世纪，随着世界政治局势动荡，加上经济衰退所导致的石油需求疲软，供大于求的局面。国际油价摆脱了高油价战略，逐步走向成熟。
同时，美国将重点转移至以致密油气和页岩油气为代表的非常规油气资源。与其他能源资源相比，油页岩埋藏浅、分布广且稳定，探明成本低，资源易于落实。
页岩气技术
“页岩气藏在页岩中，具体来说，它们主要位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中（如下图），是以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。这是天然气生成之后在源岩层段内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。
这种“原地”储藏的方式，也给开采带来了绝大的麻烦，因此在相当长的时间内，没有进入到可以被资源利用的范畴。近些年来，随着社会对清洁能源需求的不断扩大和天然气价格的不断上涨，以及对页岩气藏认识的不断深化，科学界及能源界都开始以全新的视角来认识页岩气，并开发出了一系列开采页岩气的技术。”
美国页岩油革命
油页岩的开采主要有两种方式：原地开采和异地开采。传统的异地开采方式几乎都是通过将油页岩开采到地面进行利用的。就像采煤一样，通过传统露天开采或矿井开采，将油页岩矿石运输到地表后，再经过低温干馏，制取油页岩油或燃烧发电。受成本因素、环保问题和废渣综合利用技术制约，油页岩传统开发行业发展比较缓慢。
原地开采技术是通过直接给地下油页岩层加热,使其在地下进行裂解,生成油气,后通过生产井把油气开采出来。
美国作为油页岩资源最丰富的国家，从未放弃油页岩的开发利用。20世纪70年代-2006年，页岩油生产一直属于试验性质，产量和影响都微不足道。2006-2012年，页岩油产量缓慢增长。2012年后，页岩油产量急剧增长。页岩油生产商探索出了页岩油开发可能性后产量呈现急剧增长。
这既是“美国页岩油革命”，现在美国石油产量已经位居世界第一，而页岩油产量占美国总产量的63%，日产量达到800万桶/日以上。
美国页岩油的发展依靠以水平井钻井技术和大规模压裂开采技术为主体的两大技术系列。
石油勘探——模拟软件
开采之前先进行石油勘探，在勘探过程中可以应用模拟软件——油藏数值模拟软件，作为油气开发的决策工具。
如埃克森美孚（ExxonMobil）EMPower，EMPower能够迅速评估大型项目，分析复杂地质结构，模拟拥有多种设备的各种油田，模拟油藏流体在油藏和地面设备中的流动形态。油藏模拟器经多年优化，计算能力不断提高，借此油气公司能够更好地管理油藏和气藏资源。
埃克森美孚公司于2011年申请的专利CN102834834B：物理系统及其不确定性的分级建模的方法和系统。该专利提供了一种分级建模工具或方法，其表现碳氢化合物系统特性的全部范围，精确地包括影响该系统的不确定性和潜在事件。潜在事件可包括采取的行动和掌握的信息。分级建模工具可嵌入决策支持系统或以独立方式使用。可将精确（高细节）物理模型链接到精确不确定性表示，且然后简化该精确不确定性表示为物理模型和可用于优化器的不确定性的高速表示。通过该建模工具，可以预测地下区域中碳氢化合物（包括石油、天然气等）是否存，以及碳氢化合物的位置。
石油勘探——地震成像技术
石油勘探时可通过地震成像技术，确定新的油气资源所在位置。
例如埃克森美孚上游研究公司于2011年申请的专利CN102884447B：Q层析成像方法。该专利是一种探测技术，利用地震数据重构Q模型，具体为基于射线的形心频率迁移Q 层析成像，从地震数据重构地下Q模型，提高迁移图像质量。
石油开采——水平井钻井技术
水平井是利用特殊的井底动力工具与随钻测量仪器，钻成井斜角大于86°，并保持这一角度钻进一定长度井段的定向钻井技术。水平井可以增加目的层长度，增大泄油面积，数倍地提高油气产量。但是水平井也存在井壁稳定性差易脱落或坍塌、钻井液泄露、钻头被卡、套损严重等技术难题。
水平井示意图（来源：自然资源部中国地质调查局）
斯伦贝谢（Schlumberger）作为世界领先的石油和天然气行业油藏描述、钻井、生产和加工技术提供商，是全球最大的油田技术服务公司。
1999年斯伦贝谢申请的专利EP1008717A1：滑套旋转导向钻井系统，使水平钻井取得突破。
2005年埃克森启用了一个名为“快速钻井方法”的系统，它利用安装在钻头后面的传感器，测量如钻头的冲击力、旋转速度以及扭矩等因素。埃克森通过使用该系统，最终将钻井时间缩短了35%。
石油开采——水力压裂技术
水力压裂是将水（经常混合有化学物质）注入油井，使岩石层断裂，把被圈闭的油和天然气释放出来。
（图片来源：https://www.douban.com/note/568936033/）
