非傳統油氣資源：非傳統油氣的資源量及蘊藏量
102/10/08
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林再興｜
成功大學資源工程學系
油氣資源
傳統油氣資源的石油及天然氣幾乎都是儲藏在地下的砂岩或碳酸岩層中，經鑽井後，較容易抽取而生產出來，且大多數是由地底下自動湧出，產量大且具有商業價值。
另外還有一些油氣資源，是儲藏在頁岩、煤層或緻密砂岩層裡，或是在岩層中的流動性很小，使開採困難，對於這些油氣資源，需要採用先進的技術來增加產量或降低開採成本，才能進行有經濟價值的生產，這類石油或天然氣稱為「非傳統油氣資源」。非傳統油氣資源的開發不具經濟價值，主要是因為地層孔隙緻密、地層滲透率很小、原油的黏滯度很高，或甚至是固態而無法流動。
非傳統石油資源包括油砂（瀝青）和油頁岩，非傳統天然氣資源包括緻密氣、煤層甲烷氣、頁岩氣、天然氣水合物等。其中，天然氣水合物在地底下的地層中呈固態，因此要融化後，天然氣才能生產出來，油頁岩則是近乎固態石油的「油頁岩礦」。
資源量及蘊藏量
根據美國石油工程學會及世界石油協會對石油的分類及定義：資源量（resources）是油氣在地層中或地底下的總儲藏量。包括埋藏在地層中已發現及未發現的油氣資源（石油及天然氣）總量，並未考慮是否可以生產出來，或是否具有經濟價值。蘊藏量（reserves）是地底下油氣總儲藏量中，考慮到以目前生產技術可以使油氣經濟採收的生產量。
蘊藏量是指在已發現的油氣層中，能夠以現有技術所開採出來且具有經濟價值的石油或天然氣量，因此每種油氣的資源量都大於蘊藏量。非傳統油氣的量通常是指資源量，因為其生產價值較低，也許資源量大，但蘊藏量很小。甚至有些非傳統油氣資源，例如，天然氣水合物，即使資源量很大，但在現有的開採技術及油氣價格下，蘊藏量卻趨近於零。
非傳統天然氣資源量
文獻資料顯示，非傳統天然氣資源中的緻密氣、頁岩氣及煤層氣，全球的資源量總計約907兆立方公尺（Tcm）或32,000兆立方英尺（Tcf）。如果以目前世界上天然氣每年消耗量3.2 Tcm或113 Tcf計算，可供應283年。乍看之下，上述的數值非常吸引人，好像非傳統天然氣資源比傳統的油氣資源多很多，而且可以供應人類使用283年。其實不然，原因是以上的計算是根據非傳統天然氣的資源量，非傳統油氣資源量的數據是粗估或推測值，很不準確。再者，資源量是儲存在地底下的量，並非可以有經濟價值的生產出來的量（蘊藏量）。即使不管非傳統油氣資源量的準確性，也許其資源量大，但因開採困難，所以不具經濟價值。換言之，非傳統油氣的蘊藏量很小，可供應的使用量很少。因此以上的計算結果（可以供應人類使用283年）是不正確的。
由於非傳統天然氣資源的商業價值不高，除了很少數的特例如美國德州的頁岩氣外，對資源量的評估僅是根據間接的地質或地球物理資料。由於沒有足夠的鑽井及生產的直接資料，因此對非傳統天然氣資源量的估算幾乎都是以概估甚至是猜測獲得，不確定性很大。這些資源量會因不同時間所獲取的資料不同，而有不同的估算結果。
反觀傳統天然氣資源的文獻資料：傳統天然氣的資源量是425 Tcm或15,000 Tcf，其蘊藏量是208 Tcm或7,360 Tcf。由於這些資料是根據很多鑽井、生產及地質資料得到的，所以較為準確。如果根據目前世界上每年天然氣消耗量3.2 Tcm或113 Tcf，利用蘊藏量的資料計算（208 Tcm或7,360 Tcf）而得，傳統天然氣資源可供應63.6年。這數據較為精準。當然，蘊藏量也會隨著工程技術及經濟條件不同而有所修正。
緻密氣
非傳統天然氣資源的緻密氣儲存在地下孔隙小的砂岩地層中，在生產過程中因為氣體在地層中的滲透率很低，所以產率很小，生產價值很低。但由於應用先進的液裂處理技術，即在井的旁邊針對地層施作大規模人造裂縫，以增加天然氣流至井邊的通道，使得緻密地層的天然氣產量增加，而有商業生產價值。
