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編者按：萊昂納多·毛格里是義大利能源公司ENI的企業戰略和規劃高階副總裁，也是即將出版的書籍《石油時代：世界上最具爭議的資源的神秘、歷史和未來》的作者。 在這篇文章中，以下是一份粗略的草稿，毛格里指出，事實上，地球表面之下蘊藏著比大多數人認為的更多的石油，而開啟這些原油的關鍵是新技術的開發。 對於毛格里“地球上大部分已知的資源都未被開採，甚至更多資源等待被發現”的斷言，您的反應是什麼？考慮到許多專家認為我們已經達到“石油峰值”，今天的重點應該放在新的可再生能源上，這似乎是違反直覺的。 毛格里是否提出了一個有說服力的論點，認為“由於技術專業知識的學習曲線，今天的難採石油將成為明天的易採石油”？ 您對作者估計世界有足夠的石油用於21世紀剩餘時間有何看法？ 毛格里可能還想考慮解決哪些其他石油開採技術？ 經濟狀況會對毛格里的觀察和預測產生什麼影響？一年後對同一問題的審視是否可能產生非常不同的結果？ 您的反饋將由作者和編輯在他們完成這篇文章的最終草稿時考慮，該文章將在即將出版的《大眾科學》雜誌上發表。
在加利福尼亞州中央山谷20平方英里的乾燥平坦的土地上，8000多個磕頭機——老式的石油工人這樣稱呼它們——緩慢地上下起伏，從地下抽取石油。閃閃發光的管道穿過整個區域，表明這個地方不僅僅是過去的遺蹟。但即使在專家眼中，克恩河油田也沒有絲毫跡象表明是什麼奇蹟使其能在數十年的可怕預測中倖存下來。
克恩河油田於1899年被發現，最初人們認為只能採出其重質、粘稠原油的10%。1942年，經過四十多年的適度生產，該油田估計仍有5400萬桶可採石油。正如馬薩諸塞理工學院名譽教授、為數不多的能源專家之一的莫里斯·阿德爾曼在1995年指出的那樣，“在接下來的四十四年中，它生產的不是5400萬桶，而是7.36億桶，並且還剩下9.7億桶。”但即使是這個估計也是錯誤的。2007年11月，美國石油巨頭雪佛龍宣佈累計產量已達20億桶。如今，克恩河每天仍產出超過80,000桶石油，雪佛龍估計剩餘儲量約為4.8億桶。
雪佛龍公司在20世紀60年代開始透過向地下注入蒸汽來實現其奇蹟，這在當時是一項新技術。後來，一種新型的勘探和鑽井工具——以及穩定的蒸汽注入——將該油田變成了一種石油的聚寶盆。然而，克恩河並非孤例。世界上大多數油田都隨著時間的推移而復甦。新的勘探方法揭示了更多地球的秘密。而開採技術的飛躍導致了在曾經難以到達的地區和曾經不經濟的鑽井地點開採石油。在某種程度上，技術才是真正的聚寶盆。
所有你不能留下的東西
當世界越來越擔心石油產量即將達到峰值並隨後下降時（即使當前的經濟危機暫時掩蓋了這一觀點），令人驚訝的是，地球上大部分已知的資源都未被開採，甚至還有更多資源等待被發現。
2008年，就在經濟崩潰導致石油消費大幅下降之前，全球每年消耗約300億桶石油，或每天約8500萬桶，其中美國以每天超過2100萬桶的消耗量領先。我們星球的已探明石油儲量估計在1.1萬億至1.3萬億桶之間，超過了我們迄今為止消耗的量，後者不到1萬億桶。
這2.3萬億桶只是地球原始石油儲量的一部分，美國地質調查局估計約為7萬億至9萬億桶。但以今天的技術、知識和價格，只有部分石油可以經濟地開採，因此被歸類為已探明儲量。
今天世界平均石油採收率約為35%。這意味著大約三分之二的原始石油仍留在地下；在關於石油未來的辯論中，很少提及這種資源。而且還有更多。
首先，已探明儲量只是估計，而不是固定的數字。隨著技術的發展和原油價格的上漲，經濟上可開採的定義也會發生變化。這就是為什麼大多數油田的產量遠遠超過其最初的儲量估計，甚至超過其總含量的最初估計。其次，這些資料不包括非常規石油，如超重油、油砂和瀝青頁岩，它們加在一起至少與常規石油一樣豐富。最後，我們星球的沉積盆地（可能含有石油的地質構造）中只有三分之一透過現代技術進行了徹底勘探。
即使像美國這樣的成熟石油國家，其石油產量自20世紀70年代以來一直在下降，但其地下仍然蘊藏著大量的未開採石油。根據國家石油委員會 (NPC) 最近的一份報告，在已知的5820億桶石油中，2080億桶已被生產或探明，仍有3740億桶留在地下。更重要的是，所有這些石油只是該國原始總量的很小一部分，NPC 估計超過 1 萬億（11240 億）。與此同時，美國已探明石油儲量為 290 億桶，該國的年產量約為 30 億桶，不到其每年消耗的 70 億桶的一半。
