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编者按：莱昂纳多·毛格里是意大利能源公司ENI的企业战略和规划高级副总裁，也是即将出版的书籍《石油时代：世界上最具争议的资源的神秘、历史和未来》的作者。 在这篇文章中，以下是一份粗略的草稿，毛格里指出，事实上，地球表面之下蕴藏着比大多数人认为的更多的石油，而开启这些原油的关键是新技术的开发。 对于毛格里“地球上大部分已知的资源都未被开采，甚至更多资源等待被发现”的断言，您的反应是什么？考虑到许多专家认为我们已经达到“石油峰值”，今天的重点应该放在新的可再生能源上，这似乎是违反直觉的。 毛格里是否提出了一个有说服力的论点，认为“由于技术专业知识的学习曲线，今天的难采石油将成为明天的易采石油”？ 您对作者估计世界有足够的石油用于21世纪剩余时间有何看法？ 毛格里可能还想考虑解决哪些其他石油开采技术？ 经济状况会对毛格里的观察和预测产生什么影响？一年后对同一问题的审视是否可能产生非常不同的结果？ 您的反馈将由作者和编辑在他们完成这篇文章的最终草稿时考虑，该文章将在即将出版的《大众科学》杂志上发表。
在加利福尼亚州中央山谷20平方英里的干燥平坦的土地上，8000多个磕头机——老式的石油工人这样称呼它们——缓慢地上下起伏，从地下抽取石油。闪闪发光的管道穿过整个区域，表明这个地方不仅仅是过去的遗迹。但即使在专家眼中，克恩河油田也没有丝毫迹象表明是什么奇迹使其能在数十年的可怕预测中幸存下来。
克恩河油田于1899年被发现，最初人们认为只能采出其重质、粘稠原油的10%。1942年，经过四十多年的适度生产，该油田估计仍有5400万桶可采石油。正如马萨诸塞理工学院名誉教授、为数不多的能源专家之一的莫里斯·阿德尔曼在1995年指出的那样，“在接下来的四十四年中，它生产的不是5400万桶，而是7.36亿桶，并且还剩下9.7亿桶。”但即使是这个估计也是错误的。2007年11月，美国石油巨头雪佛龙宣布累计产量已达20亿桶。如今，克恩河每天仍产出超过80,000桶石油，雪佛龙估计剩余储量约为4.8亿桶。
雪佛龙公司在20世纪60年代开始通过向地下注入蒸汽来实现其奇迹，这在当时是一项新技术。后来，一种新型的勘探和钻井工具——以及稳定的蒸汽注入——将该油田变成了一种石油的聚宝盆。然而，克恩河并非孤例。世界上大多数油田都随着时间的推移而复苏。新的勘探方法揭示了更多地球的秘密。而开采技术的飞跃导致了在曾经难以到达的地区和曾经不经济的钻井地点开采石油。在某种程度上，技术才是真正的聚宝盆。
所有你不能留下的东西
当世界越来越担心石油产量即将达到峰值并随后下降时（即使当前的经济危机暂时掩盖了这一观点），令人惊讶的是，地球上大部分已知的资源都未被开采，甚至还有更多资源等待被发现。
2008年，就在经济崩溃导致石油消费大幅下降之前，全球每年消耗约300亿桶石油，或每天约8500万桶，其中美国以每天超过2100万桶的消耗量领先。我们星球的已探明石油储量估计在1.1万亿至1.3万亿桶之间，超过了我们迄今为止消耗的量，后者不到1万亿桶。
这2.3万亿桶只是地球原始石油储量的一部分，美国地质调查局估计约为7万亿至9万亿桶。但以今天的技术、知识和价格，只有部分石油可以经济地开采，因此被归类为已探明储量。
今天世界平均石油采收率约为35%。这意味着大约三分之二的原始石油仍留在地下；在关于石油未来的辩论中，很少提及这种资源。而且还有更多。
首先，已探明储量只是估计，而不是固定的数字。随着技术的发展和原油价格的上涨，经济上可开采的定义也会发生变化。这就是为什么大多数油田的产量远远超过其最初的储量估计，甚至超过其总含量的最初估计。其次，这些数据不包括非常规石油，如超重油、油砂和沥青页岩，它们加在一起至少与常规石油一样丰富。最后，我们星球的沉积盆地（可能含有石油的地质构造）中只有三分之一通过现代技术进行了彻底勘探。
即使像美国这样的成熟石油国家，其石油产量自20世纪70年代以来一直在下降，但其地下仍然蕴藏着大量的未开采石油。根据国家石油委员会 (NPC) 最近的一份报告，在已知的5820亿桶石油中，2080亿桶已被生产或探明，仍有3740亿桶留在地下。更重要的是，所有这些石油只是该国原始总量的很小一部分，NPC 估计超过 1 万亿（11240 亿）。与此同时，美国已探明石油储量为 290 亿桶，该国的年产量约为 30 亿桶，不到其每年消耗的 70 亿桶的一半。
