天然氣谷底翻身


  如果你想了解頁岩革命的源頭,從達拉斯走35E號州際公路出城,向北四十英里,然後下匝道駛往小鎮龐德(Ponder)。經過飼料店、白色水塔、一個指向牛仔教堂的路標和已經關門大吉的甜甜圈店,再開四英里,就進到人口約四百人的德州小鎮迪許(Dish)。你會碰上一道鐵絲網籬笆,圍繞一堆油管,附一組爬梯,你就到了——格里芬四號天然氣井。籬笆上的告示牌說明日期——一九九八年開挖。

  那並非真的是鑽井的好時機,因為亞洲金融危機和隨之而來的全球經濟恐慌,石油和天然氣價格重挫,但格里芬四號井帶來始料未及的變化。

  這口井主要以標準技術開採,但也採用實驗性新方法,儘管外界有相當多的質疑。在此奮戰的一小群人認為,有方法可從緻密頁岩層抽取天然氣,使商業開採有利可圖——儘管石油工程的教科書表示不可行,但他們的老闆喬治.密歇爾(George P. Mitchell)最堅定不移。

  要理解他的強烈信念,必須先了解通向格里芬四號井的道路,其實始於更早之前,在希臘伯羅奔尼撒半島的一個小村莊。

  一九○一年,一個不識字的二十歲牧羊人薩瓦斯.帕拉斯克沃普洛斯(Savvas Paraskevo-poulos)決定,脫貧的唯一方法是移民美國。抵達德州加爾維斯頓(Galveston)時,他已改名麥可.密歇爾(Mike Mitchell)。他後來開了一家洗衣店和擦鞋店,勉強養家活口。他的兒子喬治就讀德州農工大學,主修地理和新設學科石油工程學。喬治很窮,那是大蕭條時期。為了付學費,他向其他學生賣糖果和文具、做侍應生,收錢替他們修改衣服。他也是網球校隊隊長,在班上的成績名列前茅。

  二戰結束後,喬治.密歇爾不想再為別人工作。他找了兩個合夥人,在休士頓一家藥局的樓上設立一間小辦公室,以地理學家的身分提供諮詢。雖然波折不斷,但是到了一九七○年代,他已經建立規模可觀的油氣公司。他有一個罕見的癖好,偏愛天然氣勝過石油。

  大約在一九七二年,他偶然看到環保團體「羅馬俱樂部」(Club of Rome)出版的新書《成長的極限》(The Limits to Growth),預言世界很快會人口過多,將天然資源消耗殆盡。他很感興趣,愈加注意環保議題。天然氣比燃煤乾淨,開始成為他的理念,不僅僅是一門生意而已。有時候,他會打電話斥責那些為煤說好話的人。

  受到新環保理念的驅動,他打造一個完全不同的事業——在休士頓北邊創建一個種植很多樹、有造景、面積四十四平方英里、規劃完善的社區,叫做伍德蘭茲(The Woodlands)。這裡的廣告口號是「林深居處」(如今人口逾十萬)。密歇爾參與決策 ,連花床和樹木等細節都不放過,並在此放生野火雞(直到其中一隻遭射殺為止)。01

  然而,他未能忘情能源事業。他碰上一個大難題,密歇爾能源公司(Mitchell Energy)簽下合約,要提供芝加哥一○%的天然氣,但支持該合約的氣田蘊藏量正在下滑。適逢此時,密歇爾偶然發現一個可能的解決方案。

  一九八一年,他恰巧讀到一位地理學家同業的期刊文章草稿。那篇文章提出一個與地理學和石油工程課堂所學背道而馳的假設,表示可從地底深處非常堅硬的岩石層——比混凝土還硬——商業開採天然氣。這就是源岩(source rock),有機物質被「烹製」數百萬年,並轉換為石油和天然氣的「廚房」。根據教科書,石油和天然氣會移至儲集層(reservoir),可從那裡開採。

  當時大家都認為石油和天然可能在頁岩裡,但因為不能流過結構緻密的岩石,無法進行商業開採,這篇文章卻有不同看法。為芝加哥合約憂心忡忡的密歇爾相信,這可能是他的公司獲得救贖的道路,一定有辦法能證明傳統智慧錯了。