因此，即使不開發新的地區和前沿，一個國家或公司也可以增加其黑色黃金的儲量，如果它能夠從已知油田中開採出更多的石油。儘管如此，這並不意味著這很容易。
坎坷的開始
與普遍的看法相反，石油並不是儲存在巨大的地下湖泊或洞穴中。如果你能“看到”一個油藏，你只會注意到一個岩石結構，其中似乎沒有石油的空間。但在人眼無法觸及的地方，一個充滿通常看不見的孔隙和微裂縫的世界捕獲了微小的油滴，以及水和天然氣。
大自然經過數百萬年的時間創造了這些地層。它開始於大量的植被和死亡的微生物堆積在古代海洋的底部，分解並被連續的岩層掩埋。高溫和高壓然後緩慢地將有機沉積物轉化為今天的石油和天然氣。
當鑽入這樣的油藏時，就像開啟一瓶香檳酒一樣。從其古老的岩石囚牢中釋放出來後，油藏的內部壓力會將石油推到地表（以及石頭、泥漿和其他碎片）。這個過程一直持續到壓力消失。從那時起，必須輔助開採。
油藏中約有三分之一的石油是“不動石油”，是被岩石孔隙內的強大力量捕獲的孤立液滴。其餘三分之二，雖然可以流動，但不一定會流入井中。事實上，由於地質障礙或滲透率低，通常約有一半的可流動石油被困在油藏內部。當石油不是輕質液體，而是重質、粘稠的糖漿狀物質時，情況甚至更糟。在這種情況下，只有有限量的石油可以透過傳統技術採出。
我喝你的奶昔
在過去，石油工人通常認為油藏的開發包含三個連續的階段。首先，他們利用油田的內部壓力。這個早期階段被稱為一級開採，通常產生總石油儲量的10%到15%。二級開採包括向油藏注入天然氣和水。使用水的原因起初並不明顯，但其實很簡單。因為石油比水輕，當水被注入油藏時，石油會向上漂浮，就像在裝滿橄欖油的玻璃杯中倒入水會將油向上推一樣。對於優質油藏，第一和第二階段的開採可以將採收率提高到20%到40%之間。除此之外，教科書指出第三階段——三次開採——基於熱、機械、化學或生物過程的應用。
到目前為止最重要的發展之一是水平井，與自石油工業開始以來使用的傳統垂直鑽井相比，這是一個巨大的突破。這項技術於20世紀80年代被商業化採用，特別適用於石油和天然氣佔據薄薄的水平地層的油藏，或者垂直鑽井不再有用的部分。憑藉其靈活的“L”形，水平井可以改變方向並水平穿透油藏，從而“攻擊”油藏的原始部分。
勘探、計算和鑽井工具的革命也使得可以更深入地進入海洋，以推進石油勘探的邊界。
在第二次世界大戰後開發的近海技術似乎在20世紀70年代達到了最艱鉅的里程碑，當時它們對於開發北海石油至關重要。當時，生產來自水下300至600英尺和海床下3000英尺的油田。但在過去幾年中，該行業已成功在水下10,000英尺和海床下20,000英尺的深處發現了石油——正如墨西哥灣和巴西近海所發生的那樣。
此外，新技術使地質學家能夠看到地下的鹽層下方的東西，這些鹽層不均勻地分佈在海底之下，有時厚度超過 15,000 英尺。與冰凍的水域類似，鹽層形成了一個巨大的障礙，因為它們模糊了勘探中使用的地震波，使得不可能重建準確的地下影像。這個障礙的消除導致了至少三項主要的超深海發現：墨西哥灣的雷霆馬和傑克以及巴西的圖皮。這些地區是該領域的從業人員所稱的“大象”——擁有超過10億桶石油和天然氣的油田。
竭盡全力
雖然油井的開採深度和距離都達到了前所未有的水平，但技術也在不斷發展，以從岩石中提取更多的石油，例如利用熱能、氣體注入、化學過程，甚至微生物。
蒸汽注入是最古老的熱力方法之一，在上世紀60年代初在復興克恩河油田方面起到了決定性作用。這項技術的基本原理是，注入的蒸汽加熱上覆地層，使石油能夠移動，從而可以被開採出來。用更簡單的話來說，就像加熱結晶的蜂蜜，使其變成液態，粘度降低。
時至今日，克恩河的蒸汽注入仍然是世界上最大的此類專案。一種蒸汽輔助開採的變體已被應用於阿爾伯塔省的焦油砂礦床，這些礦床太深，無法進行地面開採。
另一個經過現場測試的熱力過程是燃燒儲層中的一部分碳氫化合物。燃燒產生熱量和二氧化碳，這兩者都會降低石油的粘度。同時，燃燒本身會分解較大的和較重的石油分子，使其再次移動。
