石油公司能否拯救世界免受全球变暖？

密西西比州罗利—凯文·麦坎伯曾经想成为一名林务员。如今，他在密西西比州管理着约4000英亩的长叶松林——不是为了木材，而是为了森林深处的东西。那是黑金：石油，埋藏在地下深处。而将其开采出来的关键是与所有树木生长相同的分子：二氧化碳。

“又是天堂般的一天，”麦坎伯说道，我们在他家附近的雪佛龙加油站见面，这几乎是这里最显眼的地标了。我们正前往旧拖车房，那里已成为Tellus运营集团的运营总部，这是一家野猫石油公司，在这片林区有一些老油田。我跟着他的黑色雪佛兰皮卡沿着乡村小路行驶，直到我们最终拐上一条穿过森林的土路，到达公司拖车，那里咖啡新鲜，麦坎伯可以在这个温暖晴朗的日子里和他的几名工人开玩笑。

关于地表以下老油藏的秘密是，它们仍然有石油，有时还很多，但不再容易开采出来。公司可以从地下天然矿藏中抽取大量二氧化碳，通过管道输送到油井中，将原本会留在原地的石油挤出来。麦坎伯过去曾在西方石油公司工作，该公司是帮助在德克萨斯州开创“强化采油”技术的大型石油公司之一。但现在他帮助创立了Tellus——以罗马大地女神之一的名字命名——在密西西比州做同样的事情。

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目前，Tellus从密西西比州西部一个名为杰克逊穹顶的矿藏获取二氧化碳，其他石油公司也在全国数百个老油井采用类似的方法。但Tellus是美国两家希望尝试全新方法的石油公司之一，随时可能开始尝试。它将不再通过管道输送天然二氧化碳，而是使用在距此近100英里以北刚刚建成的一家燃煤发电厂捕获的温室气体，并将其输送到油藏中，将石油挤出，并将温室气体深埋地下，安全地与大气隔绝，使其不会加剧全球变暖。

美国至少有三家燃煤发电厂正在建设中，其设计目的是捕获二氧化碳排放物并将其输送到油田用于强化采油，包括距此不远的肯珀县能源设施。全球范围内正在达成更多类似的安排。该计划至关重要：各国要实现《巴黎协定》中应对气候变化的目标，唯一的途径是停止燃烧化石燃料，或者捕获排放物并找到除大气之外的储存场所。将气体封存在地下需要花钱，而为减缓全球变暖提供足够规模的资金的唯一途径是，全球石油公司购买二氧化碳用于强化采油。作为回报，燃煤电厂将通过出售二氧化碳赚钱。

但这个计划中出现了一个新的缺陷：廉价石油。如今为天然矿藏输送的二氧化碳付费的石油公司正面临亏损的危险，因为目前的石油价格如此之低。目前，像Tellus这样的公司和其他公司不得不保持二氧化碳流入其老油藏，因为如果他们关闭，他们将失去他们花费巨资建立的地下压力。但如果油价长期过低，他们将无法再负担得起继续购买二氧化碳。那么，世界将失去目前唯一可行的为阻止二氧化碳排放到大气中而付费的方式。

麦坎伯说，当一桶石油售价低于50美元时，Tellus在用二氧化碳生产的石油上会赔钱。由于世界石油供应过剩，目前的石油售价约为每桶40美元，这可能是因为生产商正争先恐后地尽可能多地抽取石油，赶在经济体为限制气候变化而远离石油之前。该行业以前也经历过价格波动，但现在的低价可能是一个长期衰退的早期迹象。

大型管道系统

为了向我展示强化采油在Tellus的罗利油田是如何运作的，麦坎伯带我沿着土路来到使这一切成为可能的管道。它输送来自杰克逊穹顶的二氧化碳，但同一条管道有一天将输送在肯珀设施捕获的二氧化碳。管道的唯一标志是绵延数公里的树木缺口、一个写着“警告：二氧化碳管道”的小黄牌，以及一个小屋，里面装有保持二氧化碳在地下移动并加压的泵。

