【經濟變．辨．辯】改變世界能源供應版圖：頁岩氣革命
郎若帆 (2013/07/05) 《台經月刊第36卷第7期》
頁岩氣(shale gas)是位於暗色泥頁岩或高碳泥頁岩中，以吸附或游離狀態聚集其中的天然氣，是一種重要的非常規天然氣資源。
以往天然氣主要產地在中東。美國最近開採的頁岩氣成分和天然氣相近，但其中含有相當比例（約在6~13%）的石化原料，帶來美國石化業的新機會。由於頁岩氣存在於地下10,000呎以下，且分散在岩層中，限於開採技術的發展直到2006年才大量開採（注1）。而使美國頁岩氣開發出現變化的契機，主要是2005年美國墨西哥灣岸遭受颶風「卡迪娜」和「麗塔」襲擊，當時美國國內天然氣價格暴漲，頁岩氣的開採價值浮現，成為石油的替代方案之一。
美國發展水力壓裂法(Hydraulic fracturing)開採頁岩氣（圖1），即利用水壓、化學物質、細沙打入頁岩中，將散布在地下頁岩隙中的天然氣通過水平管道採集出來，解決了垂直管道覆蓋面不足、無法將散布於各結構中的氣體一併採出的技術難關，此舉使美國頁岩氣開發進入規模增長期，產量在近年出現快速成長，甚至嚴重灌壓其國內天然氣價格。
圖1 頁岩氣開採技術圖
世界頁岩氣蘊藏情形
全球各地都有頁岩氣的礦藏，目前探明的礦藏資訊顯示美洲地區為蘊藏量較為豐富的地區，其他地區如歐洲、非洲、澳洲與中國地區也都有頁岩氣的礦藏存在（表1）。
表1 全球頁岩氣分布與儲量
估計全球已知的頁岩氣存量約為460兆立方米，分布在美國、中國、中東等處（圖2），為傳統天然氣儲量（180兆立方米）的2.55倍，其中美國技術可採儲量為24.4兆立方米，為全球次大蘊藏地區，加上擁有先進的開採技術，使其成為最主要的生產國（表2）。
圖2 全球頁岩氣的蘊藏地點
表2 主要國家頁岩氣可採儲量
美國主要的頁岩氣蘊藏地區由西北海岸地區綿延至東北部，約有19座頁岩氣的氣源蘊藏盆地(Basins)，目前已商業化開採生產的頁岩氣井為FortWorth盆地的Barnett頁岩氣、San Juan盆地的Lewis頁岩氣、Michigan盆地的Antrim頁岩氣、Appalachian盆地的Marcellus頁岩氣與Illinois盆地的New Albany頁岩氣（圖3）。
圖3 美國頁岩氣頁岩油分布情形
頁岩氣開採的環境風險
近年來，美國頁岩氣的產出量已超越煤層氣(Coal Bed Methane, CBM)，更有專家預言在2020年時頁岩氣的產量將超越現有傳統天然氣，成為美國市場主要的氣源。
美國與歐洲是對天然氣需求最為殷切的地區，也是對頁岩氣開發最為積極的地區。美國由於法令鬆綁與擁有先進技術，促使其頁岩氣的開採蓬勃興盛；而歐洲則由於法規限制與環境破壞的疑慮，頁岩氣的開發腳步較美國遲緩。
開採頁岩氣過程中對於環境可能產生相當風險，包括必須消耗大量的水。以目前的技術而言，一個垂直水力壓裂井需要注入十萬加侖的水，因此水的來源和處理成為課題；其次，頁岩氣的開採必須鑿井穿過地下水層打入多種化學品，有汙染飲用水的疑慮，在美國大肆利用水力壓裂法開採頁岩氣後，在德克薩斯州、賓夕法尼亞州等地的居民發現當地飲用水源疑似遭到壓裂液與支撐液中化學藥劑汙染；第三則是利用水力壓裂法將岩層破裂，可能會引起地殼震顫，造成區域性人為地震的疑慮，最近在英國一口探勘井附近發生的地震活動證實與此種開採方式有關。因此，部分國家如南非與法國即禁止使用水力壓裂技術開採頁岩氣。
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