本周的話題持續圍繞在頁岩氣，由化工系學長區博士主講，內容涵蓋廣泛，也相當豐富充實。
時間點回到2013年12月，美國分別取代俄羅斯與沙烏地阿拉伯，成為全球最大的天然氣與原油生產者。能源與原料的既有版圖開始悄悄地在變動，且趨勢日益明顯。以下為幾個關鍵的數據：
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| 美國、俄國、沙國的原油與天然氣產量分布 |
油與氣是時常共存，因在開採的同時伴生，只是多寡與所佔比例不同而已。由上圖可以看出，對於沙烏地阿拉伯來說，油品相對於天然氣的產出相當高；對照俄羅斯與美國，油氣的產量則相當平均。
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| 原油、天然氣倚賴進口比例一覽 |
由上圖可見，比較典型工業巨人中，中國、歐洲、印度持續仰賴進口能源且逐年攀升，相較之下，美國則已經走向能源自給自足的道路上。至於日本沒有變動的原因是因為其能源100%已仰賴進口，已無成長的空間。
拉回到技術面上，什麼是頁岩油(Shale Gas)呢？它包含了天然氣(Natural Gas,甲烷)、液態天然氣(Natural Gas Liquid, 含碳數2~4等)、油類(Oil, 含碳數大於5、沸點高於160度等)以及二氧化碳。承如上禮拜所得知的，化合物如乙烯或丙烯的傳統製程是利用Naphtha(輕油)裂解而得，但由於輕油為混合物，實際生產所得的產率並沒有比頁岩氣的轉化率高(乙烷 -> 乙烯)，再加上在北美洲Shale Gas的產量大爆發，很快的就取代輕油的角色。下圖可見此趨勢：
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| 乙烯的來源 |
接著來談談頁岩氣的成因與開採過程。由於頁岩的細縫極小且身處地底(尤其能將分子量小的甲烷鎖在岩層裡便可得知)，基本上探鑽的深度大多在地下7000英呎(約2~3公里深處)。將探鑽管垂直深入地底後，再以水平探鑽管開採。水平管的內容物配置，則是每百公尺裝設一段段的炸藥(用作開路)、添加劑(穩固沙、岩層)及高壓水注入(開路)。而環保人士詬病的是，這些物質有可能會汙染位於淺層的地下水體，但現在還沒有證據顯示此說法合理。
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| 傳統與非傳統天然氣取得方式比較 |
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| 頁岩氣的開採方式 |
Shale Gas 開採詳細流程 on YouTube
對於Shale Gas的開採技術來說，其實早在1821年就有最初始的研究，直到1949年開始有第一次的水利壓裂法(Hydraulic fracturing)試行。1970年代，能源危機浮現，政府開始鼓勵石化企業探勘東、西部的頁岩氣的可能性。接著的二十年裡，石化業將其他現有的技術整合如3-D Seismic Tech、Micro-Seismic Tech與Slick-Water Fracturing，加上不斷優化技術、有效的政令宣導、教育民眾後，在2008開始大量開採。這樣的發展告訴我們，新的技術並非開發全新的方法，若能以整合的方式將現有技術結合，也能有相當好的結果。同時，如何引導政府推動合適的能源政策、讓民眾對於開採技術感到安心、有效地與相關機構合作等等，都是讓頁岩氣成功的原因。
(上完)
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