该过程并不像仅仅获得二氧化碳并将其倾倒入油井那么简单。需要建造一种小型工厂——泵、压缩机、发电机等设备。整个老油田和油井都需要进行改造，以应对注入的二氧化碳，更重要的是，应对回流的含二氧化碳的水（又称碳酸），它会腐蚀未得到适当保护的机械和金属。然后是运行所有这些泵和压缩机产生的高额电费——这是最大的一笔开支，还不包括每英里100万美元或更多的费用，用于在这些森林中铺设电线为设备供电。

在二氧化碳注入油藏之前，必须将其加压至每平方英寸4500磅。每天必须向地下泵入数百万立方英尺的气体。所有这些都需要数十亿美元的初始投入，加上日常运营费用。背后的石油公司必须有耐心，因为可能需要数年时间才能将足够的二氧化碳注入井中，以建立足够的压力，从而将另一桶石油从另一端挤出来。自1999年以来，密西西比州最大的强化采油（EOR）公司Denbury估计，仅在密西西比州就花费了超过50亿美元来建造和运营使用二氧化碳的石油设施和管道。15%的联邦税收抵免有助于抵消部分成本，各种州税收豁免也是如此，但这仍然是一笔可观的资金。

一旦进入地下，微小的温室气体分子就会与构成被称为石油的有毒混合物的大分子混合，既有助于它们更好地流动，又恢复了因最初开采石油而降低的地下压力。二氧化碳的作用也类似于洗洁精；它可以洗刷掉潜藏在沙粒之间的石油。二氧化碳注入地下，压力升高，粘度较低的石油回流到地面，准备出售。石油行业将整个操作称为回收设施：燃烧石油，产生二氧化碳，捕获二氧化碳并用它来挤出更多石油进行燃烧。如果二氧化碳可以从燃煤发电厂捕获，即使最终会产生更多的石油，总体方法也可以帮助减少排放，减缓全球变暖。

廉价气体是必需品

强化采油的关键是以低廉的价格获得二氧化碳。在全国范围内，石油行业每年向老油井注入约6000万吨二氧化碳。这相当于20家燃煤发电厂的污染排放量。每年通过这种方式生产约7000万桶石油。自1972年以来，二氧化碳一直在持续注入美国油藏，额外生产了20亿桶石油，并在地下储存了10亿吨二氧化碳。如今，约有四分之一的二氧化碳来自恰好位于老油田附近且作为副产品产生大量二氧化碳的行业，例如化肥制造厂或水泥窑。其余四分之三是天然存在的二氧化碳，只是将气体从一个地下油藏转移到另一个地下油藏。

目前，二氧化碳的价格可能低于每吨10美元。在密西西比州，大约一吨二氧化碳可以产出近两桶石油，因此如果石油售价低于每桶40美元，那么每桶5美元的二氧化碳成本就非常可观了——这还不包括所有设备资本成本。根据国家能源技术实验室(pdf)的数据，处理二氧化碳的成本可能高达以这种方式开采一桶石油成本的一半。

然而，这种做法很普遍，部分原因是近年来油价一直高得多，而且现在很难找到新的数百万桶油藏，尤其是在过度开采的美国。总部位于德克萨斯州普莱诺的Denbury控制着1000多英里的二氧化碳管道，并公布了17万亿立方英尺温室气体的储量，用于每天泵出超过70000桶石油。它在密西西比州廷斯利油田的约170口油井中使用二氧化碳。在廷斯利，树木试图在油井周围生长，以生物方式封存二氧化碳。“与丛林作斗争是这里业务的一部分，”Denbury政府关系执行董事格雷格·施纳克在廷斯利考察时说。

总而言之，美国可能拥有5000英里的二氧化碳管道。尽管听起来数量很大，但“这不是一个大产业，”施纳克指出。“它约占美国[石油]产量的3%。”

