环球今亮点!《能源超限战》连载108:“页岩革命” 重开新猷(二)

2023-02-11 13:33:43    来源:陈思进    

(思进注:因俄乌冲突,虽然快一年了,能源问题依然几乎每天刷屏,各类分析更是众说纷纭,注意到有些分析是事实的陈述、逻辑自洽;不过,好些判断则可能失之偏颇。恰好在近10年前由我策划,和庞忠甲先生合著的《能源超限战》(2016年06月01日出版)分析了能源问题的方方面面,特别是结论点出:“人与动物的差别不在于对工具的利用,更在于对能源的利用。一直以来,能源危机之说虚虚实实。石油和矿物燃料告罄有日,而新能源尤其是非常规油气资源的发展,却使得当代能源危机成为一个伪命题”……现在看来毫不过时,那就从07月06日开始,特选摘其中部分内容,和大家分享……)

美国“页岩革命”成功,能源独立百年无虞

(接上)从卡特政府开始,历届美国政府都拨巨款支持开发清洁、高效和综合利用煤炭的“清洁煤”(Clean Coal)计划,已经掌握了以“整体煤气化联合循环”(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)为代表的大规模“清洁煤发电”商用化技术手段;但在国际环保人士提出限制“温室效应”要求后,面临排气中二氧化碳储存和处理的难题。


(资料图)

另一支柱为核能(裂变)发电,现占全球发电量的15%。目下普遍使用的原料铀-235天然资源有限,按当前耗量计,只够维持五十年左右。若发展运用增殖反应堆技术,则可进一步扩大利用铀和钍的资源,使得核裂变能的资源成倍增加。

核能是一种无污染排放物的清洁能源,但一旦放射性外泄,后果极其严重,放射性废料处理也是难题,于是成为环保界众矢之的;更且增殖堆衍生物能用于制造核武器;涉及政治敏感的高度禁忌,以致多年来核电事业阻碍重重,发展停滞,甚至倒退。2012年3月日本福岛核电站事故以来,尤有举世闻核色变之势。虽然中国和日本等仍然坚持发展核电,但许多国家出现了大转向。德国宣布2022年前全部关闭核电站,瑞士计划在2034年前全面放弃核电,意大利进行公投之后也表示弃核。美国则放缓了核电建设步伐,原拟新建30座核电站的计划,前景变得很不明朗。

“页岩革命”悄然来临

在这种阴云笼罩的历史性能源困境中,最近美国悄然降临的一场油气“页岩革命”带来了巨变,使得几将沦为“夕阳工业”的石油天然气行业浴火重生,前程光明,“长命百岁”。

如今,常规石油天然气资源已知储量将在不到半世纪的时间内告罄,增储增产难度越来越大;但是世界上还有大量非常规油气(Unconventional Petroleum)资源。人们没有理由让这些储量丰富的资源继续“沉睡”。

目前对于非常规油气资源尚无明确定义,只是一种约定俗成的叫法,指的是在目前技术条件下不能采出,或采出不具经济效益的石油和天然气资源,一般说来包括页岩油气、致密和超致密砂岩油气、超重(稠)油、沥青砂岩、煤层气、水溶气、天然气水合物等。这类资源早在一百多年前年就已陆续发现,但由于开采成本极高,开发利用非常缓慢。

上世纪七十年代石油危机爆发后,美国主要的石油公司曾经纷纷投入巨资进行页岩油、气提炼的尝试,但均以成本过高,不具备经济可行性而告终。直到八年前这个行业还被广泛视为没落无望。

页岩(Shale)是泥质沉积物经成岩作用后固结而成的岩石,呈薄页状或薄片层状,结构比较致密坚硬,根据其混入物的成分,可分成许多类别,多用作建筑材料。其中一些含有碳氢等可燃有机质的页岩,包括分布在沉积盆地的所谓“烃源岩”,常常发育生成相当于天然气的页岩气,和相当于轻质原油的“页岩油”(亦称致密油,Tight Oil),以游离或吸附状态存在于内部细微的裂缝、孔隙等储集空间;可以通过储层压裂工艺开采出来,成为非常规的天然气和石油。

在形形色色的页岩当中,有一种油页岩(Oil Shale)又称油母页岩,是含有固体可燃有机质的高灰分(达40%以上)的细粒沉积岩,除单独成藏外,还经常与煤形成伴生矿藏;经热解、加氢或热液溶解作用,可提炼得到的一种相当于重质原油的页岩油,或称人造石油。

现在人们常说的页岩油,实际上包括上述两种不同类型(轻质油和重质油),且经由不同方法制取(冷态压裂和低温干馏)的非常规原油。

多年来,美国政府实施了一系列鼓励能源储备、替代能源技术开发和商业化等方面的信贷优惠、税收激励和补贴政策。这些政策有效促进了油气页岩领域涵盖资源、地质、压裂、干馏、燃烧、环保、水供应等多方面的技术关键出现了重要突破。

其中具有核心地位的突破,是发展成功“液压破碎法”的新技术,利用高压将液体打穿岩层,深度可达一英里以上,从而在经济可行条件下从页岩获得天然气和石油。

在大力推进页岩油气开发的同时,美国联邦政府以及州政府在环境保护方面出台了一系列法律法规,这些措施涵盖了开发的全过程:从勘探、钻井、生产、废水处理,以至旧井遗弃与封存,严密、细致有效地保障了美国油气页岩发展过程中的环境保护。虽然环保人士仍有诸多质疑,以至诉讼不绝,但事实证明关键问题均在可控范围之内,不至于成为发展障碍。

美国初步探明可开采页岩气资源逾24万亿立方米,居世界第二位,将近美国常规天然气可采储量的3倍。美国也是全球已知油页岩资源最多的国家,成藏条件优越,折合页岩油3036亿吨,(约75%集中在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州),占全球总量70%以上;其中可采储量在700至1500亿吨之间,即便按低位700亿吨计,等于美国常规石油可采储量26.2亿吨的26倍,相当于世界第一富油国沙特阿拉伯的365亿吨的近两倍。按照美国目前的能耗量,这些页岩油够用一个世纪。(待续)

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