以新技术研发应对未来能源供应挑战

美国石油工程师协会（SPE）研发咨询委员会最近发布了题为《保障第三个1万亿桶石油供应的研发挑战》白皮书。根据美国地质调查局的估计，世界石油可采储量有3万亿桶，三分之一已经消费，剩下的三分之二主要为国家石油公司拥有。国际能源机构预测，2030年世界石油需求将增加50%。要保障供应，油气工业将依赖于先进的技术研发。

　　未来的那1万亿或2万亿桶石油是什么样子，SPE研发咨询委员会白皮书的作者之一——斯伦贝谢公司数据与咨询服务副总裁朱吉斯说，众多技术挑战都与非常规能源和替代能源生产相关。因此，要增加能源供应，就必须增加油气研发开支。国际能源机构去年预测，未来25年需要投资8.2万亿美元。可是，在过去25年，仅美国的能源研发投入就从10%降到2%，全球研发投入的情况也大致如此。

　　过去15至20年，研发投入主要集中用于寻找并生产更多常规油气的技术设计，包括三维地震、四维地震、定向钻井、前沿地区（如墨西哥湾和巴西的深水）油气生产。哈里伯顿公司首席技术官、研发咨询委员会主席维克拉姆·劳说：“这些技术不能适应未来需求，我们需要在新技术发明方面进行合作，推动能源供应多样化向前发展。”

　　这个合作应该是全行业、全球性的。研发咨询委员会肯定了在深水技术开发领域的成功合作案例，也肯定了专业协会在技术转让和应用方面发挥的作用，同时强调工业界和研究单位应进一步加强合作。维克拉姆·劳说，研究单位今后的作用要比过去20年更重要。“因为能源资源更加复杂，与常规原油相比，每转化一个分子都要面对更严峻的挑战”。

　　研发合作还包括其他行业、其他学科的研究人员。白皮书特别强调，为了开采越来越复杂的非常规能源，要与化学、生物化学、化学工程、电学工程、机械工程的专业人士加强合作。在这方面，纳米技术是一个榜样，在石油上下游技术领域，运用纳米技术可以解决一大批问题。

　　白皮书高度重视非常规油气资源，而为了优化未来油气生产需要新技术，因为非常规资源潜力巨大，如全球煤层甲烷的储量估计有100万亿至260万亿立方米。近年，美国页岩气技术发展很快，压裂液、新射孔技术使美国页岩气田迅速得到开发。此外，稠油、油页岩也是研究的热点，加拿大、美国、委内瑞拉的稠油资源预计有5万亿至7万亿桶，使用现有常规技术只能开采出5000亿至1万亿桶。这类资源的生产、加工、运输开发，还要涉及大量的经济和环境成本问题，如稠油加工的副产品石油焦、沥青通过气化变成可供发电的合成气。

　　常规油气在经历了一次、二次、三次开采之后，仍有大量留在地下，值得关注。白皮书作者认为，提高采收率可以为遥远的将来提供所需能源。据沙特阿美公司前油藏管理主任萨勒利说，把石油采收率提高10%，相当于获得1.4万亿桶储量，大约够全球消费50年。这方面的技术包括，更好地了解地层孔隙结构、快速建井、更有效的电潜泵、更多地利用井下自动化技术等。

　　研发咨询委员会一致认为，未来25年，能源多样化将是能源供应结构中一个不可或缺的组成部分。替代能源不是一个选项，而是“有多少、何时能成气候”的问题。虽然不可能明天就发生，但这一领域的研发至少在现在就应当认真地开始做起来。

　　白皮书特别强调生物燃料对化石燃料的替代作用。现在壳牌、BP、雪佛龙公司都与大学、政府机构建立了研发伙伴关系，开发高效纤维素生物燃料。那些以粮食和甘蔗为原料的生物燃料，必须用第二代非粮原料（如藻类、柳枝稷）取代，避免对经济和环境的负面影响。研发重点是要改进生物质转化技术，提高工艺效率，并能够适应当前的交通运输基础设施。

　　未来30年，世界能源供应80%还是要靠化石燃料，因此研发投资要有相当数量用于解决环境问题，特别是二氧化碳排放的俘获与贮存技术（CCS）。预计未来发电厂、炼油厂、钢铁厂排放的二氧化碳，有85%可以从空气中分离，并贮存在地下盐水层或用于增产原油。但还需要做大量研发工作，因此需要国内外工程技术人员与科学家组成的多学科研究团队，特别是化学专业方面的专家合力研发。此外，还应吸引商界、其他学科和社会的广泛关注和参与。