1971年美国SENTURION SCIENCES公司的专利US3739871A：水力压裂地图方法。
该专利涉及在钻孔附近的地面中诱发裂缝的过程中，高压流体被泵送到井筒中，井筒壁的一部分在地面中的已知位置处暴露于该压力。随着流体压力的增加，岩石会分离或破裂，形成裂缝。当流体快速流入该裂缝时，压力急剧下降，并且该压力下降被传递到地面，在某一时间之后，地面处的井流体中的压力将显示出相应的下降。
哈里伯顿（Halli Burton）公司的页岩压裂技术世界领先。1992年哈里伯顿申请的US5249628A专利：水力喷射开口的扇形压裂方法。该专利涉及套管滑动接头设置在裂缝开始位置的相对侧上，以在井的压裂期间适应套管和地层移动。通过形成穿过井套管的开口，然后在围绕套管的地层中形成扇形槽，来提供裂缝开始位置。这些槽由液压射流形成，该射流被引导穿过开口，然后绕开口的点大致枢转。这些扇形槽围绕壳体的轴线外接一角度，该角度基本上大于由形成槽的开口本身外接的角度。这些技术特别适用于水平井压裂。该专利及其同族专利在全球被引用203次。
Tarim Associates for Scientific Mineral and Oil Exploration AG 于1997年申请的专利US5868202A：该专利研究了利用压裂工艺制造含水层，从而开发煤、油页岩、焦油砂和含油地层的碳氢化合物或热能的技术。该技术使用一个水文单元，该单元在压力下将反应流体输送到源-含水层中，然后从所述基岩中提取热能或烃，将所述烃或热能移动到所述沉降-含水层中，然后将烃或热能移到地面以供最终使用。
该专利及其同族专利在全球被引用546次。
石油开采——地下原位转化技术
地下原位转化技术通过直接给地下油页岩层加热，使其在地下进行裂解，生成油气。油页岩层加热方式可分为电加热、流体加热、辐射加热3类工艺。
例如1988年壳牌石油（Shell Oil）公司申请的US4886118A：该专利研究的是传导加热地下油页岩以产生渗透性并压裂生产石油的方法，这是开发油页岩的一种主要方法。页岩油是从油页岩的地下层段生产的，其中该层段最初基本上是不可渗透的，并且包含特定等级和厚度的油页岩。所述间隔从保持温度高于约600℃的钻孔内部传导加热。并以这样的速率加热，使得在油页岩内形成的干酪根热解产物产生并流过水平裂缝，水平裂缝随后延伸到位于特定位置的产液井中。
该专利及其同族专利在全球被引用537次。
美国页岩油开采成本下降，
争夺国际油价话语权
石油价格战似乎愈演愈烈。但这不是沙特第一次发动石油价格战，其实在2014年，沙特也增产过一次，其目的是遏制美国的页岩油。但当时价格战策略没有成功，一方面是美国的各大银行全力贷款给页岩油公司，帮助他们度过难关（这也是为什么这些页岩油公司负债高的原因之一）。另一方面是2014年沙特准备任命新王储，国内局势不稳，继续打价格战会两败俱伤。于是沙特找到俄罗斯，双方合作一起减产，拉升国际油价。然而过去6年，沙特、俄罗斯减产，美国却抓紧开发页岩油，一跃成为全球第一产油国，牢牢把握国际油价的话语权。所以此次石油价格战，表面上看是沙特和俄罗斯的矛盾，其实是沙特、俄罗斯、美国争夺国际油价话语权的又一次战争。
目前看来沙特石油开采的成本低于10美元/桶，俄罗斯高加索和里海开采成本约20美元/桶，远东和西伯利亚则开采成本30美元/桶，美国的页岩油开采成本则在42美元/桶左右。
油价暴跌似乎对美国的杀伤力更大，但是随着页岩油开采技术的不断进步，页岩油开采成本也正在不断下降，2019年3月20日，埃克森美孚公司宣布计划将二叠纪盆地的桶油成本降至每桶15美元左右。这一价格水平已经低于伊朗和伊拉克的开采成本(平均25美元/桶)，能直接和沙特、科威特等国竞争。同时美国强大的金融系统也会源源不断的给各石油公司输血；而沙特与俄罗斯国内经济结构比较单一，石油出口占财政收入的比重非常大，长期维持低价势必带来财政赤字攀升等经济问题。所以这场石油价格战能持续多久不得而知。
回顾石油发展历程，我们可以看出这样的规律：技术进步导致石油产量增加，石油产量增加导致以沙特为代表的OPEC与俄罗斯、美国之间的价格战，价格战导致股市暴跌与熔断，各国付出了不同的代价，而最终目的都是为了获得原油价格主导权。未来随着技术进一步发展，可能会出现新的价格战，从而引发新一轮的股市动荡。
无油可用？可能是个伪命题
20年前说无油可用，20年后无油可用的论调只是伪命题，因为科技的加速度远远超出石油的消耗速度，石油只会越采越多。
回顾中国炼油工业史，大庆原油炼制会战及载入史册的“五朵金花”（催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡、炼油催化剂和添加剂）格外耀眼。正是这些关键技术攻关，使中国炼油工业从无到有，告别了“洋油”时代。从无铅汽油起步，中国用10多年时间走完发达国家20多年走过的油品升级历程。
