【科技．未来】石油战揭成本和技术樽颈 页岩神话不再？
近日，随着新型冠状病毒（COVID-19）疫情肆虐，亚洲消耗能源及对石油需求大减造成油价大泻。本月初，沙特阿拉伯及俄罗斯却因减产分歧而展开“石油价格战”，有说后者意欲借机狙击美国页岩油（shale oil）产业。然而，除了低油价令不少页岩油公司难以支撑之外，美国页岩油产业因技术裹足不前，近年的增长已呈放缓之势；而且，在一些页岩油产业有望崛起的国家又面对地理环境和环保的挑战，页岩油的光景还可持续多久？
本月初，石油输出国组织（OPEC）就新冠肺炎疫情降低全球对石油需求商讨对策。三年前与OPEC签订OPEC+的俄罗斯也获邀派员出席，讨论协调石油产量。受疫情影响，亚洲经已不再消耗那么多的能源，例如中国的炼油厂在上个月就减少了约20%石油进口。
因此在会上，领导OPEC的沙特阿拉伯建议共同削减约每天100万桶石油产量，其中要求俄罗斯的削减幅度最大，约为每天50万桶。OPEC希望以此维持较高油价，俄罗斯却不愿意减产。有说俄罗斯希望油价保持低位，以挫伤美国页岩油产业，又或正准备抢占亚洲和全球石油需求更大份额。沙特随即与俄罗斯展开价格战，令石油每桶价格于3月初创下1991年波斯湾战争以来最大单日跌幅。
石油界的苹果
且不论狙击一说是否属实，无可否认的是，美国借由页岩油热潮既达至能源自主，亦改变了能源市场和地缘政治的平衡。
页岩被称为“生油岩”（source rock），即在数以千万亿年时间内让有机物转化成石油和天然气之处。传统上普遍认为，只有当这些石油资源移往“储油岩”（reservoir rock）层中才能被开采，因为那里有相互连通的孔隙空间令石油和天然气可以流动。换言之，钻井到页岩层只是浪费时间。
直到1998年，美国能源开发公司Mitchell Energy一名工程师使用了极高的水对化学物质和沙比例，来爆开沉积物。这新方法令提取过往商业上不可行的资源变得可能。这种称为水力压裂（hydraulic fracturing）或压裂（fracking）的技术，早于1949年首次在富含石油和天然气的美国俄克拉荷马州商业化使用。把上述的混合物泵入油井内可在页岩产生裂缝，从而有可能取得困在其中的石油或天然气。另一项名为“水平钻井”的技术进步，就在上世纪八十年代初出现，令油公司得以触及地底深层的页岩薄层。
两者在本世纪初年结合，令页岩中的致密油（tight oil）得以开采。这种结合为美国页岩油革命在本世纪第二个十年的发展奠定了基础。美国页岩油巨企EOG Resources前行政总裁Mark Papa回想，即使页岩气生产已成事实，但当年“行业准则”仍然觉得较小的天然气分子可能可以穿过页岩的微小孔隙，但较大的石油分子则无法：“如果你在2005年对1,000个行业高管进行调查，会有999人说你不能在页岩进行商业石油开采，因为石油的碳氢化合物太大。”
到2008年，美国页岩业又有了一次跃进，不仅可以通过压裂从岩石中释放出小的天然气分子，还可以在构成原油、更长的烃链上同样有效。公司如EOG开始在北达科他州和得克萨斯州钻挖和压裂含原油和天然气液体的页岩，此后更传播到阿根廷等国。EOG成功把技术创新变成可赚钱的生意，被石油业分析师Paul Sankey称之为“石油界的苹果”。
在页岩钻挖激增之前，美国原油产量自上世纪七十年代以来持续下降，令它容易受到价格冲击的影响，例如1973年阿拉伯石油禁运后；还可令美国在制裁石油出口国委内瑞拉后，减少对美国本土影响，更使其几十年来首次成为石油和炼制产品如汽油的净出口国。美国商业数据研究服务供应商IHS Markit副主席Daniel Yergin回想：“十年前，能源独立仍然是电视台深夜喜剧的笑话。”
在过去约十年间，美国凭着页岩油占据全球石油市场愈来愈大份额，页岩油产量从每天不足100万桶到目前约800万桶，约占全球石油产量的10%，并从能源进口国摇身一变成沙特和俄罗斯的竞争对手，更在2018年超越两者成为全球最大原油生产国。
页岩神话不再？
然而，受油价波动和各国大打油价战的影响以外，美国页岩热潮似乎也随着开探技术创新的停滞而放缓。投资银行Evercore ISI的董事总经理James West表示：“我们已经接近达到最高产量，正在达到这些油井的物理顶峰。”虽然有些预测者认为页岩油未来仍有许多年的增长，例如咨询公司Rystad Energy估算，到2030年左右，页岩油产量将达到每天约1,450万桶的峰值。但愈来愈多的数据显示，当初由技术精进所带来的页岩油气产量增长正愈趋放缓。美国能源部的数据显示，去年前六个月，美国的石油产量增长不足1%，明显低于前年同期约7%的增长。
而且，较老的页岩气田所剩的石油可能少于最初估计的数额。据华尔街投行Raymond James的研究报告，在去年上半年，一般页岩油井的前90天产量（即其产量最高的时期）相比2018年的平均值下跌了10％。 在北达科他州，业者Hess钻挖的较新页岩油井，石油产量也比过往少。据行业分析平台Shale Profile数据，去年开始采挖的新井，其头五个月的平均产量，分别比2017年和2018年开始产油的油井低16％和12％。
