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信仰的力量:美国页岩“教父”乔治﹒米歇尔的苦难与辉煌

撰文 | 油涌如泉

乔治米歇尔,George P. Mitchell

如果你想了解美国页岩革q命的起源,请驾车从德克萨斯州达拉斯(Dallas)驶出35E州际公路,向北行驶65公里,然后就到了一个名为庞德(Ponder)的小城镇的转弯处。拐弯后经过饲料库、激流塔、牛仔教堂和一家已关闭的甜甜圈店。再行四英里,你将会到达一个人口仅为400的迪斯(Dish)小镇。这时,你会看到一排铁丝网围栏,围栏旁有一口天然气井――“SH Griffin#4”。栅栏上的标牌写着:钻于1998年。

要知道,1998年可不是钻井的好时机。彼时,随着亚洲金融危机和接踵而来的全球经济恐慌,石油和天然气价格暴跌。1999年初,国际油价跌至罕见的10美元/桶以下。但后来SH Griffin#4井给美国和全球带来的变化超越当时任何人的想象。

该井的钻探遵照了美国石油工业通行的技术标准和作业规程,但在诸多环节也进行了改良。尽管遭受普遍质疑,但一小撮在井上工作的“信徒”坚持认为,可以通过技术创新,实现从致密的页岩中提取天然气,并实现商业可行(盈亏平衡点),而当时经典的石油工程教科书则认为这是不可能的。坚定的信念是最重要的,有一个人――他们的老板乔治・米歇尔(George P. Mitchell)。他一直是一个真正的“信徒”。

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信仰的开端:从伯罗奔尼撒到德克萨斯

若要真正体会这种信念的强烈性,你必须了解通向SH Griffin#4井的“道路”实际上要追溯到大约100年前,这条道路源起于希腊伯罗奔尼撒半岛的一个小村庄中。

1901年,一位名叫Savvas Paraskevopoulos的20岁文盲牧羊人决定,他摆脱贫困生活的唯一“门票”就是移民美国。等他费尽周折终于到达德克萨斯州加尔维斯顿(Galveston)时,他已改名为麦克q米歇尔(Mike Mitchell)。为了谋生,他开了一家洗衣店和擦鞋店,勉强养家糊口。他的儿子,那位“信徒”乔治q米歇尔,就读于德克萨斯农工大学,他的专业是地质和石油工程学。乔治很穷,那是大萧条时期。为了支付学费,他在学校贩卖糖果和文具给其他学生。他还担任了学校网球队队长,并在比赛中名列前茅。

二战以后,乔治决定自己创业。他与几个合伙人一起,在休斯敦开设了一家石油地质咨询办公室。1970年代,他的生意虽然起起伏伏,但也拥有了一家规模不小的石油天然气公司――米歇尔能源公司(Mitchell Energy)。与众不同的是,他更青睐天然气业务。

1972年左右,他偶然读到《增长的极限》――一部由罗马俱乐部(The Club of Rome)的环保组织所著的书。该书预测,一个人口爆炸的世界将耗尽全球的自然资源,包括石油天然气。这引发了他的思考,他对环境问题越来越感兴趣。对乔治来说,天然气不仅是一种生意,更是一项事业,因为它比燃烧煤和石油更清洁。甚至,如果他发现有人对煤炭说了些好话,他会召集手下去理论,乃至双方爆发肢体冲突。

在环保理念和信仰的推动下,他在休斯顿以北创建了一个树木繁茂、风景优美,面积超过100平方公里的社区,称为“林地社区”(The Woodlands),该社区的口号是“宜居的森林”。今天,该社区的人口已超过十万。

七十年代,米歇尔能源公司的一项核心业务是,根据合同提供芝加哥10%的天然气供应量。但后来乔治遇到一个大问题,就是支撑该合同的地下天然气储量正在减少。米歇尔能源公司需要拿出切实可行的增储上产方案。

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1981年的一篇论文

1981年,乔治阅读到一位地质学家的期刊论文草稿。该文提出的理论假设与经典的地质和石油工程学内容背道而驰。该文认为,可以从密度较大的岩石(比混凝土更致密)中提取商业气体。