  他選中巴奈特頁岩(Barnett Shale)進行測試,這片地區是以十九世紀中葉搭乘貨運火車前來的一位農夫命名,面積廣達五千平方英里,分布於達拉斯/沃斯堡機場與多座北德州農場和小鎮地下一英里或更深的地方。密歇爾的團隊經年累月地設法破解頁岩密碼。他們想在緻密的頁岩鑿開細微通道,以便讓天然氣流穿岩石入井。為了達成目的,他們採取液壓裂解,後來更為知名的是「水力壓裂」(fracking),將水、沙、凝膠和一些化學物,用高壓注入岩石,破壞其孔隙,以釋出天然氣。水力壓裂是一九四○年代晚期開發出來的技術,傳統油氣開採經常使用,有時也被叫做「油井增產措施」。

  水力壓裂並非用於傳統儲集層,而是頁岩本身。然而時間流逝,砸下大把鈔票卻未能取得商業開採成效。公司內部的批評聲浪日益高漲,但如果有人膽敢跟密歇爾說他的構想是「科學實驗」,行不通,他會說:「我們就是要這樣做。」他掌控公司以來,一直在巴奈特裂解頁岩,卻遲遲沒好消息。

  一九九○年代中期,密歇爾能源的財務狀況不穩。當時天然氣價格很低,密歇爾被迫裁員減支。他以五億四千三百萬美元賣掉伍德蘭茲。當出售的告示草稿拿給密歇爾覆核時,他潦草批下:「可,但可惜了。」他後來表示,就算不想賣也別無選擇,因為公司缺錢。但密歇爾就是不放棄頁岩,孫女說他很「固執」,就算心裡動搖也不會外顯。02

  到了一九九八年,密歇爾在巴奈特已經砸下兩億五千萬美元。但分析師預測美國未來的天然氣供應時,巴奈特甚至排不上號。相信密歇爾的丹.史都華(Dan Steward)說:「有見識的人都想退出巴奈特,他們說我們是在虛擲金錢。」03

  三十四歲的尼克.史坦斯柏格(Nick Steinsberger)是密歇爾手下在巴奈特的經理人,他不是懷疑論者。自從高中寫過一篇學期報告,史坦斯柏格便深深著迷於油氣開採技術,他相信一定有技術解決方案可以對頁岩進行商業開採。此外,由於天然氣價格低落,他也設法降低鑽井成本。他拿成本最高的原料豆膠(guar)開刀。

  來自瓜爾豆(guar bean)的豆膠多半從印度進口,被廣泛用在食品業,以確保蛋糕、派餅、冰淇淋、早餐榖類和優格的黏稠度。另一個重要用途則是在水力壓裂時,在果凍般的軟土裡,可讓細沙進入岩層裂縫並保持裂縫擴張,但豆膠和相關添加劑很貴。史坦斯柏格在達拉斯一場棒球賽遇到其他地理學家,得知他們成功用水取代大量豆膠,不過那是在德州的另一處,而且不是頁岩。一九九七年,史坦斯柏格用他們加水的配方在兩處頁岩井做實驗,未能成功。

  史坦斯柏格獲准再試最後一次,這次是迪許鎮的格里芬四號井,他的團隊仍舊用水取代大部分豆膠,但這次他們注入細沙的速度較慢。一九九八年春天,他們有了答案。史坦斯柏格說:「這口井遠比密歇爾鑽過的其他井都來得好。」頁岩的密碼就此破解。

  新技術需要一個名字,直接叫「水力裂解」太乏味無趣,他們稱為「滑水裂解」(slick water fracking)。

  密歇爾能源很快將這項技術運用到巴奈特的其他新井。天然氣產量激增。但如果要大規模開採,需要很多的資金,密歇爾沒錢,有了出售公司的想法。這對他而言是一個艱難的時刻。儘管他很滿意自己的直覺和信念在十七年後獲得證實,但他正在接受攝護腺癌治療,愛妻又罹患阿茲海默症。不過沒人要買,密歇爾取消出售準備,讓公司重新展開工作。

  接下來兩年,密歇爾能源的天然氣增產逾一倍,引起戴文能源(Devon Energy)執行長賴瑞.尼可斯(Larry Nichols)注意,他先前對密歇爾能源出售不屑一顧。尼可斯問手下的工程師:「為什麼會這樣?如果裂解行不通,密歇爾能源為什麼能增產?」戴文能源的工程師這才發覺密歇爾能源真的破解密碼。尼可斯不想二度錯失這家公司,在二○○二年以三十五億美元買下密歇爾能源。尼可斯回憶道:「那時候,除了密歇爾能源和我們,完全沒有人相信頁岩開採行得通。」