因此，即使不开发新的地区和前沿，一个国家或公司也可以增加其黑色黄金的储量，如果它能够从已知油田中开采出更多的石油。尽管如此，这并不意味着这很容易。
坎坷的开始
与普遍的看法相反，石油并不是储存在巨大的地下湖泊或洞穴中。如果你能“看到”一个油藏，你只会注意到一个岩石结构，其中似乎没有石油的空间。但在人眼无法触及的地方，一个充满通常看不见的孔隙和微裂缝的世界捕获了微小的油滴，以及水和天然气。
大自然经过数百万年的时间创造了这些地层。它开始于大量的植被和死亡的微生物堆积在古代海洋的底部，分解并被连续的岩层掩埋。高温和高压然后缓慢地将有机沉积物转化为今天的石油和天然气。
当钻入这样的油藏时，就像打开一瓶香槟酒一样。从其古老的岩石囚牢中释放出来后，油藏的内部压力会将石油推到地表（以及石头、泥浆和其他碎片）。这个过程一直持续到压力消失。从那时起，必须辅助开采。
油藏中约有三分之一的石油是“不动石油”，是被岩石孔隙内的强大力量捕获的孤立液滴。其余三分之二，虽然可以流动，但不一定会流入井中。事实上，由于地质障碍或渗透率低，通常约有一半的可流动石油被困在油藏内部。当石油不是轻质液体，而是重质、粘稠的糖浆状物质时，情况甚至更糟。在这种情况下，只有有限量的石油可以通过传统技术采出。
我喝你的奶昔
在过去，石油工人通常认为油藏的开发包含三个连续的阶段。首先，他们利用油田的内部压力。这个早期阶段被称为一级开采，通常产生总石油储量的10%到15%。二级开采包括向油藏注入天然气和水。使用水的原因起初并不明显，但其实很简单。因为石油比水轻，当水被注入油藏时，石油会向上漂浮，就像在装满橄榄油的玻璃杯中倒入水会将油向上推一样。对于优质油藏，第一和第二阶段的开采可以将采收率提高到20%到40%之间。除此之外，教科书指出第三阶段——三次开采——基于热、机械、化学或生物过程的应用。
到目前为止最重要的发展之一是水平井，与自石油工业开始以来使用的传统垂直钻井相比，这是一个巨大的突破。这项技术于20世纪80年代被商业化采用，特别适用于石油和天然气占据薄薄的水平地层的油藏，或者垂直钻井不再有用的部分。凭借其灵活的“L”形，水平井可以改变方向并水平穿透油藏，从而“攻击”油藏的原始部分。
勘探、计算和钻井工具的革命也使得可以更深入地进入海洋，以推进石油勘探的边界。
在第二次世界大战后开发的近海技术似乎在20世纪70年代达到了最艰巨的里程碑，当时它们对于开发北海石油至关重要。当时，生产来自水下300至600英尺和海床下3000英尺的油田。但在过去几年中，该行业已成功在水下10,000英尺和海床下20,000英尺的深处发现了石油——正如墨西哥湾和巴西近海所发生的那样。
此外，新技术使地质学家能够看到地下的盐层下方的东西，这些盐层不均匀地分布在海底之下，有时厚度超过 15,000 英尺。与冰冻的水域类似，盐层形成了一个巨大的障碍，因为它们模糊了勘探中使用的地震波，使得不可能重建准确的地下图像。这个障碍的消除导致了至少三项主要的超深海发现：墨西哥湾的雷霆马和杰克以及巴西的图皮。这些地区是该领域的从业人员所称的“大象”——拥有超过10亿桶石油和天然气的油田。
竭尽全力
虽然油井的开采深度和距离都达到了前所未有的水平，但技术也在不断发展，以从岩石中提取更多的石油，例如利用热能、气体注入、化学过程，甚至微生物。
蒸汽注入是最古老的热力方法之一，在上世纪60年代初在复兴克恩河油田方面起到了决定性作用。这项技术的基本原理是，注入的蒸汽加热上覆地层，使石油能够移动，从而可以被开采出来。用更简单的话来说，就像加热结晶的蜂蜜，使其变成液态，粘度降低。
时至今日，克恩河的蒸汽注入仍然是世界上最大的此类项目。一种蒸汽辅助开采的变体已被应用于阿尔伯塔省的焦油砂矿床，这些矿床太深，无法进行地面开采。
另一个经过现场测试的热力过程是燃烧储层中的一部分碳氢化合物。燃烧产生热量和二氧化碳，这两者都会降低石油的粘度。同时，燃烧本身会分解较大的和较重的石油分子，使其再次移动。
