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[社会]石油本身的秘密
作者:[意]莱昂纳尔多·毛杰里 著 夏 俊 徐文琴 译

《中外书摘》 2008年 第07期

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       石油资源是有限的,是不争的事实。但是,没有人知道它有限到什么程度,这也是事实,而且试图估算它们的数量级是非常困难的事。
       与绝大多数人的看法不一样,石油不是储藏在巨大的地下湖或地下洞穴里,如果真如大家所想,石油的估算将会简单得多。不幸的是,它存在于地下多孔的岩石里(油藏),有时藏身的空间极小,以至于人们根本就看不到它们。在这种地层储存情况下,石油通常都和天然气、水在一起,这三种元素根据油藏的地质特征而自行组合:气在上面,石油在中间(有时气也会溶于石油中),水在最下面。
       值得注意的是,石油独特的有机成因说面临着挑战,直到今天,科学界仍没有普遍将其视为绝对的真理。从20世纪50年代以来,苏联地质学界支持石油无机成因说,或者换句话说,即使没有活有机物帮助,石油也可以在我们星球的地壳深处形成。深层非生物或者无生命成因理论,这一充满魅力的反传统观点带领人们找到了非沉淀性油田,地下晶体岩层也存在碳氢化合物。传统的地质学者通常对该理论嗤之以鼻,拒不接受,并说无机盆地存在的石油是从其他岩层流过来的。但是,我们星球上的很多地方甚至北极(那里不管是以往还是现在都不存在生命的痕迹)都能发现甲烷(天然气中最重要的成分),这是支持该理论的另一个迹象。甲烷,像石油一样,是一种碳氢化合物,而且在大多数情况下都与石油混处在同一个油藏,所以假定石油可能是类似无机形成的,这也看似合情合理。再次,传统科学家们以同位素组成为理由与该观点进行争辩,认为,地球上碳氢化合物的同位素构成与有机元素的同位素构成一致,并比无机产生的甲烷低得多。
       然而,在2004年,一群杰出的美国科学家(他们中有诺贝尔奖得主,哈佛大学的德利·赫施巴赫)得出了一个新证据,证明苏联学派的理论有一定的事实基础。用联合组长拉赛尔·赫姆利的话说,他和他的同事所进行的试验证明“在地壳很深的地方,可能存在碳氢化合物的无机源头——也就是说,碳氢化合物可能源于水和岩石的简单反应,而不仅仅来自于活的有机物的分解”。
       不管这个令人烦恼的研究将来会怎样,直到今天,地质学、地球物理学和勘探实践都表明地表下面存在一个“油窗”,它大概位于地下500米和7500米处,或者说在地下1500英尺和22000英尺。这个深度与地质学时代是相吻合的,从“最年轻的”更新世开始,接着的是上新世、中新世、渐新世、白垩纪,到“最古的”侏罗纪结束(原油地层术语),平均的石油生成深度一般随年代的增长而加深,尽管大量的石油油藏(到目前为止)都处在这些地质构造的中间地带。不管怎样,只有油窗的压力和温度才允许“有机”石油的存在。在那个深度之下,温度可能超过200℃,或者说超过400°F,一般来说,每下降1000米,温度就大约上升30℃,这是一条类似于通往地狱的道路(也有很多关于温度不会随着深度增加而线性上升的论据,也就是越深的岩层温度越低)。这就是为什么到如今还没人能说明我们星球内部深处有些什么。
       一旦钻到了油藏,一种类似于香槟被拔掉瓶塞的现象就会发生。天然气和水所形成的油藏的内部压力突然从上岩石盖中释放出来,所以它里面的碳氢化合物洪流般地不断冲出地表。
       除了内部压力和技术之外,其他一些客观因素也会影响石油开采的难易度,如今有油藏岩石的孔隙率、产层厚度,以及每个岩层内部的水饱和度。今天,世界平均石油开采率是估计的原油地质储量的35%,这就意味着只能把100桶中的35桶带到地面。随着统计数据的不断出现,可以发现这些数字存在巨大的差异。比如,在波斯湾的很多国家和俄罗斯联邦,开采率不足20%;相反,在美国和北海(那儿先进的技术被私营公司广泛地采用),这个指标可能超过50%。
       在钻井之前,对该地区找到石油和天然气的可能性进行评估是必要的,而且这也并不简单。在该产业早期,没什么准备的盲目钻井者们都依靠几乎让人想也想不到的方法来定位石油,例如预言、探矿者、灵媒、嗅觉,以及自许为世间不可能存在的机器的发明家。其他人则集中在公墓附近进行操作,因为很多公墓都处于小山顶,而小山顶正是很有可能发现石油的地方。直到20世纪20年代,建立在地球物理学基础之上的地下分析,以及很多从根本上改变石油探寻的工具,才开始被广泛运用。
