五分鐘瞭解美國頁岩油

#分享新生活#美國現在石油戰略的底氣之一是本土的頁岩油生產，什麼是頁岩氣與頁岩油？地理學告訴我們，當河流夾帶著沉積物流入大海，一層層的堆積在大陸架上，滄海桑田，這片大陸架受到重力或地球板塊運動的擠壓，在高溫高壓下被壓成了岩石，稱之為沉積岩，其中，一層層的節理分明，可一片片剝下來，像一張張書頁的，稱之為頁岩。頁岩層既然是古代沉積物堆疊成的，裡頭自然也有很多古代生物的化石，若沉積物中含有大量古代微生物，在造巖的過程中，有機物受到高溫高壓分解，就可能產生天然氣或是石油，蘊藏於頁岩層的裂縫與孔隙之中。圖說：考古學家一片片剝開頁岩找尋其中的化石。這些頁岩層中的天然氣與石油蘊藏量雖大，在過去卻被認為沒有開採價值，因為頁岩層一片一片的構造，讓鑽探者挖個洞只能採到一點點，直到水平鑽探與高水壓裂巖的技術成熟，才有了可便宜且大量開採頁岩中天然氣與石油的辦法。整個美國中西部在恐龍時代都是一片淺海，後來才浮上來成為陸地，可以想像整片美國中西部擁有大量的含油與含天然氣頁岩分佈，在應用開採新技術後，首先開創了天然氣的新紀元，美國的天然氣降到難以置信的新低價位，業內稱之為｢天然氣爆發｣、｢天然氣革命｣，這股天然氣就被稱為｢頁岩氣｣。圖說：北美含油、氣頁岩層分佈，資料來源EIA同一方法，也應用在開採頁岩層中的石油，得利於｢頁岩油｣，美國原油產量僅在2012年11月就可達到每天700萬桶的紀錄，而且產量還在持續上升，由於美國擁有大量含油頁岩層，｢頁岩油｣將對全球石油市場產生相當可觀的影響。何謂水平鑽探與高水壓裂巖？以往鑽油井都是垂直往下鑽，水平鑽探的技術是鑽到一定深度以後，鑽頭轉個彎，轉往橫向鑽探，這樣一來，可以鑽探不便於設立油井之處，比如說如果油礦在城市的正下方，就從旁邊的郊區打洞鑽探，再從地底轉彎過去；水平鑽探還能往四面八方伸展，因此能只在地表上打一個洞，卻在地底下橫向伸展鑽探很大一片地區。有了水平鑽探的技術，石油開採業想到藉此打破頁岩節理的辦法：往平行頁岩層的節理方向鑽進去以後，以成形炸藥垂直於鑽孔方向打洞，如此一來就能垂直打穿頁岩層節理，接下來，注入含有沙粒的高壓水，經鑽孔從打洞處灌入，水壓沿著頁岩層的節理讓頁岩一片片的裂開。下一步是把水抽回，當水抽出來時，水中沙粒卡住裂縫，使裂縫不會關閉，於是就留下密密麻麻的裂隙通道，讓整大塊岩層中的天然氣或石油都可以經由一個鑽孔開採出來。高水壓裂巖的技術也仍在持續進步中，許多以往用舊技術裂巖過的岩層，使用新技術重新裂巖，還能再取得更多天然氣或石油。美國頁岩油改變全球局勢頁岩油又大致分為兩種，一種是呈液態可流動的輕原油，可以直接經水平鑽探與高水壓裂巖採掘；較黏稠，或甚至近於固態的重原油，則需要注入高熱蒸汽，加熱攝氏500度，使它可流動後才能採掘出來。目前美國開採的頁岩油屬於前者。許多學者對頁岩油熱潮潑冷水，指出雖然北達科他州與蒙大拿州的巴肯頁岩層，與德州的鷹福特頁岩層，總共估計有7,000億桶原油藏量，科羅拉多州的綠河頁岩層更有高達2兆桶，不過其中大多是重原油。巴肯與鷹福特頁岩層之中只有1~2%是可開採的輕原油，綠河頁岩層更幾乎全都是重原油。但即使如此，頁岩油已經產生相當大的影響，石油輸出國組織(OPEC)密切注意美國頁岩油的發展，在2013年3月發表的報告中，預估美國頁岩油會導致對OPEC石油需求每日減少10萬桶之多，OPEC預期2013年全球對OPEC各國的石油需求為每日2970萬桶，少於2012年的3010萬桶，主要就是受到美國頁岩油的排擠。圖說：美國石油生產量預測，EIA受到頁岩油、氣大量生產，以及美國其他能源政策的影響，美國進口能源佔美國總能源需求的比例直線下降，2007年還佔29%，2011年只佔19%，EIA預估到2040年將僅佔9%，此外，頁岩氣將使美國自2016年起就成為天然氣出口國。美國即將從能源進口大國轉變成為能源自給國，甚至成為能源輸出國。這影響的不只是全球油價而已，整個全球的戰略局勢都將因此大地震，中東的重要性將下降，而美國將以大量且相對低價的本國能源加速製造業迴流的既定政策，以製造業出口美國為主要經濟模式的所有國家都將受到重大沖擊。頁岩油的環境影響頁岩油對美國的國家能源戰略來說是張超級王牌，不過環保團體則對頁岩油有諸多憂慮。首先，高水壓裂巖用過的水，會把地底的放射性物質與其他汙染物一起帶上來，這些水若沒有經過適當處理，會汙染環境，甚至可能汙染地下水。環保團體更擔心豐富的頁岩油，成為燃料後將加劇溫室效應，據估計，美國頁岩油若全數燃燒，產生的二氧化碳，將可能讓全球暖化攝氏2度。而頁岩油大量存在的事實，也可能降低人類對可再生能源的追求，減緩綠能技術的開發速度。