Shale Profile的研究也显示，自2017年底，北达科他州Bakken页岩地区的油井生产力一直没有提高。而在其他成熟的页岩地区，例如南得克萨斯州的Eagle Ford，很多业者还发现所用的超大型油井每平方英尺产量也下跌了，表示有些业者钻挖更大、更昂贵的油井，才能采集到同等份量的石油。EOG是其中之一，它于2017年第二季度开始生产的油井，在两年后平均每平方英尺产生约30桶，低于它在2016年第二度于Eagle Ford开始产油的油井，两年后每平方英尺产生约38桶。
有别于几年前全球油价暴跌导致页岩油产量下降，这些趋势反映了美国页岩油业开始面对一些生产局限。井位选择是一大问题。《华尔街日报》记者Rebecca Elliot解释：“近年来，生产商试图在更紧密的距离间设置油井，以最大程度地利用面积开采油气。但在某些情况下，他们发现这会损及每个井的产量。生产者会回头增加他们钻井之间的距离，结果是他们在这面积上整体拥有的钻挖位置较少。”另一问题是，例如在生产页岩油的二叠纪盆地（Permian Basin），运输管道受容量限制。近年，二叠纪盆地的石油产量增长速度超过了管道容量扩充，造成瓶颈和价格降低，而当容量不足时，生产商只能通过铁路或卡车运输，又或不得不减慢生产速度。
难怪上月底美国油田服务巨头斯伦贝谢（Schlumberger）行政总裁Olivier Le Peuch预期，美国今年的页岩油每日产量将放缓至60万至70万桶；到2021年降至20万桶，比2019年约100万桶大幅下降。他在沙特首都利雅得一场会议中指出，除非新技术能降低成本，以吸引另一波投资，否则，美国页岩油的增长应转趋平坦，并不会回复到过去三至五年的扩张情况。
而其他国家想要复制美国的页岩油热潮，也不容易，即使是拥有全球最大页岩气可采储量的中国（美国能源情报署EIA数据）。中石油（公司）去年9月底表示，四川盆地的长宁—威远和太阳区块中，已探明的页岩气地质储量总计为7409.7亿立方米。石油地质学家及中石油勘探开发研究院院长赵文智预期，到2035年，中国的页岩气产量将达到2,800亿立方米，占全国天然气总产量23%。
但是，经过十多年的努力，中国尚未迎来页岩油革命，仍在努力克服比起美国艰难得多的地质限制。新加坡国立大学能源研究所地质学家Philip Andrews-Speed向英国广播公司（BBC）解释：“中国页岩气的最佳产地是四川，但那里的页岩气储层埋藏深、断层多，这让技术难度和成本都增加了。”更深的油井就需要更多钻挖、更多的水、沙和化学物来压裂，却没有额外好处。中国自然资源部一位没有具名的石油及天然气官员则向路透社说：“中国的页岩油渗透度非常低。换言之，每口井的产量非常低，很难符合经济效益。”
而且，中国的页岩地层较为散碎。中石化勘探分公司经理郭旭升形容：“美国页岩储集层就像一块平板，形状比较好，并均匀地埋在地面附近。而中国的页岩储集层，更像是一块被击碎踩烂的板块。我们正在尝试找出那些零散的储藏，并尽最大努力探挖存量较大的页岩层。”更糟的是，它们很多时会因为喜马拉雅山脉与日本和菲律宾岛链之间的大陆板块缓慢碰撞，所造成地震断层而被分开。因此，油井的水平距离必须更短，换言之，油公司必须钻挖更多的井，以创造相同数量的压裂空间。
种种困难下，即使有丰富的页岩油气藏量和国家补贴，厦门大学能源经济研究中心主任林伯强认为，这些难题仍未能使中国页岩气成为足够有利可图的生意，吸引私人资金：“投资还是很少，因为只有少数国营公司正在探索……技术进步还不够快。”
至于沙特阿拉伯，也到近日才声称克服了另一个页岩油开采传统难题。沙特国营油企沙特阿美（Saudi Aramco）行政总裁Amin Nasser上月底对路透社说，将启动美国境外最大的页岩气开发项目。他说，沙特阿美已经利用海水开发了水力压裂技术，消除要在沙漠进行压裂的障碍：“新的页岩革命正在沙特发生……很多人说在美国以外的地方无法进行，因为水力压裂要用大量的水，而我们的水并不丰富。但是我们正在使用海水。”他说，由于Jafurah油田靠近波斯湾海岸，因此相对容易取得海水，而在压裂之前，必须先稍为处理。沙特阿美预计，此计划可在2024年初开始产油，到2036年销售用天然气的每日产量可达约22亿立方英尺。
继续阅读：【科技．未来】水力压裂技术惹争议 页岩产业前景蒙阴影
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上文节录自第206期《香港01》周报（2020年3月23日）《 技术与环保难题待解 页岩油革命后继无力？》。
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