为碳捕获设计煤炭

如果密西西比州地下没有杰克逊穹顶，那么肯珀县发电厂燃烧煤炭和捕获二氧化碳也不会存在。事实上，地质条件决定了这个特殊发电厂和石油计划的一切：数十亿吨最肮脏的煤炭形式——褐煤——字面意义上就在密西西比电力公司及其母公司南方公司建造肯珀的下方。褐煤是数千年前古老的墨西哥湾沿岸沉积下来的。同样，古老的海岸线留下了大量的石油矿藏、盐丘等。

肯珀设施是世界上第一个为碳捕获而设计的全尺寸燃煤发电厂。这家成本高昂的工厂将通过首先将最肮脏的煤炭转化为气体来净化它，然后在燃烧之前剥离各种污染物——导致酸雨的硫、形成烟雾的氮和导致全球变暖的碳。为了支付这笔昂贵的费用，每种污染物都被转化为一种产品：硫转化为纸浆和造纸工业的硫酸，氮转化为农业的氨，碳转化为石油公司的纯二氧化碳，通过一条新建的专用管道输送60英里，与现有网络互连。

为了使肯珀捕获的二氧化碳用于强化采油，油价需要上涨。油价是否上涨取决于地缘政治和地质条件——对未来油价的市场投机以及私营石油公司与沙特阿拉伯阿美公司等国有石油公司相比能够承受多少经济痛苦。就目前而言，长期期货合约表明，2018年石油价格将超过每桶40美元。目前世界可能石油供应过剩，使其价格低廉，但过去的这种过剩并没有持续多久——石油行业也在赌这次也不会永远持续下去。廉价石油通常会刺激需求，然后消耗可用供应，随着时间的推移将价格推高——至少在20世纪和21世纪的最初几十年是这样。

从廷斯利开车返回时，施纳克和我经过一列运煤火车。“那是我们的竞争对手，”他观察到，意思是煤炭注定要运往另一家发电厂。

“那是你未来的二氧化碳来源，”我反驳道。为了使由为碳捕获而设计的煤电厂提供二氧化碳的强化采油系统获得回报，Denbury、Tellus和所有其他石油公司必须在目前的低油价中生存下来。

上次油价长期保持低位是在20世纪80年代和90年代。但现在的情况与当时的石油行业不同。现在唯一的大型发现是在海上，或者可能是在北极。这些地方不仅需要大量的规划，还需要在第一桶石油出现之前投入巨额资金，这与使用二氧化碳的强化采油类似，只是回报不太确定。事实上，Denbury可能会利用低油价廉价收购更多油藏。“许多油田都能够接受二氧化碳，”施纳克指出。“这需要资本投资和时间。”

碳捕获是否划算？

在附近的油田咖啡馆，当我观察到应对气候变化的斗争似乎依赖于掩埋二氧化碳以开采更多石油——然后燃烧这些石油以产生更多二氧化碳时，我问的每个人都笑了。然而，在燃煤发电厂和其他大型工业污染源上安装二氧化碳捕获装置，似乎与其说是“是否”的问题，不如说是“何时”的问题。真正的问题是：谁来为此买单？

将二氧化碳倾倒到空中是免费的，但捕获二氧化碳——甚至更不用说将其储存在地下——需要花钱。市场现实与应对气候变化的行动之间的这种差距是政府在理论上发挥作用的地方。事实上，奥巴马政府提出的清洁电力计划旨在清理发电厂的二氧化碳排放，该计划依赖于碳捕获和封存，以使燃煤发电厂能够继续发电，但减少气候变化污染。从长远来看，即使是燃烧天然气的发电厂也需要捕获二氧化碳。

这样做[碳捕获]的公司每吨可获得10美元的联邦税收抵免，最多可达7500万吨，但这并不能抵消巨额初始费用。肯珀的建设成本超过60亿美元。“强化采油是最佳选择，”电力公司南方公司的地质学家出身的化学家里奇·埃斯波西托说。

