頁巖氣神話破滅？
作者 / 梅森· 英曼
在未來的幾十年中，美國希望依靠充足的天然氣供應(yīng)助力經(jīng)濟復(fù)蘇，但這可能會成為泡影
當(dāng)美國總統(tǒng)奧巴馬談到未來時認(rèn)為，美國經(jīng)濟將會繁榮發(fā)展，而這很大程度上得益于美國巨大的天然氣儲量。在2012年國情咨文中，他甚至宣布：“我們擁有足夠美國使用100年的天然氣儲量?！?/p>
奧巴馬的言論反映了美國國內(nèi)普遍存在的樂觀情緒。這一切都要歸功于水力壓裂法(hydraulic fracturing)，該方法能夠以較低成本從頁巖(一種細(xì)粒沉積巖)中開采出天然氣。美國上下，諸如“頁巖革命”和“資源富足”這樣的詞語一直回響在各大公司的董事會上。
這些企業(yè)為廉價且數(shù)量可觀的天然氣預(yù)言投下了巨額賭注。預(yù)計在未來20年中，美國工業(yè)和電力生產(chǎn)商在天然氣計劃中注資上千億美元。另有數(shù)十億美元會被投入到出口設(shè)備的建設(shè)中，這將使美國有能力向歐洲、亞洲和南美洲等地輸出液化天然氣。
所有的資金投入都依賴天然氣產(chǎn)量能像美國能源部能源信息管理局(EIA)所預(yù)期的那樣，整個行業(yè)會在未來數(shù)十年實現(xiàn)持續(xù)增長。EIA 行政主管亞當(dāng)·賽敏斯基(Adam Siemin ski)2014年宣布：“EIA 毫不懷疑，天然氣產(chǎn)量攀升的勢頭將持續(xù)到2040年以后。”
但是，仔細(xì)分析這恢弘預(yù)言背后的假設(shè)，會發(fā)現(xiàn)這種預(yù)期可能有些盲目樂觀。
悲觀與樂觀
美國政府對天然氣開采的預(yù)期是基于對主要頁巖氣地層或頁巖氣產(chǎn)區(qū)的粗略研究。目前，研究人員對這些層位進行過細(xì)致的分析，隨后發(fā)布了更加保守的預(yù)估。計算表明，在這類層位中“最佳開采點”(sweetspots，能夠獲利的油氣開采點)存在的數(shù)量比預(yù)期要少。
作為深入預(yù)估天然氣產(chǎn)量項目的成員之一，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校石油與地球系統(tǒng)工程學(xué)院院長塔德·帕策克(TadPatzek) 表示，這樣的結(jié)果可謂“噩耗”。眼前，石油公司正在不遺余力地快速度開采和出口大量頁巖氣，但“我們正將自己置身于一場巨大的失利之中”。
這件事產(chǎn)生的影響已經(jīng)遠遠超出了美國本土。如果美國天然氣產(chǎn)量下跌，向海外大規(guī)模出口的計劃將會擱淺，其他希望開發(fā)本國頁巖層的國家也將重新考慮該計劃?！叭绻搸r氣的開采在美國出現(xiàn)敗象，勢必會對世界其他國家的熱情造成打擊?！被始覈H事務(wù)研究所的經(jīng)濟學(xué)家保羅·史蒂文斯說。
一開始人們普遍對天然氣的前景表示悲觀。直到5年前，這樣的觀點才發(fā)生了劇烈變化，人們開始認(rèn)為天然氣的儲量很豐富。整個上世紀(jì)90年代，美國的天然氣產(chǎn)量持續(xù)走高。由于天然氣為美國提供了四分之一的能源，如果產(chǎn)量下降，人們擔(dān)心美國將不得不依靠進口。通過收集能源相關(guān)的數(shù)據(jù)，EIA在2008年時為美國的能源前景做出了預(yù)估：在未來數(shù)十年內(nèi)美國天然氣的產(chǎn)量將保持平穩(wěn)。
然而，頁巖氣的爆發(fā)讓人們大吃一驚。頁巖氣主要依靠的開采技術(shù)在幾十年前就存在了，但當(dāng)時天然氣的價格低廉，用水力裂壓技術(shù)開采頁巖氣的費用過高。到了21世紀(jì)，天然氣價格的持續(xù)走高，才促使很多公司使用這項技術(shù)開采頁巖氣。由于使用了這項鉆井技術(shù)，美國天然氣產(chǎn)量達到了歷史頂峰，使美國重新獲得在幾十年前就榮獲的頭銜——世界上最大的天然氣生產(chǎn)國。
