Fracking革命：承诺与危险

尽管引起了媒体的广泛关注和市场兴趣，但水力压裂可能无法实现其宣传。正如贾科莫·卢西亚尼（Giacomo Luciani）所说，压裂的地质和工程技术将其生产率和利润率与能源市场的变迁紧密地联系在一起。

水力压裂的能源安全潜力继续得到很大的关注，尤其是在美国和欧洲。然而，这种现象也称为压裂，绝不是一种难以开采的自然资源的新技术：自1949年以来，该现象已在石油生产中使用。然而，新的东西是压裂与水平钻井的结合，以及-更重要的是-过去十年来石油价格的上涨。这将以前被认为非商业的前景变成了有利可图的机会。

压裂艺术

了解压裂需要简短介绍碳氢化合物的地质情况。石油和天然气是由沉积盆地中堆积的古老有机物质形成的。如果存在适当的压力和温度条件，则烃源岩中的有机物质会腐烂并变成液态或气态烃。一旦形成，碳氢化合物分子将倾向于从烃源岩中逸出并向地表迁移，并渗入多孔岩石中。如果遇到不多孔的岩石层（盖岩），它们可能会积聚在该层下面的多孔岩石中。这就是形成常规油气田的方式。

但是，也有可能碳氢化合物分子被困在不多孔的岩石中，例如页岩或其他致密地层。在常规的油气田中，在地层中钻探一口井可使油气进入井内并向地表逸出。因为岩石是多孔的，所以石油和天然气可以自由地穿过岩石进入井中。但是，如果岩石不是多孔的或具有有限的孔隙度，则围绕井的岩石中所含的石油和天然气将无法自由地流向井。因此，该井将几乎没有生产力。水力压裂是一种技术，通过该技术可将大量水在高压下注入井中以使岩石破裂，并以此方式增加岩石的渗透性，从而使油气流入井中。

水平钻探和压裂成致密（即非多孔）地层的实用组合导致美国首先生产页岩气，其次生产页岩油。能源信息管理局（EIA）的以下图表显示，产量的增长几乎没有惊人的增长。

2005-2013年页岩和致密油产量。

最初，美国生产商的注意力集中在致密气以及Haynesville和Marcellus地层上。产量的剧增导致亨利中心（Henry Hub）的价格暴跌，该中心是美国天然气交易的主要地点。因此，除非能够实现很高的生产率，否则天然气的钻探已经无利可图，并且钻机已经从主要包含干气的地层转移到了包含石油的地层（以及通常情况下的一些伴生气）。因此，从2010-11年开始，来自Bakken和Eagle Ford地层的致密油产量急剧增加，而致密气的产量却下降了。

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如此快速的产量增长将持续多长时间？

在这方面的估计差异很大。以下来自EIA的图表表明，致密油产量将在当前十年末达到顶峰，然后缓慢下降。

1970-2040年液体燃料供应（按来源）。

相比之下，国际能源署的《 2014年世界能源展望》预测，在下一个十年中期，峰值将出现。

美国非常规油田的LTO和NGL产量预计。

评估致密油气产量前景的主要困难与以下事实有关：我们不能假设碳氢化合物均匀分布在岩层中，因为后者不是多孔的。我们知道地层的范围，并且我们知道到目前为止已经钻出了多产的井，但是我们不能肯定地将历史结果外推到整个地层。双向都有可能带来惊喜。

还应该考虑到，在致密地层中钻井的下降速度非常快，比常规油气藏中的井快得多。第一年下降率约为40％，四年后下降率约为90％（如下图所示）。最重要的是，维持生产需要不断钻探新井-甚至还要增加产量。因此，开采致密的石油和天然气是一项劳动和机器密集的过程，就其经济状况而言，它更类似于制造业而不是采矿。

致密油井与常规油井的生产曲线。

美国领先，其他人紧随其后

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有充分的理由说明为什么美国的致密石油和天然气产量异常增加，并且落后于世界其他地区。首先，在美国，土地的所有者也是地下资源的所有者。石油和天然气生产商需要从土地所有者那里获得许可证，土地所有者通常是农民，并且很高兴能获得额外的收入。反过来，这反映出美国的石油和天然气紧缩发展主要发生在人烟稀少的地区，对城市环境的侵占有限。

