很多人从小就听过一句话,地球上的石油快要用光了。
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石油的主流成因,是生物成油理论,也是现代石油地质学公认的核心框架。
数亿年前,远古海洋、大型内陆湖泊中,生存着海量浮游藻类、浮游动物、小型水生生物。这些微小生物生命周期很短,死亡之后,大量遗骸持续沉降到水底淤泥之中。如果水底环境缺氧,细菌无法将有机质彻底分解,生物残骸就会和泥沙混合,一层层埋藏,形成富含有机质的泥岩。
随着地壳持续沉降,这套岩层被不断埋入地下数千米深处,上方岩层的压力越来越大,地层温度也随之升高。有机质在封闭、高温高压环境下,发生漫长、复杂的化学转化,最终形成干酪根。干酪根是一种固态大分子有机质,是石油的“原料母体”。
当地层埋深、温度落在60℃到150℃这个区间,地质学家称之为生油窗。只有处在这个温度区间,干酪根才会持续发生热裂解,大分子断裂,转化成液态石油,同时伴生天然气。温度过低,转化反应无法启动;温度过高,石油会进一步裂解,最终只剩下甲烷为主的天然气。
生成后的石油密度更小,会在岩石微小孔隙、裂隙中缓慢向上渗流。当它向上移动,遇到一层致密、不透水的岩层阻挡,油气就无法继续上浮,在圈闭构造里聚集留存,日积月累,最终形成可供勘探的油气藏。整个成油过程,动辄需要数百万年乃至数千万年。
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除了主流生物成油理论,学界还存在非生物成油假说。该假说认为,地壳深处原始碳氢化合物,在地下高温高压环境下,可以直接合成石油,不需要远古生物遗体作为原材料。
但是,这套假说目前只能在实验室条件下完成部分碳氢合成实验,仅在极少数超深钻孔岩石样本中找到微弱佐证。它无法解释全球绝大多数大型油田的分布规律,也不能匹配油田有机质检测数据。时至今日,它依旧属于小众待验证猜想,不能作为解释油田形成的通用理论。
了解石油如何诞生之后,必须分清两组极易混淆的专业名词:石油资源量和可采储量。
地下岩层里全部存在的石油总和,叫做石油资源量。其中,在当前技术水平、当前油价条件下,开采具备经济收益,能够实实在在采到地面的那一部分,叫做可采储量。
很多普通人误以为储量是固定数字,挖一点就永久少一点。现实并非如此。油价上涨,或是开采技术取得突破,很多埋深过大、粘度极高、开采难度巨大的油藏,就会具备开采价值,直接划入可采储量。页岩油、油砂、重油,就是最典型的例子。
几十年前,页岩油藏被认定为没有开采价值的地下资源。岩石孔隙细密,原油很难自然流动,传统钻井根本抽不出油。随着水力压裂技术成熟,高压液体把岩层压出细密裂缝,锁在页岩里面的原油才得以释放。这项技术大规模商用之后,全球可采石油储量一次性大幅提升,直接重塑世界能源格局。美国页岩油产业崛起,就是最鲜活的案例,从曾经的石油进口大国,转变为原油净出口国。
油砂也是如此,石油和砂石紧紧粘合在一起,原油粘稠如同沥青。早年开采成本极高,没有商业价值。热采技术成熟之后,油砂资源被纳入可采储量,加拿大巨大的油砂矿成为稳定的原油供应来源。
国内油田同样能印证这套规律。大庆油田在开发初期,依靠浅层易采原油,产量长期稳定。经过数十年开采,浅层轻质原油逐步减少,油田并没有就此报废。依靠聚合物驱油等三次采油技术,把原本附着在岩石缝隙、难以取出的原油进一步开采出来,持续维持产能。同样,长庆油田依托低渗透油气开采技术,开发从前无法动用的致密油资源,一步步成长为国内产量前列的油气基地。技术迭代,不断把“地下资源”转化成“可以开采的储量”。
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这里我们引入一个核心科学指标:EROI,也就是能源投入产出比。通俗来讲,就是开采石油过程中消耗的全部能源,和开采出来的原油所能释放的总能量之比。
早年浅层大型油田,EROI数值极高。只需要投入1份能源,就能开采出100份能量的原油。这种油开采简单、成本低廉,就是大家口中的廉价好油。
随着油田老化,开采转向页岩油、油砂这类难开采资源,EROI持续下降。很多非常规油藏,投入5份能源,只能产出10份能量的原油。一旦EROI无限趋近于1:1,开采所耗费的能源,几乎等于原油本身蕴含的能量。就算地下还有石油,开采这件事也失去了能源层面的意义,不再具备开发价值。这才是判断油气资源能否开发的底层标尺,而不是单纯看地下还有多少桶油。
但总量有上限,绝不等于短期内就会彻底用光。
早年广为流传的“石油很快枯竭”说法,源头来自石油峰值理论。这套理论提出,单一油田,乃至全球石油总产量,会抵达一个最高点,也就是产量峰值。越过峰值之后,容易开采的原油变少,整体产量会逐步下滑。
在上世纪中后期,不少学者曾经预测全球石油峰值会在20世纪末到来。但后续几十年,勘探技术、开采技术持续迭代,不断打开新的资源边界,一次次推迟峰值到来的时间。
这里还要补充这个理论本身的争议点。一部分学者坚持,峰值只是低成本原油的峰值,不是全部石油资源的终点;另一部分观点认为,能源转型带来的需求下降,会比资源枯竭更早到来,全球原油产量或许不会出现传统意义上陡峭的下降拐点。两种观点至今还在能源学界持续讨论。
很多自媒体严重误读峰值理论。峰值到来,不是地下石油一滴不剩,而是低成本、易开采的轻质原油越来越少。峰值之后,地下依旧储藏着海量石油,只是开采需要打更深的井、投入更多设备、消耗更多能源。当开采一桶石油所消耗的能源,接近这桶原油燃烧能够释放的能量时,继续开采就失去经济意义,人类会主动停止开采这类油藏。到那个阶段,地下还有大量石油,只是不会再去开采。
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我们再回头看那句流传数十年的口号:石油快用尽了。
这句话不是纯粹的谎言,但属于严重简化、失真的片面表述。它把“低成本易采原油储量有限”,简化成“石油马上用光”。媒体传播的时候,省略技术、油价、开采成本这些前提,于是变成大众耳熟能详的警示。
参考BP世界能源统计年鉴、国际能源署IEA长期跟踪数据,过去数十年,人类每年开采消耗石油,同时全球每年新探明油气储量,大体可以抵消当年的开采消耗。当然,新增探明油田普遍位置更深、地质条件更复杂,开采成本整体在逐步抬升。
站在科学视角梳理全貌:
以地质尺度,石油不可再生,地球石油总资源存在上限,长远来看,终有一天不再适合大规模商业开采。但放在人类几十年、上百年的时间维度,不存在突然石油耗尽、无油可采的局面。
人类真正会遇到的约束,从来不是地下有没有石油,而是开采成本、能源投入产出比,还有全球能源转型的节奏。
人类社会将要面对的核心危机,不是石油彻底枯竭,而是廉价原油时代慢慢落幕,以及化石燃料持续燃烧带来的碳排放、全球气候等一系列连锁问题。纵观人类能源发展史,能源更替从来不是等到资源彻底挖空才发生。往往是经济成本、新技术迭代,推动风电、光伏、储能等新能源,逐步替代化石能源。
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