油頁岩 ( Oil shale ) 是四千萬至五億年前的老沉積岩;頁岩氣 ( shale gas )頁岩油 ( shale oil )就是從頁岩層中開採出的天然氣和油。油頁岩的開採改變了世界經濟的脈動、也使得中東石油的影響力,因它快速消退,也宣告了美國、中國新兩大能源強權時代的來臨,而它也終結了石油獨大的時代。因為這項技術的商業化使美國有機會在2017年奪回世界一工業強權,亞洲市場基礎工業原料價格,也是美國說了算;2020年後,石油第一大國變美國,中東、俄羅斯石油退場。這個改變,迫使日本、韓國與中國此刻都要跨海去搶天然氣。

      頁岩是奧陶紀到白堊紀時期留下來的,當時鸚鵡螺這類貝殼類生物大量繁殖,死亡之後成了地底的化石,因為深藏地底,受到高壓影響,它的硬度跟花崗石一樣。美國是利用水平式鑽井 ( horizontal drilling )水力壓裂 ( fracking ) 這兩種技術來開採的,水平式鑽井讓鑽頭可以水平方向來鑽井讓深井可以像八爪章魚一樣向四方伸展開來收集四面八方的石油或天然氣、水力壓裂則是用水壓加特殊的化學液體爆破頁岩層的石塊洗出沾黏在石頭上的一點點石油,並打破石頭,逼出天然氣;而這項新技術就是在美國的阿靈頓市問世的。開採出來了頁岩氣細分成甲、乙、丙、丁烷;乙烷送至裂解廠變成乙烯,丙烷脫氫就變成丙烯。簡單的說,甲烷就是你我家中的天然瓦斯,可以發電也可以洗熱水澡、煮飯;乙烯是衣服、寢具、玩具的原料丙烯則成為汽車、手機、電腦的外殼,還能再加工成為飛機、自行車的碳纖維丁烷就是桶裝瓦斯。而利用頁岩氣所生產的乙烯成本只有亞洲的一半,在生產成為工業用品或半成品賣到亞洲更是賣一噸賺一噸。而頁岩氣所產生的天然瓦斯其價格便宜只有亞洲的四分之一,賣不掉的只好燒掉,在這種能源優勢下、美國工業焉能不復舒? 頁岩氣便宜,會取代一部分傳統石油的需求,尤其是石化、鋼鐵等產業原料。但在交通工具應用上仍未普及,僅公車、火車等公共交通開始應用天然氣。所以世界原油的價格變了,過去是美國自產的西德州輕原油 ( WTI )比北海布蘭特( Brent )貴;現在倒過來,兩者之問一度還差了二十美元。特別便宜的是天然氣,假設要得到一樣的產出,目前美國天然氣的價格相當於油價每桶三十到四十美元。因此美國工業告別石油,大量用天然氣做為原料,也告別了中東。

      以下為頁岩氣、頁岩油開採的流程 :

一、圈地鑿井 : 在地面架設約三十公尺高的支架,用三十公分寬的鑽頭往下鑽洞。

二、垂直探鑽 : 往下鑽1800公尺至4500公尺,直到頁岩層。

三、橫向轉彎 : 鑽頭轉成水平方向,繼續鑿1000至3000公尺,直到發現頁岩氣儲量豐富的位置。

四、灌水炸裂 : 從地面用高壓灌進混和水、沙與化學劑的液體,使岩石炸開無數裂縫。

五、洗出油氣 : 沙粒撐住裂縫,高壓水洗出頁岩氣和頁岩油帶回井口。

六、撤掉支架 : 鑽井和水裂解完成後,僅留下密封的井口和管路,由遠端電腦操作,持續開採,可持續開採30到50

                    年。

七、運送出去 : 頁岩氣透過地下管路直接送到化工廠;頁岩油則用卡車和火車載去煉油廠。

      我們台灣的瓦斯價格並不會因此變得更便宜,這是因為美國本土開發的頁岩氣,用管路送達用戶,價格很便宜。但出口必須壓縮成液化天然氣,以輪船運送,造成亞洲天然氣均價比美國貴三、四倍。