其次，石油服务业在美国得到了极大的发展，有大量的钻机可供使用，远远超过了世界其他地区的可用钻机。最后，美国石油工业包括许多小型运营商，这些公司非常灵活，并且管理费用有限。因此，这样的服装可以从具有挑战性的机会中榨取利润。

世界上许多其他地方都存在着大量致密的石油和天然气形成，但是体制和工业条件并不像美国那样有利，而且发展滞后。可以预见，最终将制定规则，并为利用其中许多地层创造工业条件，尽管在某些情况下环境条件可能具有挑战性。在中国尤其如此，那里的页岩气储量很大，远离压裂所需的水源。

后果

至少就目前而言，“水力压裂革命”的主要后果是，至少对“峰值油”的担忧已经消退，而且对价格的影响显而易见。只要国际油价保持在每桶80或90美元以上，美国致密油就可以维持下去。由于急速下降的速度和需要进行连续钻探的原因，致密油的生产可能具有价格弹性，而众所周知，常规油的生产相对于价格变化却是刚性的。这意味着在价格下降之后，价格会立即放缓，然后产量下降。今天，美国致密油可能被视为全球边际石油，这决定了全球价格水平。由于价格仍远高于美国致密油的生产成本，因此产量将迅速增长，并将继续保持增长，直到达到可用性的实际极限或价格下降为止。我期望价格而不是实际可用性最终将成为调节因素。

较低的石油和天然气价格改变了碳氢化合物和可再生能源之间的关系。预计碳氢化合物将变得越来越昂贵，而对可再生资源的更多依赖将成为经济上的必要。现在很明显，事实并非如此，可再生资源将仍然比碳氢化合物或煤炭昂贵得多。这意味着就脱碳经济负担的分配达成协议将更加困难。

顾虑

当然，除了对温室气体（GHG）排放和全球变暖的隐含影响之外，还有其他与压裂有关的环境问题。在实施该技术的早期实例中，并不总是遵循适当的过程，或者相对浅的地层被压裂，从而导致对人类消费水资源的干扰。人们对水污染的担忧已基本消除，这主要是因为现在已锁定了更深层的地层，而且在人类使用中不可能与水资源接触。

而是，人们越来越关注有关诱导的碲运动。例如，俄克拉荷马州记录的地震数量和强度都在增加，最近在新闻界上有所报道。迄今为止，仅记录了物质损失，但是显然，这可能是所涉地区居民关注的一个问题。

更普遍地说，水力压裂不是一个理想的邻居：它需要大量的卡车运输，嘈杂的操作，并且肯定会在景观中留下印记。因此，可以肯定的是，在人口稠密的地区会有一些普遍的抵抗者。但是，在这种情况下，压裂当然不是唯一的。读者可以轻松地访问德国或波兰的褐煤（褐煤）采矿作业的照片，并得出结论认为它们远非风景优美。尽管如此，在居住密集且具有环境意识的欧洲，这些活动是可以容忍的–实际上，德国使用褐煤发电的情况正在增加，这对温室气体排放产生了负面影响。

在一些欧洲国家，公众对压裂的态度是非常消极的，但肯定不是全部。在英国，政府刚刚开放了相当于英格兰面积三分之二的压裂土地。将会有民众抗议，但是在一个日益遭受能源贫困困扰的国家，将普遍倾向于廉价能源。尽管如此，在国家和地区层面上的意见分歧表明，在某些地区，陪审团对于水力压裂是否真正为长期能源安全提供了最大希望尚无定论。

由Giacomo Luciani为ISN

贾科莫·卢西亚尼（Giacomo Luciani）是研究生院的副教授，巴黎科学大学巴黎国际事务学院国际能源硕士的科学主任，普林斯顿大学全球学者-伍德罗·威尔逊学院和近东大学的教学研究-海湾研究中心高级顾问。