肯珀每年将捕获约300万吨二氧化碳。Tellus和Denbury需要如此多的二氧化碳，以至于他们已与肯珀签订合同购买所有二氧化碳。

然而，为了使气候受益，在洗刷出更多石油后，必须有足够多的二氧化碳仍然被封存在地下，这是一个复杂的计算，也取决于最终生产多少桶石油以及石油的质量。“如果我们没有获得二氧化碳永久封存的认证，这一切都将是徒劳的，”埃斯波西托说。行业实践和学术研究表明，泵入地下的二氧化碳有三分之一留在那里——被困在曾经储存石油的岩石中的相同微孔中——三分之二与石油一起回流。然后，将这三分之二的二氧化碳用管道中的新鲜二氧化碳补充，然后送回地下以洗刷出更多石油。很少有强化采油作业走到其使用寿命的尽头，这意味着很少有使用二氧化碳的油井被关闭。因此，真正储存了多少二氧化碳的全面核算被推迟到未来某个时候。

尽管如此，用于石油开采的二氧化碳充其量也比简单地将温室气体直接排放到大气中要好，温室气体已经在那里积累了足够的量，足以阻止未来数千年的下一个冰河时代。“坦率地说，我们相信我们购买并投入强化采油的二氧化碳可能有99%以上都留在了地下，”Denbury商业开发副总裁丹·科尔说。这还有待证明。

普通民众担心二氧化碳会简单地向上泄漏，担心二氧化碳与水混合形成碳酸，从而从深处浸出重金属和其他污染物。或者担心它直接逸出到地表，并在房屋或城镇上空形成令人窒息的云雾，就像1986年喀麦隆的尼奥斯湖喷出一团纯净的、无形的天然二氧化碳云雾，造成1700多人死亡。如果即使存在很小的泄漏，为大气提供了一条返回路径，那么储存效益也将失效。连接地下油井和新油井的老油井可能会成为问题，其中一些油井的封堵物只不过是一棵树桩，或者只是被遗忘和丢失了。

最终，石油行业可以使用的二氧化碳量是有限的。即使世界上所有的油藏都无法处理每年燃烧煤炭产生的超过130亿吨二氧化碳，即使管道和其他设施可以建成。“我们只能吸收未来可能捕获的一定量的二氧化碳，”科尔说。“强化采油不可能成为二氧化碳捕获的最终答案。”

美国是使用二氧化碳采油最多的国家，但真正需要这项技术的是中国。中国是世界最大的二氧化碳污染源，但其负担得起清洁燃煤习惯的技术能力较弱。例如，从吉林或胜利油田中开采更多石油可能有助于抵消成本。

人们可以想象一个用于强化采油的地下二氧化碳管道网络——以及最终的温室气体地下储存——其规模将扩大到目前存在的地下和地上石油和天然气管道网络的规模，该网络覆盖了大多数大陆，甚至延伸到近海，在那里二氧化碳可以最安全地埋在海底之下。但也很容易想象，建造如此庞大、蔓延的工业基础设施来清理已经存在的庞大、蔓延的化石燃料燃烧工业基础设施将需要多少万亿美元。而且，除了强化采油，目前还没有从该基础设施中赚钱的方法。

或许低油价是气候变化下生活的预演，届时化石燃料不得不被抛弃，导致其价格下跌，并促使公司生产更清洁的能源。碳税可能会使最肮脏的化石燃料无利可图。低油价可能会使在北极或远海等恶劣环境中或以油砂等难以开采的形式发现的石油变得不可能开采。即使用二氧化碳淹没老油藏，在一个石油价格为每桶30美元而不是几年前每桶120美元的世界里，也可能被证明成本过高而无法维持。

经济学是阻止化石燃料留在地下的一个准则。另一个是政府和法规，如清洁电力计划。《巴黎协定》也可能有所帮助。但美国在努力兼顾燃煤和减排方面处于领先地位。就目前而言，像廷斯利或麦坎伯的罗利这样的油田将决定清理最肮脏的发电厂的前景是成是败。

水力压裂法和二氧化碳是美国这里获得更多石油的最佳可用途径，麦坎伯和其他人认为。“这是我们未来的金童，”这位石油行业资深人士在谈到他的密西西比州资产时说。二氧化碳“对于它的作用来说是一种相当便宜的商品，”他补充道。“很难找到比它更好的方法了。”