【科技.未來】石油戰揭成本和技術樽頸 頁岩神話不再?

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近日,隨着新型冠狀病毒(COVID-19)疫情肆虐,亞洲消耗能源及對石油需求大減造成油價大瀉。本月初,沙特阿拉伯及俄羅斯卻因減產分歧而展開「石油價格戰」,有說後者意欲藉機狙擊美國頁岩油(shale oil)產業。然而,除了低油價令不少頁岩油公司難以支撐之外,美國頁岩油產業因技術裹足不前,近年的增長已呈放緩之勢;而且,在一些頁岩油產業有望崛起的國家又面對地理環境和環保的挑戰,頁岩油的光景還可持續多久?

本月初,石油輸出國組織(OPEC)就新冠肺炎疫情降低全球對石油需求商討對策。三年前與OPEC簽訂OPEC+的俄羅斯也獲邀派員出席,討論協調石油產量。受疫情影響,亞洲經已不再消耗那麼多的能源,例如中國的煉油廠在上個月就減少了約20%石油進口。

因此在會上,領導OPEC的沙特阿拉伯建議共同削減約每天100萬桶石油產量,其中要求俄羅斯的削減幅度最大,約為每天50萬桶。OPEC希望以此維持較高油價,俄羅斯卻不願意減產。有說俄羅斯希望油價保持低位,以挫傷美國頁岩油產業,又或正準備搶佔亞洲和全球石油需求更大份額。沙特隨即與俄羅斯展開價格戰,令石油每桶價格於3月初創下1991年波斯灣戰爭以來最大單日跌幅。

3月6日,OPEC與俄羅斯的石油減產談判破裂。(路透社)

石油界的蘋果

且不論狙擊一說是否屬實,無可否認的是,美國藉由頁岩油熱潮既達至能源自主,亦改變了能源市場和地緣政治的平衡。

頁岩被稱為「生油岩」(source rock),即在數以千萬億年時間內讓有機物轉化成石油和天然氣之處。傳統上普遍認為,只有當這些石油資源移往「儲油岩」(reservoir rock)層中才能被開採,因為那裏有相互連通的孔隙空間令石油和天然氣可以流動。換言之,鑽井到頁岩層只是浪費時間。

直到1998年,美國能源開發公司Mitchell Energy一名工程師使用了極高的水對化學物質和沙比例,來爆開沉積物。這新方法令提取過往商業上不可行的資源變得可能。這種稱為水力壓裂(hydraulic fracturing)或壓裂(fracking)的技術,早於1949年首次在富含石油和天然氣的美國俄克拉荷馬州商業化使用。把上述的混合物泵入油井內可在頁岩產生裂縫,從而有可能取得困在其中的石油或天然氣。另一項名為「水平鑽井」的技術進步,就在上世紀八十年代初出現,令油公司得以觸及地底深層的頁岩薄層。

兩者在本世紀初年結合,令頁岩中的緻密油(tight oil)得以開採。這種結合為美國頁岩油革命在本世紀第二個十年的發展奠定了基礎。美國頁岩油巨企EOG Resources前行政總裁Mark Papa回想,即使頁岩氣生產已成事實,但當年「行業準則」仍然覺得較小的天然氣分子可能可以穿過頁岩的微小孔隙,但較大的石油分子則無法:「如果你在2005年對1,000個行業高管進行調查,會有999人說你不能在頁岩進行商業石油開採,因為石油的碳氫化合物太大。」

(香港01製圖)

到2008年,美國頁岩業又有了一次躍進,不僅可以通過壓裂從岩石中釋放出小的天然氣分子,還可以在構成原油、更長的烴鏈上同樣有效。公司如EOG開始在北達科他州和德克薩斯州鑽挖和壓裂含原油和天然氣液體的頁岩,此後更傳播到阿根廷等國。EOG成功把技術創新變成可賺錢的生意,被石油業分析師Paul Sankey稱之為「石油界的蘋果」。