当时业界普遍认为,页岩中可能储藏石油和天然气,但由于页岩过于致密(孔隙度和渗透率太低),无法进行商业开采。但为了保住对芝加哥的供气合同,乔治还是决定在页岩上试一试,他深信这可能是他公司得救之道。真理往往掌握在少数人手中,必须通过行动来证明那种业界普遍的共识是错误的。

先导测试区是在巴奈特(Barnett)页岩(目前是美国四大著名页岩开采地区之一)。Barnett以一位农民在19世纪中叶乘火车来到该地区而得名,其面积达五千平方英里,并延伸至地表下方两公里左右,主要是达拉斯及北德克萨斯牧场和小镇附近。

年复一年,乔治的团队辛苦工作,以打破“页岩偏见”。核心目标是在致密页岩中开辟微小的通道,以便气体可以流经岩石并进入井桶。他们多次试验并运用“水力压裂”这项技术,该技术使用水、沙子、凝胶和一些化学物质的混合物,在高压下注入岩石,岩体裂开小孔并释放出气体。水力压裂是一种1940年代后期开发的技术,此后一直广泛用于常规油气开采中。但米歇尔能源公司实施的压裂不是常规油藏,而是致密页岩。

时间在流逝,花了很多钱,乔治及其团队没有获得任何商业突破。来自公司内部的和质疑批评不断增加。但当有人敢于当面向他提出质疑时,他总会说,“这就是我们要做的。”

1990年代中期,公司的财务状况岌岌可危。天然气价格低一路走低。米歇尔能源公司不得不大幅削减开支并开始裁员。公司先以5.43亿美元的价格出售了The Woodlands。当手下把转让合同递他审签时,他神色黯然。他后来说:“我讨厌卖掉它。”但是他别无选择,公司需要钱。但是乔治不会屈服,正如他的孙女所言,他的一大特点就是“固执”。

油层压裂机理

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突破点:1998年

时间来到1998年,公司在Barnett区块上的花费已高达25亿美元。当行业分析师对美国未来的天然气供应量做出预测时,Barnett甚至不再潜在的供应区之列。乔治的信徒之一――丹・史德沃德(Dan Steward)说:“当时,各色有经验的先见之明之人纷纷逃离Barnett。”“他们嘲笑我们正在把钱扔掉。”

时年34岁的尼克・斯坦斯伯格(Nick Steinsberger)――米歇尔能源公司雇佣的Barnett区块作业经理,却一直坚定执行着乔治的信仰。他认定,必须找到一种全新的技术解决方案,才能从页岩中实现商业生产。此外,天然气价格低廉,还必须全力降低钻井成本。要做到这一点,他必须攻克最大的难题――瓜尔胶(guar)。

瓜尔胶是从瓜尔豆(主要来自印度)中提取的。瓜尔豆广泛用于食品工业中,在蛋糕、派、冰淇淋、谷物早餐和酸奶均含有瓜尔豆,主要发挥凝固和稳定作用。瓜尔豆还有另一个主要用途――油井压裂剂,沙子随着带有瓜尔胶的泥浆带入裂缝中以扩大裂缝。但瓜尔胶和类似的添加剂是很昂贵的。斯坦斯伯格后来在一场棒球比赛中碰到一群地质家,他们说,用水代替瓜尔胶也能成功进行压裂,但压裂的地层并不是页岩。1997年,米歇尔能源公司在几口页岩井上试验了这种新型的“水配方压裂剂”,但没有成功。

1998年,米歇尔能源公司获得了最后一次钻探和压裂的审批。这便是迪斯小镇的SH Griffin#4井。压裂时,作业人员仍用水代替瓜尔胶,但这次他们放慢了掺沙速度。奇迹出现了。斯坦斯伯格后来说:“这口井比米歇尔公司曾经钻过的任何页岩井都成功得多,产气量明显增加。”“达芬奇密码”(页岩代码)已得到破解。

得给新技术取一个名字。米歇尔公司不想笼统称其为“水力压裂”,这个名字太平淡无奇,甚至很无聊。公司称其为“光滑的水力压裂”(Slick Water Fracturing)。