天價的巖石
美國的天然氣生產(chǎn)主要得益于橫跨西弗吉尼亞、賓夕法尼亞和紐約的馬塞勒斯(Marcellus)頁巖層。在過去幾年中，各公司在森林覆蓋的群山中打了8000多口深井，目前仍以每月100多口井的速度增加。在進入頁巖層前，每口井先垂直下探2000 余米，后在頁巖層中側(cè)向延伸1000多米。馬塞勒斯頁巖層每天能提供3.85億立方米的頁巖氣，能夠為美國的發(fā)電廠提供一半以上的天然氣消耗量。還有很大一部分的美國天然氣供應(yīng)來自其他三大產(chǎn)區(qū)——位于得克薩斯州的巴奈特(Barnett)、阿拉斯加州的費耶特維爾(Fayetteville)以及跨越路易斯安那州和得克薩斯州邊界的海內(nèi)斯威爾(Haynesville)。這四大產(chǎn)區(qū)共計有3萬多口鉆井，產(chǎn)量占到美國頁巖氣總產(chǎn)量的三分之二。
和其他機構(gòu)一樣，EIA并沒有預(yù)見爆發(fā)已經(jīng)到來，而且一如既往地低估頁巖氣的產(chǎn)量。但是，隨著頁巖氣產(chǎn)量劇增的事實逐漸浮現(xiàn)，該機構(gòu)大幅上調(diào)了頁巖氣產(chǎn)量的長期預(yù)測。
EIA 并未針對幾大不同的產(chǎn)區(qū)單獨發(fā)表產(chǎn)量預(yù)估，但是已把整體預(yù)估透露給了《自然》雜志。在最新的預(yù)估中，美國四大頁巖區(qū)的產(chǎn)量會持續(xù)增加，直到2020年，之后20年產(chǎn)量趨于穩(wěn)定。其余頁巖區(qū)產(chǎn)量會持續(xù)增長到2040年。
石油行業(yè)分析師有他們自己的預(yù)估，但通常低于EIA的預(yù)估。經(jīng)濟學(xué)家蓋伊·卡魯索(Guy Caruso)之前擔(dān)任過EIA 主管，目前就職于華盛頓州的戰(zhàn)略與國際問題研究中心。他說：“EIA的預(yù)估相當(dāng)接近共識?！?/p>
得克薩斯州農(nóng)工大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家呂德·韋杰馬斯(Ruud Weijermars)卻認(rèn)為，這些咨詢公司很少發(fā)布他們預(yù)估背后的細(xì)節(jié)，使其假設(shè)和方法難以被評估和討論。他表示，與工業(yè)和咨詢機構(gòu)相比，科學(xué)界中主流的同行評議機制與之截然不同。
“致命”的精細(xì)度
為了提供準(zhǔn)確透明的頁巖氣產(chǎn)量預(yù)估，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的石油工程師和經(jīng)濟學(xué)家們組成了一個研究小組，花費了3 年時間系統(tǒng)地研究主要頁巖層。這項研究獲得了紐約市阿爾弗雷德 · P . 斯隆基金(Alfred P. Sloan Foundation)150 萬美元的資助，其成果將逐步在學(xué)術(shù)雜志和會議上發(fā)表。韋杰馬斯評論說，這是目前為止該領(lǐng)域中最權(quán)威的工作。
如果天然氣價格按照EIA 在2014年度報告中預(yù)估的那樣發(fā)展，得克薩斯州研究小組預(yù)計，四大頁巖產(chǎn)區(qū)的頁巖氣產(chǎn)量在2020年達到頂峰，之后逐漸下降。到2030年，它們最多只能達到EIA 預(yù)估產(chǎn)量的一半。