  但頁岩開採要達到經濟效益還需要另一種技術,就是水平鑽井,開採者先向下垂直鑽探(深達兩英里)至所謂的「起斜點」(kick-off point),然後鑽頭轉向,水平移動穿過頁岩層,暴露出更多岩石,天然氣(或石油)的產量更大。儘管已有經驗,但這項技術直到一九八○年代末和一九九○年代初期,等到測量探查、定向鑽井、地震分析,以及特殊馬達等方面都取得進展後才更為普及。特殊馬達很厲害——在地下一或兩英里處,一旦鑽頭轉向九十度,開始水平移動,就能推動鑽頭前進。再加上另一件事配合——大範圍的「試誤」(trial and error)——戴文能源現在準備要將水平鑽井與壓裂揉合在一起。04

  二○○三年炎夏,天然氣產業的大批政府官員、工程師、專家和企業高階主管,齊聚迪許鎮北方七百五十里,位於丹佛機場的萬豪酒店(Marriott)開會,審查針對美國天然氣前景所做的一份重要研究。研究結論很悲觀,天然氣價格在低迷數年後突然急遽攀升,主要是需求上揚,尤其是在發電領域。然而,現役鑽機的數量雖然增加一倍,「令人深省」的事實是,「天然氣價格維持高檔」並未促成供應增加。簡言之,美國的天然氣快要消耗殆盡。

  研討會主持人告訴大家,新技術及「非常規」或「非傳統」的天然氣沒有任何影響力。頁岩天然氣完全沒被提及。

  一位德州大學教授起身反對。他指出,這份研究對於「非傳統」天然氣的估計只是另一份預測的三分之一。他挖苦說:「差別還真大。」研討會主持人指出,對於存在較大潛在供應的看法完全錯誤。

  教授揶揄道:「有人錯得離譜,是吧?」

  在場眾人幾乎都相信錯的是教授,美國國內天然氣面臨永久短缺的問題,彌補的方法是由海外進口液化天然氣(LNG)。美國將不得不改弦更張:逐漸依賴來自加勒比海、西非、中東或亞洲的大量液化天然氣。大家以為,美國注定要成為全球最大的液化天然氣進口國,仰賴全球市場的程度比石油更甚。05

  但二○○三年七月,當這份天然氣研究的最終草稿在開著冷氣的丹佛宴會廳進行審議時,戴文能源的工作人員遠在高溫近華氏一百度(約攝氏三十七.七度)的德州,有條不紊地進行鑽探,最終總計開鑿五十五口油氣井。

  戴文能源執行長尼可斯因為專注鑽探計畫,沒有到丹佛開會。尼可斯說:「我們每鑽一口井,看到產量持續增加,就對頁岩開採會改變大局多一點體悟。」他補充說:「不是頓悟,而是在逐漸改良技術之際,累積出許許多多小小的原來如此。」

  等到鑽探計畫結束,戴文能源的工程師證明他們能成功揉合滑水裂解和水平鑽井兩種技術,釋出囚於頁岩層的天然氣。尼可斯後來說:「剩下的就是歷史了。」06

  突破的消息有如起跑鳴槍的聲音響起,在其他公司之間啟動瘋狂競賽,大家都搶著分一杯羹。

  這些並不是在全美各地加油站掛有商標的大企業。「大咖」仍繼續剝離位於美國陸域的資產,他們覺得那是死胡同,改而把錢投入墨西灣深水區,以及全球各地價值數十億美元的「超大型計畫」。他們的看法是,美國陸上開採已經被挑到沒剩什麼好機會,無法提供規模符合需求的新資源。

  美國的在岸生產留給獨立商——專注探勘和生產的公司,它們沒有加油站和煉油廠負擔、更具企業家精神、動作較快、成本結構較低,才能在資源日益枯竭的情況下賺到錢。「獨立商」一詞指涉廣泛,包括估值數十億美元的公司和小型探勘商。

  這場競賽是要儘可能地多向牧場主和農場主租下有前景的土地,然後展開證明能源確實存在的過程。他們很快就發現,並非所有頁岩都一樣;有些地方的產量比其他地方高。大家都想搶先找到哪裡是最具生產潛力的「甜蜜點」。這場特殊革命的先驅是成千上萬個「土地代表」,他們跑到鄉下挨家挨戶敲門,在信箱裡留紙條,讓地主得以拿迄今毫無價值的礦產權,換取未來收取權利金的可能性,也許能因此致富… 閱讀完整內容
全球新版圖:頁岩油、電動車、再生綠能

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全球新版圖:頁岩油、電動車、再生綠能,21世紀能源大國的戰略布局

丹尼爾.尤金

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