在页岩油开采方面，中国尽管在油气田开发技术领域整体保持国际先进水平，但在高端技术领域与国外先进水平相比仍有较大差距。与美国海相资源相比，我国主要是陆相页岩油资源，勘探开发存在诸多难题。
但是近年来，我国也取得了不少技术突破，比如中国石油天然气股份有限公司的纳米粒子泡沫排水采气工艺技术（为解决含水气井稳产问题，从分子结构设计着手，合成出一种具有双亲水基和双亲油基结构的表面活性剂（Gemini），大幅提高表面活性剂的起泡性；同时, 通过接枝和修饰发明了一种纳米颗粒稳泡剂，在水溶液中缔合形成特殊结构的囊泡，大幅度提高体系的泡沫稳定性）、水平井体积改造技术（建立了水平井体积改造理念并发展了相关技术，追求“打碎”储集层，形成复杂裂缝，使得储集层与裂缝接触面积最大，油气渗流距离最短，流动所需驱动压差最小）、第4代分层注水技术（将压力、流量传感器和流量控制系统长期置于井下，实现注水全过程分层压力、流量等参数的实时监测和分层配注量的自动测调，地面与井下的通讯通过有缆或者无缆的方式实现，对不同井型和井深适应性强。通过注水井分层压力和流量的实时监测，第4代分层注水技术能够方便地实现注水方案优化和实时调整，达到油藏、工程一体化，改善水驱开发效果）等关键技术。
在以水平井钻井技术和水压裂技术为代表的页岩油气开采技术日趋成熟的今天，提高采集收率和降低环境污染等问题会比较突出。井下油水分离同井注采技术、纳米驱油技术、高能金属电池技术可能会是未来油气开采技术的发展方向。
我国超过70%的原油消耗来自进口，作为原油进口国，油价暴跌使得我国石油成本大幅降低，除了燃料油成本下降外，更重要的是一系列以石油为原料的工业生产原料成本会降低，如乙烯、丙烯、合成纤维、合成橡胶等，并直接带动产业链下游成本下降。在降低原料成本的同时，能够增加技术研发的投入，同时增加新能源技术的研发与应用。
结语
目前美国已经凭借着页岩油革命，成为全球最大的产油国。美国跟石油出口大咖沙特、伊朗、伊拉克、墨西哥相比，还稍逊一筹。但就算远在天边看似无法企及，也要另辟蹊径力争逐渐接近。从石油进口国逆袭成石油出口国，美国的华丽转身靠的还是强大的科技。中国国土面积和美国差不多，但的确油气资源相比更为贫乏或更难开采。
老天赏饭吃，多吃几口也无妨。老天没赏饭吃，还请努力自己挣。中国比不上沙特和俄罗斯地缘优势，才更要在技术上下功夫。石油乃工业命脉，“谁掌握了石油，谁就控制了经济”。
还记得动画片《哪吒之魔童降世》中，当哪吒变身之后，脚踩风火轮睥睨天下地呐喊出的那句话吗？
我命由我不由天！
在大量进口石油的同时我们是不是可以冷静思考一下，差距在哪里？
如果真的没有被命运眷顾，如果真的被命运裹挟，请再思考一下，改变命运依靠什么？
凭什么我命由我不由天？
答案可能还是：科技！
参考文献（向下滑动查看）：
1. https://www.sohu.com/a/192702003_260616，中国“提速”油页岩勘探与开发，原位转化技术取得突破性进展。
2. http://www.sunpetro.cn/thread-10639-1-1.html，虚拟钻井（上）。
3.https://www.npc.org/reports/NARD/NARD_Fig_2-9_timeline-11x17.pdf
4. http://www.oilsns.com/article/280718，五大油服的旋转导向系统大比拼（一）。
5. https://www.sohu.com/a/290872767_135814，页岩气开采的“武功秘籍” ——水平井及分段压裂技术。
6. https://finance.sina.com.cn/stock/hkstock/hkstocknews/2020-01-10/doc-iihnzahk3151959.shtml，四大核心竞争力奠定斯伦贝谢(SLB.US)龙头地位，对中国油服企业有什么借鉴意义？
7. 《大数据背景下基于LNPS 专利分析的国内外页岩压裂技术进展》，陆桃妹，唐弟官，张芹，石油科学通报 2019 年 6 月 第 4 卷第 2 期：154-164。
8.李波，页岩气开发专利分析，科技创新与应用，2018年第3期：5-6。
9. 雷群，翁定为，罗健辉，张建军，李益良，王欣，管保山.中国石油油气开采工程技术进展与发展方向[J].石油勘探与开发, 2019,46(1): 139-145.
10.https://mp.weixin.qq.com/s/zkd4eu_MOtKeE2lZhsB0Kw，我命由我不由天，哪吒燃爆了！
11.http://news.cnpc.com.cn/system/2019/04/02/001725144.shtml，页岩油二次革命的蝴蝶效应。
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