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從傳統到非傳統─你不可不知的天然氣

2016/11/05 經濟部能源局 點閱人次: 1253

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整理/李茗家
資料來源/經濟部能源局、台灣經濟研究院、臺灣能源期刊

1905年日本人組團到臺灣進行石油探勘工作,發現出磺坑油源及錦水天然氣田,為傳統天然氣發展的萌芽階段。百年之後,在新技術與新時代的衝擊下,天然氣也跟隨潮流趨勢,不再只有「傳統」。

受到全球越來越重視CO2減量,相較於煤炭或石油等其他化石燃料,天然氣在燃燒時產生的CO2及污染物較少,各國政府取其潔淨特性,利用天然氣取代煤炭及石油做為燃料,已逐漸提高其在能源配比的權重。根據資料顯示,近20年天然氣占能源消費比重自1994年22.2%增加至2014年23.8%,天然氣消費量與占比正逐漸提升中。天然氣泛指源自於地下的氣態碳氫化合物的混合物,80%以上的成分是甲烷(CH4)。與潔淨能源劃上等號,或許就是你對天然氣的印象,近年來更出現「非傳統天然氣」,你知道傳統及非傳統天然氣的差別嗎?

傳統與非傳統之間的差別,主要是依照天然氣存在的地質條件與開發特性而有所不同。

傳統天然氣經生成後,會順著岩層中的孔隙往上流竄,直到遇到無法通過的岩層後,就會積存在那裡,若這時的地層結構為封閉構造,通常就有機會讓天然氣積聚形成氣田。

由於傳統天然氣通常位於岩層的頂部,開採時利用垂直開採方式,藉由地層構造與地表大氣之間的壓力差,將天然氣經由氣井釋壓至地表,即可產出。

至於非傳統天然氣諸如緻密砂氣(Tight-sands Gas)、煤層氣(Coal Base Methane, CBM)、頁岩氣(Shale Gas)及天然氣水合物(Natural Gas Hydrates)等,就需要較高的技術來突破不一樣的地質環境,產量大且具備商業價值。

以頁岩氣為例,頁岩氣多存在於泥岩、高碳泥岩、頁岩及粉砂質岩類夾層中,需要先垂直開鑽至預定深度後,再水平鑽至岩層位置,也就是所謂的水平鑽井技術。除此之外,還須配合水力壓裂技術和近年開發的同步壓裂技術,而正因這些先進技術的成功應用,促使頁岩氣開採嶄露頭角。

簡而言之,非傳統天然氣可說是需要高超的專業開採技術的能源。

臺灣天然氣發展軌跡

根據《源起不滅》一書的內容,日本於1905年派遣石油地質調查隊,在臺灣進行全面性的地質調查及探勘,不僅成功發現出磺坑油氣源和錦水天然氣田,竹東、六重溪、牛山等地亦有所斬獲,為天然氣發展奠下良好的基礎。

早期的天然氣,主要供應給工業(糖廠和磚廠)使用,1930年日本人修築錦水到頭份的天然氣管線,成為臺灣第1條天然氣輸送管線;隔年,日本人利用天然氣分離出的液化石油氣(LPG),做為汽車燃料使用,成為全球第2個使用LPG車的地區。後於1932年,更開放供應給一般家庭使用,開啟多元應用的新氣象。

自1945年後,中國石油公司(現為臺灣中油公司)來臺接手日本人留下相關基礎設施,並開始建立探勘組織與培育人才,積極探勘油氣蘊藏。在1959年,錦水38號井成功開採,總算為多年的探勘工作,注入一劑強心針。後來也分別於鐵砧山及青草湖等地方獲得成果,讓臺灣自產天然氣開始邁向新的發展。

正因為陸地天然氣的成功經驗,探勘工作朝向近海海域前進。

1965年進行海域探測後,中油公司於1972年成立海域石油探勘處,專門負責臺灣近海海域之探勘與開發,期望擴大油氣生產的來源。經不斷嘗試探測與技術突破之下,於1986年,成功將新竹外海的長康油氣田(CBK)所產出的天然氣輸送回本島,寫下臺灣海域生產天然氣的新紀錄。

隨著國內天然氣田的產量逐漸衰竭,以及二次石油危機的經驗,政府與時俱進,積極調整能源政策、訂定進口LNG政策方針等措施,為臺灣天然氣發展劃下歷史新頁。

未來的可能性發展

自從頁岩氣革命成功之後,面對全球致力於尋求替代新能源的氛圍,非傳統天然氣開採技術的研發工作,已經如火如荼地展開,天然氣產業的發展也將朝向更多元的面向。

臺灣的能源高度依賴進口,未來在傳統天然氣來源與投資開採方面,除穩定供應及來源多元化,確保國內供氣安全及穩定,亦應保持關注非傳統天然氣之發展趨勢,在甲烷水合物等尚待開發的潛力股上,尋求合作與交流的機會,或許可以再次為臺灣能源發展史開創新的里程碑。

傳統天然氣

主要存在於油田和天然氣田,藉由有機物質因地層變化及高溫高壓等環境因素,使其裂解為石油或天然氣。此種天然氣除大部分是甲烷之外,通常還會有其他物質如乙烷、丙烷、丁烷、及CO2、N2、H2S等氣體,必須淨化、萃取或調整其熱值。

在礦藏中主要以氣體形態存在於砂岩孔隙中,開採時靠著蓄積的高壓自地底衝出,故產能往往隨其壓力下降而下降。初期產量很高,通常8年左右為高峰期。

頁岩氣

頁岩層中的天然氣,以吸附或游離狀態存在於泥岩、高碳泥岩、頁岩及粉砂質岩類夾層中。值得注意的是,生產週期長是頁岩氣的特點,開採壽命一般可達20年至30年。但頁岩氣受到低滲透率和低孔隙度的影響,使其開採難度較大。

煤層氣

從地下的煤層生產,以大分子團的方式吸附或附著於煤層中。

就煤礦開採而言,煤層氣是煤礦生產過程的潛在風險,同時煤層氣又與採煤有直接的關聯性,採煤之前如不先採煤層氣,則必須排到大氣中。

煤層氣採收過程,首先需排水,減低煤層壓力,促使煤層氣自煤礦中解析成小分子,並脫附及擴散至煤層中,而後流動至管路及生產井。煤層氣的採收初期產量較低,但生產周期長,可達20年至30年。

緻密砂氣

緻密砂氣通常存在於相當堅硬且幾乎無法滲透的沙岩或石灰岩,且大都存在於陸上,所以需要特別的技術如壓裂及酸化,提升岩層滲透性,以便開採。

天然氣水合物

天然氣水合物也稱為甲烷水合物或可燃冰,為水結晶體結構內形成含甲烷的固態籠型水合物,多分布在極區永凍層、大陸邊緣深水陸坡海域。雖然其蘊藏量較其他天然氣資源都還要龐大,但是開採技術與環境風險難度最高。


關鍵字:天然氣,傳統,非傳統

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