公司迅速将该技术应用于Barnett地区的新井。产量激增。但若要大规模开发,公司需要更多的资本,而这凭借公司一己之力根本难以完成。乔治・米歇尔不得不启动出售公司的程序。就他个人而言,那是一段艰难的时期。尽管他对自己的直觉和信念在十七年后(1981至1998)就得到证明感到非常满意,然而乔治和家人的身体状况彼时也出现了问题,他患了前列腺癌,他的妻子得了阿尔茨海默症(老年痴呆)。公司没有找到下家,出售不得不取消,公司不得不重新上路。

戴文能源公司创始父子

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救星终于出现:戴文能源公司

接下来的两年,米歇尔能源公司的天然气产量增加了一倍以上。这引起了戴文能源公司(Devon Energy)首席执行官拉里・尼科尔斯(Larry Nichols,戴文能源是由John Nichols和他的儿子Larry Nichols在1971年创建。1988年,公司成为一家上市公司,并通过并购扩大。2000年,公司成为标准普尔500指数。2015年,戴文能源位于财富500强排行榜中第152位)的注意。戴文公司是较早前米歇尔公司出售过程中的关注者之一。尼科尔斯质疑公司的工程师:“为什么会这样?如果水力压裂不起作用,为什么米歇尔公司的产量明显提高了?”戴文公司的工程师这才意识到米歇尔公司确实破解了页岩代码。

尼科尔斯决定出手。

2002年,戴文公司以35亿美元的价格收购了米歇尔能源(顺便说一句:那一年中石油(PetroChina)成功收购戴文公司在印尼的全部资产,该资产的潜力依然巨大,中石油后来在印尼取得巨大成功。戴文公司退出印尼油气资产的原因是,筹措资金收购米歇尔公司,回归美国本土)。尼科尔斯后来说:“那时,除了米歇尔和我们,没有人相信页岩钻井能奏效。”

但页岩钻井还需要另一项技术才能实现经济开发。这就是水平井技术。这项技术驱动钻头垂直向下钻进到所谓的“启动点”(造斜点或拐点,最深造斜点如今可达3500米左右),在此处钻头旋转并在页岩层中水平移动。这使得钻头在页岩中的接触面积大幅增加,也即渗透面积得到显著提升,使得更多的天然气流入井筒。

戴文公司2002年大事记:收购米歇尔能源

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戴文公司在业界专家的嘲讽中实现涅

2003年夏天,美国天然气行业的一批政府官员、工程师、专家和高管在丹佛机场附近的万豪酒店开会。审查一项有关美国天然气未来发展前景的重大研究结果。结论非常悲观:经过多年的苦苦挣扎,美国天然气产业发展依然不明,气价急剧上涨;需求也在显著上升,特别是在发电领域。研究报告称,尽管现役钻机数量增加了一倍,但“令人震惊的”事实是,“持续高企的气价并未带来预期的天然气供应增加”。简而言之,美国的天然气即将用尽。

会议主席告诉大家,新技术在“不常规”(non-conventional)或“非常规”(unconventional)天然气领域几乎没有产生任何作用。

德克萨斯大学的一位教授对此提出异议。他指出,对“非常规”的这一估计过于悲观,“该成果预测的页岩气储量仅是另一项同类研究成果三分之一”。“这真是天壤之别,”他客气地评论道。会议主席不同意。“对潜在储量增加的预测完全是错误的。这里有人错了,不是吗?”他反驳了那位教授。

会议室几乎所有的人都确信,是那位教授错了,美国面临着国内天然气的永久短缺。弥补短缺的主要方法是将目光投向海外――进口液化天然气(LNG)。美国将不得不面临这样的现实:越来越依赖于从加勒比海、西非、中东或亚洲进口大量的LNG。专家们认为,美国注定将成为世界上最大的LNG进口国,就像石油一样,其天然气也将越来越依赖于全球市场。

具有讽刺意味的是,那个2003年炎热的夏天,当专家和政府官员们在丹佛酒店豪华清凉的会议室里唱衰天然气时,戴文公司操作人员正在德克萨斯州近40摄氏度的高温环境下打井,有条不紊地钻探了55口井。