德州簡圖  

      美國德州安東尼奧市是是全美最大頁岩氣開採採礦基地;是全球未來 4 年工業原料增長最快的地區,將成為世界工業重鎮,其頁岩面積比台灣大,地下管線比地上公路多。台塑美國德州廠地下埋了一條又一條的管路,延伸到距離工廠約三十公里一處叫鷹灘(Eagle Ford )的地質板塊,這裡已探知藏有頁岩的面積比三萬六千平方公里的台灣還要大,這裡的頁岩被開採成為頁岩氣,輸送到台塑美國德州廠 (舒適角 Point Comfort )這是台塑集團賺大錢的秘密基地;這裡從2012年開始大量將頁岩氣變成乙烷、丙烷再製成乙烯與丙烯,接著把頁岩氣製成各種塑膠原料,出口亞洲或運往美國的路易斯安納州、南卡羅萊納州與德拉瓦州,製成塑膠加工品、紡織原料等。另一家靠頁岩氣賺錢的是華人美國公司   華美化學 ( Westlake  : WLK  ) 。本來美國要的石油,得從中東裝上油輪,運往美國沿岸的煉油廠。現在完全相反,德州和美國北部不斷生產出原油,完全改變了美國的石油地圖,他們以火車運輸石油,從德州、從內陸到沿海煉油廠,每天達一百萬桶的運量。他說,從沒見過這麼大的火車運量需求,全是為了將頁岩開採出的石油運出產地,到美國沿岸。因此巴菲特的伯靈頓北方聖達菲公司 ( BNSF )發了運輸財,到處可見到 BNSF 拉著上百個原油槽車往沿海跑。接著巴菲特宣布, BNSF 全面使用天然氣取代柴油成本足足可以省八成。除了火車,公用交通系統、公車也在改變,德州石油大亨皮肯斯 ( T. Boone Pickens ) ,正在默默推動的美國新替代交通燃料方案,沿著高速公路蓋天然氣加氣站,讓美國運輸業改用天然氣。聖安東尼奧的天然氣公車 VIA 城市運轉公司,見證了這個趨勢。公車改用天然氣;還有發電廠,電力公司 CPS 也宣告天然氣發電是未來成長最快的能源,核能停止擴張;太陽能、風力等再生能源放緩腳步。

      在美國奧斯汀,我們看到的不是能源霸權,影響最大的是美國製造業復興與經濟,世界製造業重心正從中國往美國移。過去從沒有人說要到德州投資,現在反而是問,誰還沒來。靠著德州產石油、天然氣的財政優勢,可以不收州稅,等於比別的州少一 ○ %左右的成本,而且德州有機會就會減稅,他說,最近德州議會正在討論一項十億美元的減稅方案。免稅、減稅跟當年中國一樣,再加上原料與能源又便宜,蘋果電腦也將移回德州生產組裝。接著摩托羅拉宣布也要在德州設廠,生產首部在美國裝嵌的智慧型手機。韓國三星靠剛剛才投產的德州奧斯汀 ( Austin )廠,一舉在二十八奈米製程產能超越台積電,而且還準備再加碼投資續挑戰台積電的晶圓代工霸主地位。龐大經濟效益背後是環保爭議,耗水、汙染是這項技術石頭能不能蓬勃發展的障礙。當注入岩層、使用過的水被抽取回來之後,卻沒有足夠的設施來淨化,或者排掉這些水,水污染疑慮從沒停止過。其次是地震問題。地震並不是來自於水力壓裂,而是當水力壓裂使用過的水取出之後,注入到另一個廢水井,不幸的是;有些廢水井裡頭有斷層,當水注進去時,造成兩塊斷層滑動,結果產生地震。不但如此環保團體也要求探勘公司公布化學配方,以解除環境污染的疑慮。問題是,化學配方一公開,中國、俄羅斯等國家就可以取得美國研究多年的秘方,俄羅斯、歐盟、阿根都有頁岩氣,而中國才是蘊藏最多的國家,屆時最便宜的頁岩氣不再只屬於美國,超級油田與能源大國可能變中國,也讓製造霸權之爭變成未知數。

美國頁岩區塊分佈圖  

 

 

各國在美國投資頁岩氣之現狀

      韓國 : 2009年韓國天然氣取得加拿大卑詩省基蒂馬特液化天然氣計畫。2010年韓國主權基金取得Chesapeake可轉換優先股。同年韓國天然氣取得加拿大 Encana 能源公司50%股權。韓國天然氣在2012年跟英國、印度、西班牙一起取得位於路易斯安那州與德州邊界的 Sabine Pass 液化天然氣 ( LNG )長期出口許可。

      日本 : 2010年三井取得Altas在Marcell區32.5%的頁岩油氣資產權益。2012年中部電力、大阪瓦斯取的美國自由港20年液化天然氣合約,美國本土的頁岩氣將在自由港液化成為攝氏零下一百六十二度的液化天然瓦斯出口到日本,預計2017年可以開始出口,一年出口量是四百四十萬噸,相當魚全台灣三分之一的使用量。2013年住友集團、東京瓦斯收購Cover Point 液化天然瓦斯。同年三井、三菱、日本郵船取得Sampra Energy 33.2%股權。

      中國 : 重金支援破產美企,蠶食鯨吞能源產業。而且現在真正會挖頁岩氣不是埃克森美孚 〈 Exxon )、殼牌( Shell )、雪佛龍菲利普( Chevron Phillips)這樣的大型跨國公司,而是一輩子都在挖石油、找天然氣的美國專業石油人,而由於中國花錢不手軟,他們幕後的大老闆正一個個變成中國。不管盈虧進場的背後,是要讓這些美國專業探勘公司有更大的舞台,因為中國才是頁岩氣的能源大國,已探明的可用頁岩氣高達二十五兆立方米,大約占世界總量的五分之一,比美國還要高。2011年中海油取得Chesapeake部分頁岩油氣田33%權益。2012年中石油取得加拿大能源公司Encana一座頁岩氣項目49.9%權益。2013年中國中化取得美國先鋒自然資源公司在德州頁岩油氣田40%權益。同年中海油收購加拿大能源公司尼克森。

      台灣已在美國設廠使用頁岩氣的有台塑、中橡、李長榮、榮化等。

      

 

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