作者:张章 来源:中国科学报 发布时间:2014/12/9 10:59:02
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页岩革命能否扛起美国经济
最新研究质疑强劲天然气储量或为一厢情愿

使用水力压裂法的天然气井 图片来源:Jim Lo Scalzo/EPA/Alamy

随着企业计划尽可能快地开采天然气和大量出口,我们正将自己置于惨败的境地。

美国总统巴拉克·奥巴马在提到未来计划时,预见繁荣的美国经济在很大程度上依赖大规模的天然气开采。他在2012年国情咨文中指出:“我们的天然气储量能维持近百年。”

奥巴马的陈述折射出弥漫在该国的乐观情绪。这多亏水力压裂法,它能以相对较低的成本从名为页岩的细粒岩石中开采出天然气。在该国,“页岩革命”和“能源富裕”等词语充斥着董事会议室。

各个公司都在想象着天然气便宜且储量丰富。在未来20年,美国企业和电力生产商被希望能投入数亿美元建设依赖天然气的新工厂。而且,更多资金被计划用于开发输出设备,以便美国能将液态天然气运输到欧洲、亚洲和南美洲。

所有这些投资都基于这样一个预期,美国天然气生产能持续上涨数十年,与能源信息管理局(EIA)的预测相一致。该局局长Adam Sieminski去年表示:“对于天然气而言,EIA从未怀疑产量将能持续上涨到2040年。”

但是,对于该假设的详细调查发现,他们可能过度乐观了,部分原因是,政府的预测主要基于对页岩构造的粗糙研究。现在,研究人员更细致地分析了这些构造,并提出更保守的预测。他们认为,这些构造能提取天然气的“最有效点”相对较小。

参与该研究的得克萨斯大学石油与地理系统工程系主任Tad Patzek指出,这些结论是“坏消息”。他表示,随着企业计划尽可能快地开采天然气和大量出口,“我们正将自己置于惨败的境地”。

这产生的影响将不仅限于美国国内。如果美国天然气产量下降,将无法大量出口。希望停止开发本土页岩的国家可能需要重新考虑相关计划。“似乎如果美国以痛苦结局,也会影响世界其他地区的热情。”英国皇家国际事务研究所经济学家Paul Stevens说。

富有的石头

大部分信心来源于玛西拉页岩。这种岩石遍布西弗吉尼亚州、宾夕法尼亚州和纽约州。在植被繁茂的群山之下,天然气企业在过去数年间开凿了8000多口矿井,并且目前还在以每月100多口的速度增加。在改变方向之前,每个矿井都要延伸约2千米,然后曲折前进超过1千米穿过岩石。玛西拉页岩目前每年供应3.85亿立方米天然气,足以供应现在美国发电厂燃烧的一半天然气。

美国其余的天然气大部分来自其他3个页岩富集区:得克萨斯州的巴奈特、阿肯色州的费耶特维尔和跨越路易斯安那州和得克萨斯州边界的海内斯维尔。这“4大页岩富集区”共有3万多口矿井,产量占美国当前页岩天然气产量的2/3。

EIA并没有看到繁荣的到来,并始终低估页岩的天然气储量。但随着繁荣的出现,该机构大幅提高了其页岩气的长期预期。在EIA发布的《2014年度能源展望》中,“参考情景”指出,天然气价格将持续走高,但仍相对较低,并且直到2040年天然气产量将一直攀升。

EIA并未出版针对各富集区的预测,但在《自然》杂志刊登的文章中有所反映。在最新的“参考情景”预测中,4大富集区的产量将持续快速上扬,直到2020年,然后将在至少20年中保持稳定。

而石油企业分析师则提出了他们的页岩气预测结果,且结论与EIA的预测很接近。“EIA的展望已经接近成为共识。”华盛顿哥伦比亚特区战略与国际问题研究中心经济学家Guy Caruso说。但他们并未发布细节。得克萨斯农工大学地球科学家Ruud Weijermars表示,因此很难评价和讨论他们的假设和方法。行业和咨询研究与“同行评议领域完全不同”,他说。

为了提供严格和透明的天然气产量预测,得克萨斯大学12位地球科学家、石油工程师和经济学家组成的研究小组花费3年多时间进行了系统研究。Weijermars表示,这项工作是目前该领域“最具权威性的研究”。

