作者 | 梅森·英曼（Mason Inman）
翻译 | 尼古拉
原载 | 《自然》（Nature），第531卷，第1038期，2016年3月1日
来源 | 能源圈
一些国家希望通过水力压裂法开采大量的天然气，然而钻探结果却令人失望。
在波兰水力压裂法并没有成功实现商业化。
2014年，为推动有争议的“水力压裂”的技术，英国首相大卫·卡梅伦（David Cameron）访问了英格兰东部一个潜在的钻井工地，在大型石油泵忙碌工作的现场，他身着蓝色连身裤，阐述了从英国的页岩地层开采宝贵的天然气的好处。卡梅伦说：“我们将全力以赴开采页岩气，这意味着民众能够获得更多的就业机会，也有利于我国的经济安全。”
水力压裂技术指的是向页岩中注入液体，释放沉积的碳氢化合物。卡梅伦希望英国可以复制美国天然气产量激增的奇迹。水力压裂技术革命振兴了美国的经济，因此，以卡梅伦为代表的保守党试图在英国掀起类似的天然气热潮。2015年8月，新当选的卡梅伦政府颁发了页岩的钻井许可，并鼓吹页岩气方面的投资可能达到330亿英镑（约 460亿美元），并提供约64000个工作岗位。
在过去的几年中，水力压裂的热潮已经席卷了欧洲的许多国家，包括丹麦、立陶宛、罗马尼亚等。特别是波兰，其页岩勘探量比欧洲大陆上的任何其他国家都要多。当欧洲天然气产量急剧下降的时候，水力压裂法可能有助于提高天然气产量。北海老旧的天然气田正日益枯竭，德国、意大利和罗马尼亚的天然气储量也面临一样的境况。令人失望的天然气产量增加了欧洲对进口天然气的依赖程度（主要从俄罗斯进口），尤其是在2014年后，俄罗斯与欧盟的外交关系变得冷淡，欧洲领导人已经对这种依赖变得越来越谨慎。然而，在欧洲减少温室气体排放的过程中（极大可能需要降低煤炭消费量），对天然气的需求将会增加。欧洲委员会说，“天然气将是能源系统转变的关键”。
这表明像英国这样的国家对页岩气行业抱有极大的希望。但该行业一份非常详细的调研表明，距离欧洲的页岩气爆发还有很长的路要走，一些专家甚至说这一天可能永远不会到来。
尽管已经有若干年的勘探实践，欧洲目前还没有商业化的页岩井。地质学家和能源专家说，该地区的页岩潜力测试十分有限，而迄今为止的结果亦令人失望。采用现有技术可以开采多少天然气仍存在很高的不确定性，而预测可以从中获得多少收益则更为困难。
英国牛津能源研究所的天然气专家乔纳森·斯特恩（Jonathan Stern）表示，“所有这些给欧洲的页岩气希望带来了一个巨大的问题，欧洲的页岩气充斥着大量荒谬的炒作。”
静待革命的到来
十年前，美国也面临同样惨淡的天然气前景。传统领域的产量在衰退，地质学家也并不指望其它气体替代能源能够弥补天然气的不足。但是在几年之内，前景突然变得明朗起来。得益于改进的钻井和水力压裂技术，先前难以勘探的天然气储量得以开采，掀起了被称为“页岩革命”的热潮。页岩几乎不能渗透石油和天然气，因此各个开采公司必须使页岩断裂来获取这些碳氢化合物。
欧洲页岩层中所蕴含的未被开发的能源被认为是一笔类似的财富，在经济上极具吸引力。然而由于欧洲的陆上钻进比美国要少，地质学家对欧洲页岩层的潜力知之甚少。一些公司在钻探时有时会打穿整个页岩层而到达其他岩层，但很少进行详细的测量或收集页岩层样品。
到目前为止，波兰的页岩层在欧洲范围内吸引了最广泛的关注。该国家的能源以煤炭为主，天然气几乎完全来自俄罗斯。2005年，迅速发展的美国页岩革命促使波兰政府向本地公司以及主要的国际能源公司，包括埃克森美孚、雪佛龙两家美国公司和法国道达尔公司提供了页岩勘探许可证。2010年波兰外交部长拉多斯瓦夫·西科尔斯基（Rados?aw Sikorski）宣称波兰将成为 “第二个挪威”——仅次于俄罗斯的欧洲第二大天然气生产国。
2011年，先进资源国际公司（ARI）的评估报告进一步强化了波兰对页岩气的热情。这家位于华盛顿的咨询公司受美国能源部委托对全球范围内的页岩气资源分布情况进行研究。这项研究将预估页岩的数量和岩石的总有机物含量（石油和天然气的来源）等其他参数。ARI还评估代表页岩区或页岩田风险（即没有开采前途，或者其中一部分适合钻井）的参数。根据这些假设，ARI计算出波兰的页岩气田的技术可开采储量约为52950亿立方米，比欧洲任何国家的页岩气都要多。如果可以将所有的页岩气都开采出来，按波兰目前的天然气消费量，足够使用325年。