緻密氣在全世界的資源量約210 Tcm或7,400 Tcf，但尚無世界的蘊藏量數據。在北美的可採收量（蘊藏量）是13 Tcm或455 Tcf。
頁岩氣
頁岩氣儲藏在頁岩地層中，生產時，由於天然氣在其中的流動性很低，產率非常小，需要用液裂處理及水平鑽井技術，才可能使產率增加到有經濟價值，但並非所有的頁岩氣層經液裂處理後就有經濟價值。目前頁岩氣很夯，因為在美國幾個地區應用液裂及水平鑽井技術而有大量生產；但世界其他地區，因為地質條件差異很大，所以很少開發。頁岩氣在全世界的資源量約為453 Tcm或16,000 Tcf，北美約為108 Tcm或3,800 Tcf。請注意，這是資源量，並非蘊藏量。上述的全世界頁岩氣資源量雖然量大，但可能沒有足夠的鑽井、生產及地質資料，因此沒有蘊藏量數據。即使有蘊藏量數據，也是不正確的。
全世界最成功的案例是在德州Barnett頁岩層，是美國非傳統油氣資源的最大天然氣開採礦區，2011年的氣產量已可達每天54億立方英尺。
根據美國能源資訊署2011年發布的全球頁岩氣儲量估算與發展現況報告，北美以外地區商業開採頁岩氣的成功案例並不多。南美洲、歐洲、非洲及亞洲擁有多個潛在的含氣頁岩盆地，但很少有開採的礦區。
煤層甲烷氣
煤層甲烷氣是儲藏在煤層裡的甲烷（天然氣），甲烷會附著在煤塊上，而煤層間的孔隙通道很小，因此沒有游離的甲烷氣。生產時，是靠著煤層間的擴散流動（很慢），以及煤層裂縫的達西流動。雖然甲烷在煤層裂縫的流動較快，但是在生產之初，因煤層裂縫充滿著水，所以，在生產甲烷氣之前，必須先除去裂縫中的水。因此，甲烷氣產量很低，而且有伴產水的困難。
煤層甲烷氣的資源量在非傳統天然氣中僅次於頁岩氣，全世界約有255 Tcm或9,000 Tcf，在北美約有85 Tcm或3,000 Tcf。
油砂
油砂是在地面淺層的砂岩層中黏稠性很高似瀝青的石油，有兩種常用的開採方法。一是地表開採法，適用於露頭或較淺的油砂層，以挖土機把油砂鏟起，再送到油砂處理廠經萃取後精製為石油；另一是鑽井開採法，適用於較深的油砂層，通常需要鑽鑿兩個水平井，利用其中的一口水平井加熱地層，以降低油砂之中石油的黏稠性，另外一口井生產。
美國地質調查所2010年的報告顯示，全世界的油砂資源量達3.3兆桶。其中，又以北美洲加拿大與美國的2.49兆桶最多，其次是亞洲如哈薩克、印尼等的4,268億桶，歐洲的俄羅斯、義大利等則有3,488億桶。
油頁岩
油頁岩是富含有機物的沉積岩，這些有機物所組成的固態混合物稱為油母質，可從中提煉出液態碳氫化合物（石油）。雖然油母質常被視為石油的替代品，但油頁岩開採成本比石油高，開採時對環境的衝擊也遠高於傳統石油，至今尚未有商業化的技術。
油頁岩沉積層分布在全球各地，估計所有沉積層共儲有2.8～3.3兆桶的資源量。
天然氣水合物
天然氣水合物在地層中的狀態是天然氣儲存在固態水的結晶格子中，基本上是一種固態的天然氣。生產時，要使水融化，使其中的天然氣釋放出來。
全世界估計約有1013～1017立方公尺的甲烷水合物資源量，若以目前世界上天然氣每年使用量3.2 Tcm計算，可以讓人類使用3～330年，平均約166年。但這數據並不可靠，因為是在缺乏地質參數、工程資料，以及對甲烷水合物尚無商業化開採技術等情況下的粗估量，甚至僅是猜測值。若按蘊藏量的定義來看，目前的天然氣水合物的蘊藏量是零。
開採非傳統油氣資源比開採傳統油氣資源困難許多，開採非傳統天然氣資源從容易到困難的順序是緻密氣、頁岩氣、煤層甲烷氣、天然氣水合物，開採非傳統液態石油由容易到困難的順序是重油、超重油、瀝青、頁岩油。雖然非傳統的天然氣及石油資源量大小的排序可能與上述相同，但蘊藏量大小則相反，其中，天然氣水合物的蘊藏量（目前可開採量）為零。