       今天,关于发现碳氢化合物油藏存在的可能性的最先进方法是三维或四维地震(3-D或4-D地震)勘探,该方法的首次商业运用出现在20世纪70年代。由于这项技术的不断发展,现在已经可以收集很多地下数据。通过复杂的计算机模拟软件,这些数据可以描绘出一个油藏的三维图像,而且通过四维地震可以估算其生产时的动态质量和状况。然而,3-D地震能提供的仅仅是一种合理的提示,而不能真的确定是否存在石油及石油的可开采性。它对石油开发最重要的贡献是尽可能准确地指导石油开采。只有勘探井和评价井,以及那些帮助我们了解地下岩石内在特性及其碳氢化合物储量的研究,比如专家钻井日记、核心样本及其他这类东西,才能确定石油是否存在。
       但是,对于拥有可开采石油和天然气的油田的准确范围,纵使经过几年乃至几十年不间断的地球物理学分析和以往数不清的钻探,我们仍然没有十足的把握。一个油藏可能有几十甚至几百平方英里那么大,同时,也可能是最初所未想到的纵向延伸。所以,在开采和生产的头几年里,油田所含碳氢化合物资源的估算是不完全的、保守的。
       所有这些都说明一个基本概念:对于已发现石油资源的了解不是静态的,而是随着对油田科学认识的增加而不断深入的。这就解释了为什么资源随着时间的推移(随着认识的深入)和动态的不断进步的测量方法的应用而增加的原因。换句话说,它们不是绝对的真理。著名经济学家莫里斯·阿代尔曼用一个简单的例子阐述道:
       加利福尼亚的克恩河油田被发现于1899年。在1942年,也就是枯竭四十三年之后,“残存”的储量是5400万桶。但是在接下来的四十四年里,它产出的不是5400万桶,而是73600万桶,而到1986年仍有97000万桶“残留”。油田还是这个油田,认识却在进步。
       另一个很好的例子是挪威的特罗尔油田,就像国际能源机构所说的那样:
       特罗尔最初是天然气田,其所含的石油储藏层薄,很难抽取。有一段时间,这里的所有石油被认为是没有可开采价值的。但各种技术的不断进步使得该油田的储量在1990至2002年间翻了5番。这一段时间的可开采率也提高到了70%。
       石油相关的文献中所报道的许许多多的例子中,有两个突出了这种石油储量固有的动态特制。他们是世界上最近才发现的重要石油区域,哈萨克,及其主要成员,巨大的卡沙干油田。
       从苏联时代开始,关于卡沙干所处地区(哈萨克北海大陆架)的地质评估就存在了,但是它们仅仅表明大量碳氢化合物储量的可能性。当卡沙干的两次开采和两口评价井在2002年完工之后,官方可生产储量增加到70亿至90亿桶。在2004年,当该地区的另外四处勘探井完工之后,估计值再次提高,增加到130亿桶。而这仅仅是开始,因为这个地区的跨幅是5500平方千米,相当于特拉华州的面积,6口勘探井也只能极其有限地反映出该地区将来的潜力。
       今天,所有资料都预测,世界探明石油储量在1.1至1.2兆桶之间。从地理学角度来看,它们是高度集中的。近65%都集中在波斯湾地区的五个国家:沙特阿拉伯、伊拉克、科威特、阿联酋和伊朗。海湾地区之外,只有委内瑞拉和俄罗斯联邦拥有大量的探明储量。
       从2005年以来,该年的石油消耗量超过300亿桶,或者说,每天的石油消耗量超过8300万桶,现有储量和消费之间的比例表明,探明石油储备的寿命指数只有三十八年。
       悲观者认为,这个预测具有误导性,因为将来的需求会比现在大,因此应该缩短当前储量的实际寿命指数。这个论断本身也是有缺陷的,因为它假定只有消费增长,而储量和资源是永远不变的。正如我们将会看到的一样,这是不对的,因为长期来看,这一等式的两边都是变化的。实际上,探明储量生命周期的假设在上个十年增加了,尽管生产增加了。
       正如前文所说,探明储量只是全球极大石油资源中的一小部分。根据美国的地质调查,在1996年,世界拥有超过2.3兆桶的剩余可采石油资源。这个数字包括8910亿桶的现有储量估计(“储量剩余”,其定义类似于“探明储量”)和将来可能出现的增量。将来可能出现的增量分为两类:7320亿桶“未被发现的常规石油”(有待于被发现的石油),以及6880亿桶“储量增长”。储量增长指,根据对现有油田更深入的认识而估算出来的增加量。总的来说,这份调查把世界原油固定在7兆桶左右,我们必须从中减去7100亿桶我们已经消耗的石油(“累计产量”)。
       再次,必须强调的是,这些数字都仅仅是估计,它们将随着时间的推移,因多种变量而变化。