鑽頭會轉彎!實現頁岩氣革命的關鍵是…… (上)

九月 16, 2014 No Comments by

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新技術的開發、應用、商業化,通常不是同一人或組織獨力完成,有些開發出來後無法找到適當的應用處而被揚棄;有些能開發成製程或產品,卻因缺乏夠大的市場支撐其商業化;更有甚者,起初以失敗收場、或在所有客觀條件都不成熟下,被打包封箱塞進地下室、成為封存的電子檔,在經過沉寂後,透過某些契機,才一躍而成開啟某「革命」的鑰匙。

 

頁岩氣革命,與其用「革命」這種有「一夕間爆發」意味的形容詞來解釋,不如說是大量技術演化結合的產物,這些技術在透過實驗應用後逐漸成熟,使用者也越來越知道如何結合各領域資訊,成就過去完成不了的工作成果。

 

鑽鑿技術的演進

 

頁岩氣生產能大量商業化,主要取決於兩大技術:定向鑽探技術(或水平鑽探) (directional drilling/horizontal drilling) 與水力壓裂技術 (hydraulic fracturing) 的成熟,有趣的是,這兩者都並非新技術,至少都不是最近十年才開發出來的技術。定向鑽探起源於1930年代 (第一座水平鑽鑿井的誕生是在1941年)、水力壓裂技術則是在1940年代於美國被實際應用 (首次商轉是由哈利伯頓公司 (Halliburton) 於德州設置油井所用)。

 

直到1982年,美國當局才開始資助天然氣技術協會 (Gas Technology Institute) 針對天然氣礦脈的相關研究,更多地質探測的相關研究數據在之後流入私人公司,與商業化的探測與開採技術結合,為穩定量產頁岩氣埋下種子。

 

要將定向鑽探技術應用於生產工具,需要許多其他附加技術,而這些技術在剛開始時發展十分緩慢、也還未吸引石油公司的眼光。因為缺乏地底的即時監控與探測科技,即便可以成功進行鑽鑿,但還未能精準適應各礦脈的特性以提升產量。其後探測技術、鑽鑿工具研發等科技逐漸成熟,可以結合鑽鑿、探測與監控,水平定向鑽探才逐漸可以進行大區域、規模化、微型化、自動化、硬地層的鑽鑿工作。

 

1937年,在定向鑽鑿正開始萌芽時,有一間名叫史密斯國際 (Smith International, Inc.) 的公司誕生,這間公司原本只是間鑽頭公司,後來發覺與其只賣設備零件,不如賣整套服務;因此透過收購與技術合作,成為專研油井開採與定向鑽探設備的公司,之後因為合資關係的牽線,在2010年由目前最大的鑽鑿設備服務公司思倫貝謝 (Schlumberger Limited) 所收購。

 

斯倫貝謝所看重的,正是原由PathFinder Energy Service研發,史密斯國際在2008年收購後獲得的定向鑽鑿技術。很多油源並非用傳統垂直井就可以開採,因此需要在地底下能夠「轉彎」的鑽鑿與開井技術,定向鑽鑿技術的可貴就在於可以解決這個開鑿難題、同步進行探勘/鑽孔/測量,再配合史密斯已有的動態鑽鑿模擬系統,讓其可以切入當時快速成長的定向鑽鑿市場。從最簡單的垂直井到需要最複雜技術的定向鑽鑿及旋轉導向的鑽井皆可應用。

 

專研開採技術與設備的公司,大多規模小、創業色彩濃,而大部分的油氣相關服務都在動態、多元競爭者參與的市場中完成,而且通常需要在大範圍、未探勘前需要的服務與設備都不明的環境下作業,因此所需技術十分密集。

 

而這些持有開採技術的公司在價值鏈裡都扮演哪種角色呢? 原油與天然氣公司主要有三大類,一種是綜合型原油公司,從油源、油井、精煉廠、運輸線的經營都一手包,掌握一套完整的價值鏈,也擁有自己的石油品牌或加油站。這種類型的公司雖然事業多元,但主要75%的利潤都來自於上游事業的經營。

 

另一類公司則比較專注某部份業務,例如只單獨擁有鑽鑿井、精煉廠或管線的擁有權。前兩類公司都可能會把部分業務外包給別的合約商來執行。而這些合約商就屬於第三類型的服務與設備提供者,他們可能自己就擁有設備、或別人把設備或器械外包給他們運作,例如鑽鑿器具供應商、鑽鑿平台管理公司、精煉廠建設公司、或地質資訊服務公司。

 

思倫貝謝 (Schlumberger Limited) 即屬於油田服務與設備綜合公司,除了擁有鑽鑿技術外,同時也需要管理與分析大量數據的能力。

 

下集我們將繼續分析頁岩氣革命的成功關鍵、以及技術力的細節!

 

【延伸閱讀】
1. 鑽頭會轉彎!實現頁岩氣革命的關鍵是…… (上)
2. 鑽頭會轉彎!實現頁岩氣革命的關鍵是…… (下)
3. 海上移動城堡 – 鑽油平台事業

 

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