21世纪的石油替代能源

新时代 21世纪的石油替代能源

“石油何时会耗尽?”几十年来,这一疑问一直受到专家们的关注,但仍然没有明确的答案。在过去的半个世纪里,人们曾预测剩余石油储备只能再坚持15年,但15年过后石油也并未耗尽。

马里恩·金·哈伯特(Marion King Hubbert)首次提出了石油峰值的概念,他来自壳牌公司研究实验室,该实验室位于休斯顿。1956年,马里恩发表了一篇关于石油供应枯竭引发核能源潜能的文章,并在其中提出了“石油峰值”这一术语,该词也称作哈伯特峰值。他预测道,美国的石油总产量将在1965年(最有可能出现)与1970年(最晚出现)之间达到峰值。

事实也正如哈波特所预测的那样,而他本人也因此出名。1973年,因美国对以色列提供了救济,阿拉伯石油输出国组织停止向其输送石油,1979年的伊朗革命也加剧了石油危机。石油危机导致油价暴跌,而时任美国总统罗纳德·里根(Ronald Reagan)、英国首相玛格丽特·撒切尔(Margaret Thatcher)采取的重大改革以及苏联解体则使市场开始复苏。

然而,以下事件则揭示出哈伯特的判断失误,因为他并没有考虑到科技的进步:自90年代以来,得益于大陆架深水、页岩气开采以及加拿大烃类化合物的相关新技术,美国石油产量开始增长。如今,美国石油产量即将达到第二次峰值,美国成为石油出口国也指日可待。由于第二次峰值即将出现,乐观人士相信未来还会有第三次、第四次等多次峰值,可见石油枯竭问题显得有些捕风捉影。

石油产自油田。目前的已知油田约有4.5~7万块。其中,25个大油田提供了全球四分之一的石油产量(最大的陆上油田加瓦尔(Gavar)位于沙特阿拉伯境内,为全球提供了7%的石油产量)。其他几百块油田也提供了四分之一的产量,石油总储量为5亿桶。地球上所有的大油田显然都已被发现,北极和南极或许还有未被发现的大油田,因为这两个地区的地质勘探条件比起德克萨斯州或阿拉伯半岛要恶劣得多。这意味着近年来新发现的石油储备能为已探明储量提供的盈余变少,且探明储量也在逐渐减少。在当前的价格水平与技术水平下,这些储量的主要部分尚且无法开采出来。

探井中出现井喷,输油管道架起,商业石油开采就此开始,可使石油产量实现迅速增长。

商业开采可以持续三到十年。随后采出量达到峰值,并可维持两到三年的峰值水平——持续时间取决于储层压降的速度。当石油开采量下降到临界水平,产量便开始递减,不过减速要低于产量峰值之后的增速(每年10~15%的增长)。这种一次采油可开采出地层中10~30%的石油储量。下一步就是注水,注水可对油田产生压力,从而增加石油产量。此阶段可开采出大约30~50%的石油储量。第三步则需要一些额外投入:添加表面活性剂、现场注气或使用细菌、加热石油。此阶段有时可将开采率提升至70~80%,但由于收益性问题,这些方法并不常用:它们目前只能贡献出全球1.5%的石油产量。通常情况下,这些油田在储量剩余65%时就停工了。

页岩油的现状更糟:产量没有增长,且开采之初就达到了峰值。因此页岩油消耗得更快,另外水力压裂也严重阻碍了剩余储量的开采。剩余的储量之所以很难开采,原因不在于缺少油层压力,而是地层破裂。页岩油的快速消耗导致成本增加,因为需要钻探更多的油井,架设更长的输油管道,并减少开采量。

所有的油井、油田或是全球石油生产都可以采用类似方案(快速增长、峰值、小幅度下降),且此方案已用于储量估值工作。