而且，即使EIA的保守估計也高出該研究小組的預(yù)估。帕策克說：“得克薩斯州研究小組明顯不同意EIA的預(yù)估結(jié)果?！钡每怂_斯州研究小組和EIA預(yù)估的最大不同在于，兩份評估采用了不同的精細(xì)度。EIA按照區(qū)塊對每個頁巖層進行劃分，然后計算該地區(qū)的平均產(chǎn)能。但很多區(qū)縣超過1000平方公里，足夠容納上千口鉆井。
與之不同的是，得克薩斯州研究小組把每個產(chǎn)區(qū)以2.6平方公里為單位進行劃分，比EIA的分辨率高了20倍。分辨率十分關(guān)鍵，因為每個區(qū)塊都有最佳開采點，該點可以產(chǎn)出大量頁巖氣，而其他很多地區(qū)的鉆井產(chǎn)能較低。油氣公司首先會選擇最佳開采點，因此之后鉆探的鉆井，產(chǎn)能會低于當(dāng)前的鉆井。然而目前為止，EIA的預(yù)估模型都假設(shè)在某一區(qū)域內(nèi)，未來的鉆井產(chǎn)能至少和當(dāng)前的持平。
帕策克說：“正是由于這種預(yù)估方式導(dǎo)致了他們的結(jié)果過于樂觀?！钡每怂_斯州研究小組進行高分辨率研究，會使模型將最佳開采點與邊緣地區(qū)分開。該研究項目的合作首席、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的地質(zhì)學(xué)家斯科特· 廷克(Scott Tinker)說：“相比過去，我們能更好地預(yù)估產(chǎn)量的未來趨勢。”
得克薩斯州研究小組和EIA 研究的另一個不同之處在于，如何預(yù)估不同產(chǎn)區(qū)的鉆井總數(shù)。EIA 并未明確公布這一數(shù)字，但似乎預(yù)估的鉆井?dāng)?shù)目要比得克薩斯州研究小組的多。因為得克薩斯州研究小組會排除一些不適合鉆井的地區(qū)，例如湖泊和大城市的所在地。預(yù)估之所以采取這樣的形式來模擬現(xiàn)實，主要是因為得克薩斯州研究組的成員們都是石油工業(yè)的長期從業(yè)者，有豐富的經(jīng)驗。
爭議不斷
還有一些使用更簡單方法進行的獨立研究，其結(jié)論也與得克薩斯州研究小組的預(yù)估吻合。路易斯安那州立大學(xué)的韋杰馬斯和馬克· 凱澤，以及加拿大地質(zhì)調(diào)查局的地質(zhì)學(xué)家戴維·休斯的研究成果都表明，如果像EIA 預(yù)估的那樣增加產(chǎn)量，需要在接下來的25年中大量、持續(xù)地增加鉆井?dāng)?shù)目，但這樣操作很難盈利。
一些業(yè)內(nèi)人士對得克薩斯州研究小組的評估結(jié)果印象深刻。位于科羅拉多泉的內(nèi)林聯(lián)合公司經(jīng)營石油和天然氣領(lǐng)域中廣泛使用的數(shù)據(jù)庫，其中一位油氣分析師這樣說，非常規(guī)資源評估就應(yīng)該按照得克薩斯州研究小組的方法來做。
帕策克說，EIA的方法是“有根據(jù)的猜測”，但卻難以接受。他還說，EIA憑借他們擁有的時間和資源，已經(jīng)做到了最好。
2014年，EIA做所有能源類型的數(shù)據(jù)收集和預(yù)估的預(yù)算只有1.17 億美元，僅相當(dāng)于在海內(nèi)斯威爾頁巖區(qū)打12口鉆井的花費?？斔髡f，EIA 的預(yù)估是“物有所值”的，但我總感覺我們資金不足，EIA 要做越來越多的事，經(jīng)費卻越來越少。帕策克承認(rèn)，預(yù)估頁巖氣產(chǎn)量很難，而且很不確定，一部分原因在于技術(shù)和鉆探方法正在迅速發(fā)展。在新的頁巖層，公司仍在尋找最佳開采點。而且，在井與井能夠互相產(chǎn)生明顯影響之前，這些井到底能以一個什么樣的密度布局，也一直是難題。