尼科尔斯(Larry Nichols)错过了丹佛会议,因为他把精力全部放在德克萨斯州的页岩气井钻探上(幸好错过了)。“当我们成功实施钻探并看到每口井的持续生产时,我们意识到这确实改变了游戏规则,”尼科尔斯回忆道。“‘尤里卡时刻’(Eureka moment,比喻重大的突破点)从来不是一撮而就。随着我们逐渐改进技术,有很多小的尤里卡时刻出现了。”等到批量钻井和测试计划完成时,戴文公司的工程师已经成功地将“水平井钻井+光滑水力压裂”两种技术结合在一起。这就是名震天下的“水平井水力压裂”技术。“剩下的就交给历史了。”尼科尔斯后来说。

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中小型独立石油公司的盛宴

就像机关枪打出的子弹那样迅速,戴文公司页岩气突破的消息引发了空前的热潮和一大批公司的激烈竞争。

加入竞争的这些公司并不是大家熟知石油巨头。那些“大公司”彼时仍持续从美国陆上生产中撤资,因为它们认为这是死胡同。石油巨头们正将钱投入墨西哥湾的深水区和全球数十亿美元的“大型项目”中。正如他们所看到的表象那样,美国陆上油气资产已被过度开发,产量降幅过大,无法提供巨头们所需规模的新资源。

因此,页岩开发的先期机会留给了那些中小型独立石油公司(Independents,戴文公司是这类公司的代表)。此类公司专注于勘探和生产,没有加油站或炼油厂的下游产业负担,且更具企业家精神,反应速度更快,并在看似日益枯竭的陆上赢得了低成本的优势。

在这场竞赛中,拥有土地是第一步。于是,如何从农场主那里快速地收购土地便成了关键。不久,这些独立公司认识到,并非所有的页岩区块都是宝贝。页岩区块的质量也参差不齐。那些生产力最高的土地区块被称为“甜点”(Sweet point)。

独立石油公司将“页岩竞赛”从德克萨斯扩展到了路易斯安那、俄克拉荷马和阿肯色州的其他区块中。后来它们发现,所有页岩气藏中最具优势的是强大的马塞勒斯(Marcellus)。Marcellus拥有1500米以上甚至更厚的基岩,其面积甚至延伸至纽约州西部、宾夕法尼亚、俄亥俄和西弗吉尼亚州。

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2008年:钟声响起

2005年,《华尔街日报》(Wall Street Journal)曾报导:“美国数十年的廉价丰富天然气时代已经结束,美国天然气当前是工业化国家中最昂贵的。” 高气价刺激了许多投资和冒险活动,低价格是无法驱动的。要知道,页岩气的储量和开发机理完全不同于常规天然气。页岩气新井的初始产量很高,但此后下降速度比传统井快很多,然后再逐步趋稳。这种情况下,为保障产量稳中有升,增加钻机、并进行持续的新井钻探成为必然。因此,钻机数量始终成为衡量美国页岩产业冷热的一个关键指标。

钟声响起的那一年是2008年。那一年,美国的天然气产量显著增加,而不像人们普遍预期的那样下降了。这引起了专业人士和大型石油巨头的注意。一些原本用于海外的投资开始回归美国本土。大型石油巨头开始发起对中小型独立公司的收并购。来自中国、印度、法国、意大利、挪威、澳大利亚、韩国的石油公司不断涌向美国,与当地独立石油公司结成合作伙伴,向后者提供继续疯狂发展的资金。

新钟声带来新气象,对美国天然气剩余可采数量的估算显著增加。2011年,美国天然气委员会预计本国可采天然气资源比十年前增加了70%。那年,奥巴马总统宣布:“最近的创新使我们有机会在我们脚下的页岩中挖掘更大的储量,也许有一个世纪的价值。”到2019年,天然气委员会对本国可采天然气储量的预测是2002年的三倍。这场“页岩风暴”使得美国天然气从短缺变成供应过剩。不可避免的事情发生了:价格暴跌。

当然,所有关于进口昂贵LNG的任何计划均被取消,美国沿海的大批LNG接受站开始改造,变为出口终端。油气公司们面临的挑战不再是如何寻求稀缺的供应,而是如何为日益增长的廉价天然气寻找市场。天然气太多了。

步入暮年的乔治接受业界的奖项

2013年7月26日,美国页岩气之父,米歇尔能源开发公司创始人乔治q米歇尔在加尔维斯顿的家中逝世,享年94岁。

编译参考资料:《The New Map》,丹尼尔q耶金先生著。

本文经授权转载自微信公众号“清泉能源SpringEnergy”。