如果天然气价格像EIA在2014年度报告中预测的那样,该研究小组预计4大页岩富集区产量将在2020年达到峰值,然后开始下降。到2030年,它们的产量将仅剩EIA预测的一半。甚至该机构最保守的预测也比该研究小组的结论高。“显然他们不同意EIA的结论。”Patzek说。

可供选择的未来

得克萨斯大学研究小组的低产量预计与一些使用更简单方法的独立研究不谋而合。Weijermars的研究、路易斯安那州立大学Mark Kaiser的研究和地质调查局退休地质学家David Hughes的研究都显示,如果按照EIA预测的那样增产,将需要在未来25年中持续增加钻井数量,而这可能导致无利可图。

一些企业的内部人员也对得克萨斯大学研究小组的预测结果印象深刻。奈宁联合公司石油和天然气分析师Richard Nehring表示,该研究团队的方法反映了“非常规资源评估应该如何做”。

Patzek表示,EIA的方法实际上是“凭经验的臆测”。但他和其他人都不愿太过落井下石。Patzek 说,EIA已经“利用手中的资源和时间线做到最好了”。该机构2014年的预算(覆盖所有类型能源的数据收集和预测工作)仅1.17亿美元,约相当于在海内斯维尔页岩上打12口天然气井的成本。Caruso 表示,EIA很好地利用了经费。“我总是感觉我们资金不足。而EIA被要求做的事情更多,钱却更少。”

Patzek也承认,页岩开发预测“非常困难和不确定”,部分原因是钻孔技术和方法在快速变化。在新的天然气富集区,企业仍在寻找最佳开采位置。而且,目前人们尚不清楚,天然气井间距离多少才不会相互影响。

而EIA的代表则为其预测结果进行了辩护,并认为两个结论之所以不同,是因为他们使用了不同的假设并囊括了诸多情景。“这两个模型研究都是有价值的,两者在诸多方面是互补的。”EIA石油与天然气勘探和开发分析小组组长John Staub说,“事实上,EIA合并了得克萨斯大学研究小组的一些意见。”

繁荣还是崩盘

得克萨斯大学研究小组成员仍在讨论其研究的影响。该研究联合领导者、地学家Scott Tinker相对乐观,他认为,该研究小组的预测是“保守的”,因此实际产量可能更高。他表示,4大页岩气富集区在未来几十年对该国的天然气贡献会相当大。

但Patzek则认为实际产量将会比该研究小组预测的更低。他认为天然气产量将在未来10年到达峰值,之后“将会迅速滑向另一边”。他说:“这也将是美国的‘梦醒时分’。”他预测天然气价格将大幅升高,并且美国应结束建造更多的以天然气为能源的工厂和交通工具,以免超过能源负载能力。“底线是,无论发生什么和如何发生,它都不可能对美国经济有利。”他说。

如果对于美国(能够利用取自数万口天然气井的数据)而言预测是困难的,那么那些天然气井更少的国家将面临更大的不确定性。EIA还接受先进资源国际公司(ARI)委托预测世界页岩的天然气潜在储量。2013年EIA得出的结论指出,全世界页岩可能储存着220万亿立方米的可开采天然气。

以目前的消耗量衡量——天然气提供了全球1/4的能源,这些天然气能满足65年的需求。但ARI的报告并没有陈述其预测的一系列不确定性,以及多少天然气是经济上可开采的。

这些数字“非常可疑”,Stevens表示:“有一部分人在肆意操纵数字”。ARI援引ARI对波兰的预测结论,该国预测有欧洲最大的页岩气储量。2011~2013年,ARI在其预测结论中将波兰最有前景的页岩气富集区减少了1/3,并表示一些勘探井的产量小于预期。同时,波兰地质研究所也制作了自己的报告,计算结果显示相同区域的天然气储存量可能不到ARI最初预测结果的1/10。

专家表示,如果美国的天然气供应枯竭速度快于预期,波兰等国也不可能出现自己的天然气繁荣景象。但迄今为止,人们对天然气时代仍持乐观态度。这也是一些能源专家所担忧的。“存在巨大的不确定性。问题是,人们总说‘只要给我一个数字’。数字,即使是错误的,也给人安慰。”Nehring说。(张章)

《中国科学报》 (2014-12-09 第3版 国际)
 
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