EIA的代表認(rèn)同這份評估，并表示他們不應(yīng)該將其與得州研究小組的研究成果相比，因為各自采用了不同的假設(shè)和不同的情況。EIA 石油與天然氣勘探和生產(chǎn)分析工作組的領(lǐng)導(dǎo)，約翰·斯陶布說：“兩種模型各有所長，在很多方面也能形成互補，事實上，EIA 已經(jīng)綜合了得克薩斯大學(xué)工作組的觀點?！?/p>
10月14日，在線發(fā)表的一份工作論文中，兩名EIA分析師承認(rèn)，到目前為止，該機構(gòu)的方法存在問題。他們認(rèn)為最好能夠利用高分辨率地質(zhì)圖來預(yù)估，以得州研究小組為例，認(rèn)為其模型在描述最佳開采點時可以提高預(yù)估準(zhǔn)確度。該論文發(fā)表了一份免責(zé)聲明，聲稱作者的觀點并不代表EIA的分析師，而在2015年，該機構(gòu)將計劃按照上述原則運用新方法預(yù)估馬塞勒斯頁巖的產(chǎn)量。
圓夢還是破夢
對于自己的研究結(jié)果和指示意義，得克薩斯州研究團隊的成員們?nèi)誀幷摬恍?。廷克比較樂觀，認(rèn)為研究團隊的結(jié)論過于保守，實際產(chǎn)量可能高于估計值。他表示，四大頁巖氣產(chǎn)區(qū)將會對“美國未來幾十年的天然氣產(chǎn)量做出巨大的貢獻。而且，這已經(jīng)為我們爭取了很多時間。”
而帕策克則認(rèn)為，實際的天然氣產(chǎn)量將會低于研究小組的預(yù)估結(jié)果。他談到頁巖氣的產(chǎn)量將會在未來十年左右達到頂峰，之后“將會出現(xiàn)急速下降”。他還表示，“到那時，整個美國將會驚醒，發(fā)現(xiàn)這一切不過是南柯一夢”。帕策克預(yù)計天然氣價格會迅速升高，隨之而來的是，美國將會因過多以天然氣為能源的工業(yè)計劃而不堪重負(fù)，面臨同樣險境的還有以天然氣驅(qū)動的機動車系統(tǒng)。他說：“無論如何，都會對美國的經(jīng)濟造成不利影響?！?/p>
美國能夠依據(jù)來自上萬口頁巖氣鉆井的數(shù)據(jù)做出預(yù)估。如果對于美國來說，預(yù)估尚且如此困難，那么對于那些擁有更少鉆井的國家，不確定性就更大。EIA已經(jīng)委托美國國際先進能源公司(ARI)對全球頁巖氣潛力進行評價。2013 年公布的結(jié)果顯示，全球頁巖層已探明的天然氣儲量總計可達220萬億立方米。以現(xiàn)今消耗速率估算——天然氣對全球能源的貢獻占總體四分之一——將能提供65年的能源供給。然而，ARI 的報告并未提及這項評估的不確定性，以及從經(jīng)濟角度考慮，可開采的天然氣總量如何。
史蒂文斯認(rèn)為，這樣的估算“非常值得懷疑，而且有跟風(fēng)的嫌疑”。他以ARI對波蘭的評估為例：當(dāng)時預(yù)計波蘭擁有歐洲最大的頁巖氣儲量，而在2011~2013年，ARI把波蘭最有前景地區(qū)的頁巖氣儲量預(yù)期值調(diào)低了三分之一，也就是說，該區(qū)一些試井的產(chǎn)量低于預(yù)期。與此同時，波蘭地質(zhì)研究所開展了自己的研究，計算結(jié)果表明，相同地區(qū)的天然氣儲量不足于ARI最初預(yù)估的十分之一。
專家表示，如果美國天然氣供應(yīng)的枯竭速度比預(yù)期更快，或者環(huán)保主義者的反對呼聲更高，那么對于類似波蘭這樣的國家來說，頁巖繁榮將難以實現(xiàn)。
尤其在美國，對頁巖氣的樂觀情緒依然占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，一些能源專家非常擔(dān)心。內(nèi)林還說：“這里面存在著巨大的不確定性。而人們總是說‘請給我一個數(shù)字’。僅僅是數(shù)字，即使是有問題的，也比不確定更讓人感到寬
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