在波兰的公司着手钻了十几个测试井的同时，位于华沙的波兰地质学院（PGI）于2012年3月做了自己的评估。在计及相当大的数据不确定性的情况下，PGI计算得出波兰的陆上可采页岩气储量是3460-7680亿立方米，约为ARI评估量的十分之一。
随后，美国地质调查局（USGS）在2012年的7月发布了另一项关于波兰页岩气资源的研究。该机构认为，单口井的产量约为波兰地质学院估计的一半，而该地区大约仅三分之一的面积可能含有可开采的天然气。因此，USGS的评估值比其他两个机构的数值都要小，平均值为380亿立方米，不确定范围则十分巨大，从0到1160亿立方米。大约是PGI估计值的十分之一，ARI的百分之一。
PGI的地质学家休伯特·基尔斯诺斯基（Hubert kiersnowski）说：“一份报告说潜力巨大，然而一年后确说什么都没有。不确定性的尺度太大了。”
与此同时，探井的测试结果不断传出。在2015年底前钻探的72个钻探井中，25个钻探井通过水力压裂技术成功开采了天然气。然而，波兰克拉科夫的AGH科技大学（前波兰地质学院）的石油地质学家帕威尔·波普拉瓦（Pawel Poprawa）说道，这些钻井的产量仅相当于能够使得这些钻井实现盈利所需产量的1/3到1/10，没有一口钻井可以实现商业化。
在热情最高涨的2013年初，持有页岩钻井许可证的公司数量超过了波兰公司数量的1/3，但经过2013和2014年后，主要的国际能源公司放弃了他们的页岩勘探许可证，离开了波兰，并公布了令人失望的结果。2015年6月，总部位于德克萨斯的康菲石油公司成为最后一个离开者。现在波兰的页岩钻井工作几乎处于停滞状态。
否定波兰的页岩潜力为时尚早
与美国相比，波兰发展页岩气的一个主要障碍是昂贵的钻探成本。美国大部分成功开采的页岩一般在1-2公里以下，而波兰的页岩埋在3至5公里处。波兰一些页岩中的粘土含量很高，使得岩石更难断裂。波普拉瓦说：“在波兰北部靠近波罗的海附近一个最有潜力的页岩地层的钻探孔表明，该地区具有地质屏障，将会限制单井的产量。钻探结果表明，ARI高估了页岩的面积、厚度和品质。”
PGI说，利用最近的页岩钻井试验，最新的尚未发表的评估结果增加了先前发布的较低的评估结果的可信度。PGI发言人安杰伊·鲁德尼茨基（Andrzej Rudnicki）称，ARI对于页岩含量的过高估计“过于热情，但从地质角度来讲不切实际”。
ARI的地质学家斯科特·史蒂文斯（Scott Stevens）承认波兰的勘探结果确实令人失望。他说：“探井不能生产的主要原因是页岩的压力太高，使水力压裂的效果变差。勘探公司无法提前这些情况。”尽管如此，他坚称：“否定波兰的页岩气潜力为时尚早。”基于有限的可用数据，他觉得没有理由修改ARI的评估结果。
即使是PGI评估结果的较低值仍认为波兰的页岩藏有大量的页岩气。然而，对于开采这些页岩气是否可以获利依然具有不确定性。波普拉瓦说，“我仍旧存有希望，但最初的希望是不现实的。”
向天然气迈进
尽管各个公司竞相抢占波兰的开采授权，但在英国却得到了限制。2011年，Cuadrilla Resources 公司在英格兰北部Blackpool附近用水裂压力法开钻了首个页岩井，但引发了两个小规模地震，导致政府对全国后续的开采下了长达一年的禁令。禁令取消后，英国的公司渐渐又竞相开始开发页岩。
根据2013年ARI的评估，英国的页岩层中拥有176000亿立方米天然气，但只有7280亿立方米被判断为技术可开采量。如果可以将这些储量以盈利的方式开采出来，将能够满足英国约10年的天然气需求。
英国地质调查局（BGS）通过建立一个基于钻孔记录和地震探测数据的地下岩层三维模型来粗略估计页岩体积，对英国三个主要的页岩气田的资源量进行了评估。但BGS的地质学家伊恩·安德鲁斯（Ian Andrews）坚称，这是首项基于稀少且相当贫乏的可用地震信息的评估结果。