在頁岩鑽挖激增之前,美國原油產量自上世紀七十年代以來持續下降,令它容易受到價格衝擊的影響,例如1973年阿拉伯石油禁運後;還可令美國在制裁石油出口國委內瑞拉後,減少對美國本土影響,更使其幾十年來首次成為石油和煉製產品如汽油的淨出口國。美國商業數據研究服務供應商IHS Markit副主席Daniel Yergin回想:「十年前,能源獨立仍然是電視台深夜喜劇的笑話。」

在過去約十年間,美國憑着頁岩油佔據全球石油市場愈來愈大份額,頁岩油產量從每天不足100萬桶到目前約800萬桶,約佔全球石油產量的10%,並從能源進口國搖身一變成沙特和俄羅斯的競爭對手,更在2018年超越兩者成為全球最大原油生產國。

美國憑着頁岩油佔據全球石油市場愈來愈大份額,更在2018年超越兩者成為全球最大原油生產國。(路透社)

頁岩神話不再?

然而,受油價波動和各國大打油價戰的影響以外,美國頁岩熱潮似乎也隨着開探技術創新的停滯而放緩。投資銀行Evercore ISI的董事總經理James West表示:「我們已經接近達到最高產量,正在達到這些油井的物理頂峰。」雖然有些預測者認為頁岩油未來仍有許多年的增長,例如諮詢公司Rystad Energy估算,到2030年左右,頁岩油產量將達到每天約1,450萬桶的峰值。但愈來愈多的數據顯示,當初由技術精進所帶來的頁岩油氣產量增長正愈趨放緩。美國能源部的數據顯示,去年前六個月,美國的石油產量增長不足1%,明顯低於前年同期約7%的增長。

而且,較老的頁岩氣田所剩的石油可能少於最初估計的數額。據華爾街投行Raymond James的研究報告,在去年上半年,一般頁岩油井的前90天產量(即其產量最高的時期)相比2018年的平均值下跌了10%。 在北達科他州,業者Hess鑽挖的較新頁岩油井,石油產量也比過往少。據行業分析平台Shale Profile數據,去年開始採挖的新井,其頭五個月的平均產量,分別比2017年和2018年開始產油的油井低16%和12%。

愈來愈多的數據顯示,美國頁岩油氣產量增長放緩。圖為美國德州米德蘭市一頁岩油氣開採現場。(路透社)

Shale Profile的研究也顯示,自2017年底,北達科他州Bakken頁岩地區的油井生產力一直沒有提高。而在其他成熟的頁岩地區,例如南德克薩斯州的Eagle Ford,很多業者還發現所用的超大型油井每平方英尺產量也下跌了,表示有些業者鑽挖更大、更昂貴的油井,才能採集到同等份量的石油。EOG是其中之一,它於2017年第二季度開始生產的油井,在兩年後平均每平方英尺產生約30桶,低於它在2016年第二度於Eagle Ford開始產油的油井,兩年後每平方英尺產生約38桶。

有別於幾年前全球油價暴跌導致頁岩油產量下降,這些趨勢反映了美國頁岩油業開始面對一些生產局限。井位選擇是一大問題。《華爾街日報》記者Rebecca Elliot解釋:「近年來,生產商試圖在更緊密的距離間設置油井,以最大程度地利用面積開採油氣。但在某些情況下,他們發現這會損及每個井的產量。生產者會回頭增加他們鑽井之間的距離,結果是他們在這面積上整體擁有的鑽挖位置較少。」另一問題是,例如在生產頁岩油的二疊紀盆地(Permian Basin),運輸管道受容量限制。近年,二疊紀盆地的石油產量增長速度超過了管道容量擴充,造成瓶頸和價格降低,而當容量不足時,生產商只能通過鐵路或卡車運輸,又或不得不減慢生產速度。