另一種技術包括以高壓向儲層注入二氧化碳（CO2）或氮氣等氣體。簡單來說，這些氣體與石油混合，降低其粘度和將石油困在其“牢籠”中的力。注入二氧化碳還可以簡單地恢復或維持儲層的壓力。
在美國，自上世紀70年代以來，二氧化碳一直被用於石油開採，目前約有100個正在進行的專案，擁有超過2500公里的專用管道網路。在二氧化碳注入方面積累的專業知識為碳捕獲和封存開闢了道路，這是一種將這種溫室氣體儲存在地下數百年的有前景的技術。自1996年以來，挪威的斯萊普納啟動了第一個商業碳捕獲和封存專案，每年儲存150萬噸二氧化碳。考慮到人類活動估計每年向大氣中排放約500億噸二氧化碳，這只是邁出的一小步。
然而，具有諷刺意味的是，使用二氧化碳進行石油開採的主要問題之一是其稀缺性。從大型發電站煙囪或火山中捕獲氣體並不便宜，而從汽車甚至大多數工業廠房等較小來源捕獲氣體的成本過高。另一個障礙是運輸，如果油田位於偏遠地區，運輸成本可能過高。
另一種有助於開採的方法是使用化學物質。化學物質可以與滯留的石油混合，使其粘度降低，從而流向井口。儘管化學術語可能非常深奧，但這些化學物質都基於相同的原理工作，這類似於肥皂分子層如何包裹脂肪物質並幫助去除手上的油脂。迄今為止最成功的化學方法已在中國應用，中國石油天然氣集團公司自上世紀90年代中期以來一直在其大慶油田注入聚合物物質。據稱，該技術有助於額外開採出儲層中10%的石油。該過程的一種變體採用腐蝕性溶液從石油本身存在的成分中產生類似肥皂的物質，從而降低了總體成本。
微生物強化石油開採仍處於起步階段，美國、墨西哥、挪威、委內瑞拉和特立尼達正在進行相關實驗。這項技術包括向儲層中注入大量的特殊微生物，以及營養物質，在某些情況下還包括氧氣。微生物在石油和岩石之間的介面生長，幫助釋放石油。正在進行的基因工程革命開闢了改造細菌和其他微生物的可能性，使其更有效地分解較重和粘稠的石油分子，從而使其能夠移動。
未來新紀元？
石油工業的技術突破始終是漫長而緩慢的過程的結果。水平鑽井最早在20世紀30年代進行了測試，一些更先進的開採方法至少從20世紀50年代就已存在。然而，在工業歷史的大部分時間裡，石油都過剩，因此其價格一直太低，不足以證明重大且昂貴的創新是合理的。一個新時代即將到來，這不僅是因為石油價格處於歷史高位——即使在2008年7月從每桶147美元暴跌至45美元左右之後也是如此。其他更重要的因素也在起作用。
首先，世界上許多最大和最多產的油盆地正接近我所謂的“技術成熟”：它們使用傳統技術的生產限制。這些盆地包括來自波斯灣國家、墨西哥、委內瑞拉和俄羅斯的儲層，這些儲層在20世紀30年代、40年代和50年代開始生產石油。為了讓這些油田在未來繼續生產，將需要新技術。
第二個因素是西方石油公司進行新勘探和開發的機會有限。儘管在20世紀70年代初，主要的石油公司控制著全球約80%的石油儲量，但如今，全球超過90%的石油和80%的天然氣直接由生產國透過其國家石油公司控制。當前一波資源民族主義浪潮只會使這種情況惡化，因為一些重要的生產國已經能夠自行管理“易開採”石油的開發，並且已經達到了足夠的技術和管理水平。從成熟油田中開採更多石油，並在新的、艱鉅的前沿領域發現石油，是在西方石油公司日益萎縮的世界中開闢新增長機會的唯一途徑。
易開採的石油可能正在枯竭，因為它最先被發現和開採。但當它被發現時，它並不那麼“容易”。同樣，今天的難開採石油將成為明天的易開採石油，這要歸功於技術專長的學習曲線。總的來說，“難開採石油”的開發將是許多西方石油公司在一個日益由國家石油公司主導的世界中生存甚至繁榮的關鍵。
這需要時間，但我敢做一個預測。到2030年，已知石油中將有超過50%可開採。此外，到那時，已知的石油數量將大幅增加，並且將普遍生產更大比例的非常規石油，使可採儲量總量達到45000億至50000億桶石油之間。更重要的是，“新儲量”的很大一部分將不是來自新的發現，而是來自更好地利用我們現有資源的新能力。
可以肯定的是，到2030年，我們將再消耗掉6500億至7000億桶的儲量，總共從45000億至50000億桶中消耗掉約16000億桶。然而，如果我的估計是正確的，我們將有石油可以使用到21世紀的剩餘時間。真正的問題將是如何使用石油，而不會像我們迄今為止所做的那樣透過不可接受的消費習慣來浪費它，而且最重要的是，不會危及我們星球的環境和氣候。