通过测试政府存储的年代久远的岩心，BGS也能够测量英国页岩的一些特性，如总有机碳（TOC）含量等。美国典型的成功开采的页岩田的TOC值大于2%。虽然关于英国TOC的测量很少，但现有的数据表明有大量的岩石TOC含量大于2%。但是由于缺乏的其他关键参数的数据，如岩石孔隙度等，大大增加了预测的不确定性。
BGS估计英国三个主要页岩气田目前的储量约为399000亿立方米，不确定区间为247000–684000亿立方米。这比ARI的估计要多，但该调查仅考虑了最有前景的岩石。BGS没有试图估计技术上可开采的天然气总量。安德鲁斯说：“因为钻井试验还没有进行,没人知道我们可以从岩层中得到多少天然气”。
虽然BGS的研究以美国页岩的关键参数作为参照物，但这两个国家有不同的地质历史。美国有大量并不太厚的沉积页岩，且沉积的时间不是很长。英国杜翰姆大学的石油地球科学家安德鲁·阿普林（Andrew Aplin）说：“英国的页岩更为复杂，被压迫的更多，能形成更多的褶皱和断层。”
更大的复杂性带来了新的挑战。其中一个风险是，如果钻进接近断层或大的天然裂缝，一旦液体注入岩石可能触发地震。荷兰海牙的应用科学研究组织（TNO）的天然气专家雷内·彼得斯（Rene Peters）说“最好是远离这些区域，尤其是当它们靠近人口稠密地区的时候。但欧洲的高分辨率地震成像相对很少，我们无法知道所有这些裂缝。”小的断层还会带来另一个挑战。如果水力压裂的液体泄漏到断层，就会减少对围岩的压力，降低压裂效果。由于地质障碍和英国密集的人口，很难找到许多有前景的，可以钻探的地方。
离盈利还很远
预计英国对天然气的需求将大幅增长。2015年11月，政府制定了到2025年逐步淘汰没有碳捕获和封存系统的燃煤发电厂的目标。政府预计核能、风能和太阳能能够填补煤炭的空缺——但天然气将是最关键的因素，因为和煤炭相比，它产生更少的二氧化碳和其他污染物，且现有的基础设施仍可用天然气进行发电（即能够节省投资成本）。英国能源大臣安布尔·拉德（Amber Rudd）在一次讲话中宣布了政策转型，“如果我们坚信能够在该时间尺度内（即2025年前）实现向新型天然气的转型的话，我们只有继续前行。目前我国约一半的天然气依靠进口，到2030年的比例可能会高达75%。这就是为什么我们鼓励增加在页岩气勘探方面的投资，这样我们可以增加本国的天然气供应。”
其他一些欧洲国家也在依靠天然气来帮助他们减少煤炭的使用，以兑现2015年12月在巴黎签署的联合国气候条约的承诺。然而，页岩气可能无法提供答案。在2015年6月巴黎的世界天然气大会上，行业人员们对欧洲将会发生像发生在美国那样的页岩气革命感到悲观。法国道达尔公司非常规资源开发部经理菲利普·查尔斯（Philippe Charlez）称，“鉴于目前页岩井的成本，欧洲距离盈利还非常遥远”。
包括国际能源属和石油巨头（英国石油、埃克森美孚）在内的机构在过去两年中的评估都一致表明欧洲不大可能生产大量的页岩气，同时常规天然气的产量将继续下降。斯特恩说，“如果进口的天然气无法弥补这一差额，欧洲将在减少碳排放这一问题上遇到更多的困难”。
最新的迹象均不利于整个欧洲大陆的页岩气发展。包括退出波兰在内，各大石油公司以页岩产量令人失望为理由，相继退出了罗马尼亚、立陶宛和丹麦的页岩初期钻探工作。以环境问题为理由，从保加利亚到法国，以及苏格兰、威尔士和北爱尔兰等欧盟成员，对水力压裂实行了延期偿还或直接禁止了水力压裂。
英格兰是欧洲为数不多仍在尝试开采页岩气的地区。有一小部分公司已经申请了钻井许可，可以最终确定英国的页岩气是一个惊喜还是又一次的失望。但是，环保人士已经发起强烈的抗议活动，申请许可的批复也已经被延后。
2015年1月，Cuadrilla Resources 公司请求批准对 Lancashire一些起伏的页岩气田的钻探申请。但考虑到钻井引起的交通、噪音和视觉问题，郡议会在6月驳回了这一要求。这一决定以及欧洲的页岩气开采所面临的更为广泛的困难，使天然气问题身陷窘境。斯特恩说：“为了弄清楚某块页岩气田是否有潜力，企业必须钻多达50至100口井。但是，公众的反对和迄今为止令人失望的钻探结果，使得各大公司并不急于现在就在欧洲投入过多的努力。我看不到任何国家，包括英国在内，将会在近期发生令人惊喜的变化的可能性。”