難怪上月底美國油田服務巨頭斯倫貝謝(Schlumberger)行政總裁Olivier Le Peuch預期,美國今年的頁岩油每日產量將放緩至60萬至70萬桶;到2021年降至20萬桶,比2019年約100萬桶大幅下降。他在沙特首都利雅得一場會議中指出,除非新技術能降低成本,以吸引另一波投資,否則,美國頁岩油的增長應轉趨平坦,並不會回復到過去三至五年的擴張情況。

除全球油價暴跌導致頁岩油產量下降,美國頁岩油業開始面對生產上的局限。圖為水力壓裂服務公司ProPetro的行政總裁Dale Redman在施工設備旁談話。(路透社)

而其他國家想要複製美國的頁岩油熱潮,也不容易,即使是擁有全球最大頁岩氣可採儲量的中國(美國能源情報署EIA數據)。中石油(公司)去年9月底表示,四川盆地的長寧—威遠和太陽區塊中,已探明的頁岩氣地質儲量總計為7409.7億立方米。石油地質學家及中石油勘探開發研究院院長趙文智預期,到2035年,中國的頁岩氣產量將達到2,800億立方米,佔全國天然氣總產量23%。

但是,經過十多年的努力,中國尚未迎來頁岩油革命,仍在努力克服比起美國艱難得多的地質限制。新加坡國立大學能源研究所地質學家Philip Andrews-Speed向英國廣播公司(BBC)解釋:「中國頁岩氣的最佳產地是四川,但那裏的頁岩氣儲層埋藏深、斷層多,這讓技術難度和成本都增加了。」更深的油井就需要更多鑽挖、更多的水、沙和化學物來壓裂,卻沒有額外好處。中國自然資源部一位沒有具名的石油及天然氣官員則向路透社說:「中國的頁岩油滲透度非常低。換言之,每口井的產量非常低,很難符合經濟效益。」

而且,中國的頁岩地層較為散碎。中石化勘探分公司經理郭旭升形容:「美國頁岩儲集層就像一塊平板,形狀比較好,並均勻地埋在地面附近。而中國的頁岩儲集層,更像是一塊被擊碎踩爛的板塊。我們正在嘗試找出那些零散的儲藏,並盡最大努力探挖存量較大的頁岩層。」更糟的是,它們很多時會因為喜馬拉雅山脈與日本和菲律賓島鏈之間的大陸板塊緩慢碰撞,所造成地震斷層而被分開。因此,油井的水平距離必須更短,換言之,油公司必須鑽挖更多的井,以創造相同數量的壓裂空間。

中國擁有豐富的頁岩油氣藏量,但仍有許多問題尚待克服。圖為中石化重慶頁岩氣有限公司在開採作業。(新華社)

種種困難下,即使有豐富的頁岩油氣藏量和國家補貼,廈門大學能源經濟研究中心主任林伯強認為,這些難題仍未能使中國頁岩氣成為足夠有利可圖的生意,吸引私人資金:「投資還是很少,因為只有少數國營公司正在探索……技術進步還不夠快。」

至於沙特阿拉伯,也到近日才聲稱克服了另一個頁岩油開採傳統難題。沙特國營油企沙特阿美(Saudi Aramco)行政總裁Amin Nasser上月底對路透社說,將啟動美國境外最大的頁岩氣開發項目。他說,沙特阿美已經利用海水開發了水力壓裂技術,消除要在沙漠進行壓裂的障礙:「新的頁岩革命正在沙特發生……很多人說在美國以外的地方無法進行,因為水力壓裂要用大量的水,而我們的水並不豐富。但是我們正在使用海水。」他說,由於Jafurah油田靠近波斯灣海岸,因此相對容易取得海水,而在壓裂之前,必須先稍為處理。沙特阿美預計,此計劃可在2024年初開始產油,到2036年銷售用天然氣的每日產量可達約22億立方英尺。

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上文節錄自第206期《香港01》周報(2020年3月23日)《 技術與環保難題待解 頁岩油革命後繼無力?》。

更多周報文章︰【01周報專頁】

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