另一种技术包括以高压向储层注入二氧化碳（CO2）或氮气等气体。简单来说，这些气体与石油混合，降低其粘度和将石油困在其“牢笼”中的力。注入二氧化碳还可以简单地恢复或维持储层的压力。
在美国，自上世纪70年代以来，二氧化碳一直被用于石油开采，目前约有100个正在进行的项目，拥有超过2500公里的专用管道网络。在二氧化碳注入方面积累的专业知识为碳捕获和封存开辟了道路，这是一种将这种温室气体存储在地下数百年的有前景的技术。自1996年以来，挪威的斯莱普纳启动了第一个商业碳捕获和封存项目，每年存储150万吨二氧化碳。考虑到人类活动估计每年向大气中排放约500亿吨二氧化碳，这只是迈出的一小步。
然而，具有讽刺意味的是，使用二氧化碳进行石油开采的主要问题之一是其稀缺性。从大型发电站烟囱或火山中捕获气体并不便宜，而从汽车甚至大多数工业厂房等较小来源捕获气体的成本过高。另一个障碍是运输，如果油田位于偏远地区，运输成本可能过高。
另一种有助于开采的方法是使用化学物质。化学物质可以与滞留的石油混合，使其粘度降低，从而流向井口。尽管化学术语可能非常深奥，但这些化学物质都基于相同的原理工作，这类似于肥皂分子层如何包裹脂肪物质并帮助去除手上的油脂。迄今为止最成功的化学方法已在中国应用，中国石油天然气集团公司自上世纪90年代中期以来一直在其大庆油田注入聚合物物质。据称，该技术有助于额外开采出储层中10%的石油。该过程的一种变体采用腐蚀性溶液从石油本身存在的成分中产生类似肥皂的物质，从而降低了总体成本。
微生物强化石油开采仍处于起步阶段，美国、墨西哥、挪威、委内瑞拉和特立尼达正在进行相关实验。这项技术包括向储层中注入大量的特殊微生物，以及营养物质，在某些情况下还包括氧气。微生物在石油和岩石之间的界面生长，帮助释放石油。正在进行的基因工程革命开辟了改造细菌和其他微生物的可能性，使其更有效地分解较重和粘稠的石油分子，从而使其能够移动。
未来新纪元？
石油工业的技术突破始终是漫长而缓慢的过程的结果。水平钻井最早在20世纪30年代进行了测试，一些更先进的开采方法至少从20世纪50年代就已存在。然而，在工业历史的大部分时间里，石油都过剩，因此其价格一直太低，不足以证明重大且昂贵的创新是合理的。一个新时代即将到来，这不仅是因为石油价格处于历史高位——即使在2008年7月从每桶147美元暴跌至45美元左右之后也是如此。其他更重要的因素也在起作用。
首先，世界上许多最大和最多产的油盆地正接近我所谓的“技术成熟”：它们使用传统技术的生产限制。这些盆地包括来自波斯湾国家、墨西哥、委内瑞拉和俄罗斯的储层，这些储层在20世纪30年代、40年代和50年代开始生产石油。为了让这些油田在未来继续生产，将需要新技术。
第二个因素是西方石油公司进行新勘探和开发的机会有限。尽管在20世纪70年代初，主要的石油公司控制着全球约80%的石油储量，但如今，全球超过90%的石油和80%的天然气直接由生产国通过其国家石油公司控制。当前一波资源民族主义浪潮只会使这种情况恶化，因为一些重要的生产国已经能够自行管理“易开采”石油的开发，并且已经达到了足够的技术和管理水平。从成熟油田中开采更多石油，并在新的、艰巨的前沿领域发现石油，是在西方石油公司日益萎缩的世界中开辟新增长机会的唯一途径。
易开采的石油可能正在枯竭，因为它最先被发现和开采。但当它被发现时，它并不那么“容易”。同样，今天的难开采石油将成为明天的易开采石油，这要归功于技术专长的学习曲线。总的来说，“难开采石油”的开发将是许多西方石油公司在一个日益由国家石油公司主导的世界中生存甚至繁荣的关键。
这需要时间，但我敢做一个预测。到2030年，已知石油中将有超过50%可开采。此外，到那时，已知的石油数量将大幅增加，并且将普遍生产更大比例的非常规石油，使可采储量总量达到45000亿至50000亿桶石油之间。更重要的是，“新储量”的很大一部分将不是来自新的发现，而是来自更好地利用我们现有资源的新能力。
可以肯定的是，到2030年，我们将再消耗掉6500亿至7000亿桶的储量，总共从45000亿至50000亿桶中消耗掉约16000亿桶。然而，如果我的估计是正确的，我们将有石油可以使用到21世纪的剩余时间。真正的问题将是如何使用石油，而不会像我们迄今为止所做的那样通过不可接受的消费习惯来浪费它，而且最重要的是，不会危及我们星球的环境和气候。