對於消費者而言,進入 21 世紀之後,油價的不斷上漲,已經不是什麼新鮮事了。國際原油油價從 2000 年的每桶 20 美元,一路在 2008 年創下每桶 140 美元的天價。雖然金融海嘯重創消費,讓油價短期回檔,但亦立刻回來 110 美元的水準。原本預期會繼續上看 200 美元的油價,卻在 2010 年之後回軟,甚至降至每桶 100 美元以下,其中最大的關鍵,就在於美國政府全力推動開採的頁岩油。

不同於傳統石油開採所使用的垂直鑽井,頁岩油的開採會利用水平鑽井的技術,從原本的豎井通路,開挖水平的油井,頁岩油開採設備較小,且機動性高,石油再運到煉油廠處理。

石油,是地殼變化之下,被岩層所包裹的有機物質,在高溫高壓的環境之中,長期變化所產生的物質。傳統石油的開採,大多是探勘穩固的岩層之間所韞藏的石油礦脈,透過鑽井的方式,將石油抽出,並進行精煉,成為各式汽油、柴油及石化產品。

水平鑽井及水力壓裂為關鍵技術

然而二戰之後,經濟快速成長、人口快速增加,人類對於石油的需求量呈現爆炸性成長,讓石油大量的消耗,韞藏豐富的石油礦脈快速的枯竭。各大石油公司被迫開採較為破碎岩層之中藏量較少的石油礦脈,使得開採的成本大幅提升、供給減少,是造成石油價格持續攀高的主因。

在金融海嘯之後,美國德州新興的頁岩油開採技術,為石油公司打開了新的道路。在原本探勘的過程之中,石油業界本已知道在結構細緻的頁岩岩層之間,亦韞含有總量豐富的原油。但是因為岩層太過細密,油質並不容易萃取,開發成本過高,因而作罷。

但是在德州所開採的新技術,運用了水平鑽井與水力壓裂的技術,解決了這個困難,讓頁岩岩層所韞藏的原油開採成為可能,讓人類多了一種藏量豐富的原油來源,解開了石油產業以及人類文明的燃眉之急。

不同於傳統石油開採所使用的垂直鑽井,頁岩油的開採會利用水平鑽井的技術,從原本的豎井通路,開挖水平的油井,以拓大開採密度。而在水平油井施工完成後,工程團隊會以高壓液體,灌入井中,利用龐大的壓力,破壞頁岩的層理,讓其中的原油得以曝露出來。在這些高壓液體之中,工程團隊會刻意混入一定份量的砂礫,其作用在液壓破壞了層理之後,趁隙卡住新開的裂痕,並在液體抽走時,撐住裂痕,避免新開的裂痕因為地殼的壓力而再次閉合,維持取油通路的暢通。而若是較為黏稠的原油,石油公司還必須以高溫蒸氣,降低原油的黏度,並將原油抽取出來,完成開採的動作。而在目前開採初期,大部份開採公司仍主力在易於抽取的輕原油部份。

傳統石油的開採,大多是探勘穩固的岩層之間所韞藏的石油礦脈,透過鑽井的方式,將石油抽出,並進行精煉,成為各式汽油、柴油及石化產品,而頁岩油的開採似乎讓石油石代仍有短暫的喘息空間。

頁岩油的開發成本每桶約為 40 美元,相較於中東 OPEC 組織每桶開發成本 2 美元而言,仍是高上不少。然而隨著中東油源的耗竭,每桶石油的銷售價格高達 100 美元,讓頁岩油的開發依舊具有龐大的利潤空間,因而讓美洲地區國家的開採意願大幅提升。而在金融海嘯之後,美國的經濟受到嚴重的打擊,而開發頁岩油,除了能在國際戰略上降低對於中東地區的依賴之外,亦能大幅提高開採地區的工作需求,提高就業率,提振經濟,因而讓美國政府大力推廣頁岩油的開發。時至 2012 年年底,美國石油的總產量,已因為頁岩油的開採,而達到每日 649 萬桶的水準。

頁岩油開採破除油價上衝 200 美元趨勢

就 2013 年 11 月中東產油國所組成 OPEC 石油輸出國組織所提出的年度報告中,亦首次承認了頁岩油產業對於 OPEC 組織的影響,並預估在 2018 年,美國與加拿大地區岩頁油的產出量將可以達到每日 490 萬桶,讓全球對於 OPEC 的需求量降低至 2,920 萬桶,而美國更有可能在 2017 年超越沙烏地阿拉伯,成為全球最大的產油國,其影響之大,亦是近年來石油價格可以相對平穩的主要原因。

而事實上,對於全球能源的需求而言,與頁岩油開採技術相似的頁岩氣,對於全球能源產業的影響更是巨大。頁岩氣由於是以氣態儲存在頁岩地層之中,其開發較頁岩油來得容易,而儲量更是大。而對於眾多以天然氣做為暖氣燃料的國家而言,天然氣的充份供應,對於經濟的影響更大。在頁岩氣成功開發以來,全球天然氣的價格所受影響更大於石油,呈現轉折向下的趨勢,也改變了全球油源需求的版圖。使用天然氣或液化石油氣的車種,仍因為基礎建設的關係,未能普及,對於汽車產業的影響,便沒有頁岩油來得重要。

頁岩油的成功開採,雖然解決了石油缺乏的燃眉之急,但是其仍是耗竭性的能源,對於人類石油的耗盡的年限,僅能往後推延數十年,並無法徹底解決石化燃料終究會用盡的問題。

以美國市場為例,頁岩油的順利開採,加上美國經濟的復甦,讓美國市場對於耗油大型車輛的購買,若前幾年那般低迷。以 Ford F-Series 卡車而言,2013 年前 9 個月的銷售量就較 2012 年同期成長 20%,而 Prius 的銷售量則僅能維持持平的狀況。

而放眼未來,頁岩油的開採,仍是極將是熱門的產業,因為就岩頁油產業的估計,澳洲、中國、俄羅斯等,都有大量的頁岩油韞藏量,據估計,全球目前頁岩油的韞藏量約有 8 兆桶,若善加開發,將有極大的產值可以期待。而近年美國亦透過所掌握的頁岩油開採技術做為籌碼,與需求能源孔急的中國進行談判,以換取美國與中國配合上各方面的政治利益。

廣  告

然而,頁岩油的成功開採,雖然解決了石油缺乏的燃眉之急,但是其仍是耗竭性的能源,對於人類石油的耗盡的年限,僅能往後推延數十年,並無法徹底解決石化燃料終究會用盡的問題。而所使用的水力裂解技術,對於地層的破壞,是否會有長遠的負面影響,目前仍有爭議;而所使用高壓液體內複雜的化學成份,對於環境亦會有破壞之虞;而從細小空間擷取出來的頁岩油,單一油井所以抽取的油量較少,較傳統大型油井易於枯竭,需要持續鑽探新井開採等,都是目前頁岩油開採中所出現的負面議題與利空因素。

整體而言,對於人類能源的解決之道,仍應是利用頁岩油開採所換來數十年的喘息空間,全力發展替代能源的開發與應用,才是終極之道。因此相信在未來數十年前,汽車產業對於替代能源開發的計劃亦將持續投入大量的資源,並將實用化的技術盡可能壓低,以便能以妥善的準備,等待新世代能源應用的到來。