石油枯竭 石油会枯竭吗?为什么几十年前预测现在会枯竭,但是还有很多石油可采?

巧了。最近新开了一门“石油经济学”,然后看到了这个问题……

答:不会枯竭。注意,这个“不会枯竭”不是由石油本身决定的,而是人为决定的。

______________________我是快乐的分割线__________________


一、R/P ratio


首先明确一个概念——“石油储采比”,即“R/P ratio”。

R/P ratio=探明储量R/年产量Q;

这个年产量是由国家每一年根据投入产出表预估的,比如说GDP要保八,我们需要在这一年生产多少石油啊,然后这些石油生产任务分配到每个油田,这个油田大概今年要产多少呀~(这就是计划经济的好处……)

探明储量可以简单理解为油田的总储油量,也就是油田的最大产出,答案最后我会具体说明的;

然后你就知道了,R/P ratio其实就是估计一个油田按照现在的年产量最多能采多少年。

国际惯例,当某一个油田的R/P ratio值小于某一个临界值的时候,就不能再采了。准确地说是不能再用原来的年产量去开采了。于是,我们要调整年产量,把年产量调小,然后保证R/P ratio值大于这个临界值。

国际经验,这个临界值取10,也就是10年。

即:

R/P ratio<10时,油矿遭到破坏;

R/P ratio低于或接近于10时,油田处于“超负荷”状态。


按照这种方式,对一个油田不断缩小年产量Q,总有一天,产量Q的价值不足以弥补开采和销售的边际成本,自然就不会开采了。所以,油田不会枯竭。


——————

我不知道我说清楚没有。为了更形象,这里举一个例子:

假设有一块油田,蕴藏着225单位的石油,每年要提取15单位。由于15单位小于油田储量的十分之一,所以我们可以连续5年(计到第5年年末)每年开采15单位,而不违反上述标准。在这段时间内,R/P ratio从14降到10(这可以用一个序列210/15,195/15,……,150/15来表示)。在第5年之后,如果我们继续每年开采15单位,每年的开采量就超过剩余储量的十分之o(╯□╰)o

(注意我们将等于10的R/P ratio作为临界值的话,那么每年提取量不应超过剩余储量的五分之一。第5年之后,R/P ratio值将决定产量,为了使其不低于10,第6年的产量不能大于13.64单位。(R5-Q6)/Q6=10,R5=150,解得Q6=13.64。

同理我们计算Q7: R6=150-13.64=133.36,那么由(R6-Q7)/Q7=10解得Q7=12.4单位。对应的R7=133.36-12.4=120.96。

依次类推,你可以自己计算年产量Q8、Q9、Q10……Qn及其对应的Rn。

你发现,Q(年产量)越来越小。

把每年的Q累加,图像理论上是这个样子:



每年的Q是这个样子:


but,第n年,Q产量不不足以弥补开采和销售的成本,自然就不会开采了,这个时候的Rn不会是0。



______________


有了这个例子,是不是理解更容易~(≧▽≦)/~啦?

所以你知道是因为受到临界值的限制,油田不会枯竭。


弗劳尔(Flower)曾在其一篇有影响力的重要论文命宣称,考虑到不同规模和不同发展阶段的在产油田,全球的计量标准应该使用数值为15的临界R/P ratio比率。既然如此。那为什么R/P ratio国际上通用的要取10?为什么不是15、16或者其他的数?

下面就用King·Hubbert的“石油峰值理论”解释这个问题。





二、King·Hubbert的“石油峰值理论”


Hubbert是个美国地质学家,1949年他在《Science》上发表了一篇“Energy from fossil fuels”的文章,提出了矿物资源的“钟型bell-shaped曲线”(就是类似于正太分布的那个线)。然后,然后…没有人鸟他。

他真正被人鸟到,是因为人们发现,这货拟合的曲线很符合当时美国的实际情况。于是1956年,Hubbert创造了一个石油枯竭的数学模用来描述这种现象,其模型是个logistic方程(这个方程的导函数就是我上面说的类似于正态分布的那个线),在此基础上建立了非常著名的Hubbert模型。

石油枯竭 石油会枯竭吗?为什么几十年前预测现在会枯竭,但是还有很多石油可采?

Hubbert预测的对象是美国48个州(除飞地阿拉斯加和夏威夷),结论是:当R/Q比率接近10时,石油产量开始下滑。

该结论适用于一些非OPEC国家,或这些国家的某些地区(例如美国(50个州)的石油产量下滑出现在1985年,其R/Q比率≥10)。非OPEC国家的R/P ratio值大约在l7~18之间。许多观察家正关注着R/P ratio值触及10这个神秘的数字或者比10更大的个值所需的时间。然而,事实上大多数的油田在已知储量耗竭一半之前就已经出现产量下降的迹象。例如上面的那个例子里面,产量下降出现在5年之后,远早于储量能竭一半所需的时间(即5小于15/2。15是225除以第一年产量15得来的)。


另外,Hubbert是这样解释油田变化规则的:

当一个油田被发现之初,由于所需的基础设施尚未配理好,因此起初的产量是很小。当更多的钻井和更好的设备配置起来后,石油产量不断增加。在某些点上,就会达到一个峰值产量,即使技术进步或钻探更多的油井也不会逾越这一峰值。峰值后石油产量缓慢变小。峰值点至油田枯竭之前,还有一个具有重大意义的点,在这一点上,我们开采、运输和加工一桶石油所消耗的能量与此桶石油所蕴含的能量相等。此时,不管油价如何,石油都是不值得开采的,油田将会被废弃。平均而言,能在符合经济利益的前提下抽取的石油,仅为油田总储存量的30%至45%。

大概是这样的:


后人对Hubbert的模型进行改进,什么单循环、多循环和泊松回旋啊。具体参见冯连勇、赵林的(国内研究这一块儿较出名的是中国石油大学的冯连勇教授和翁文波)

什么?你问我它有什么用?这模型其实就是用来预测油田的产量、累积产量和可采储量。对于非专业人士的咱们来说,知道它存在就够了。






三、坎贝尔(Campbell)


Hubbert的继承人里面,有个叫坎贝尔的,是所谓“石油高峰”(peak-oil)学派的最重要的代表人物,有兴趣可以去读他的《即将来临的石油危机》(The Coming Oil Crisis)。

坎贝尔是地质学者,于20世纪50年代末期加入石油工业。1989年他在挪威政府的资助下进行一项蛋疼的研究一一找出全球的石油总存量。

坎贝尔详细分析过各产油国的石油资料后,发现结果都与Hubbert的理论相符。

1991年他发表了自己研究成果:

全球石油高峰将在1995年左右来临。

此后他通过来源不同的资料,多次重复计算,修正了自己的预测。他发现官方公布的数字与私人机构数据库的石油存量资料存在着很大差异。官方所公布的,特别是石油输出国组织(OPEC)国家的资料,通常只有总存量;但是私人企业数据库却把各油田的资料分列出来。从而可以知道总存量的增加,是由于新油田的发现,还是旧油田估计储存量的修正。

由此他得出一个结论:

由官方公布的数字仰的全球石油储存量不断增长的结论,大部分是出于在旧油田储量上所作的数字处理,而新油田发现带来的增长只是少数。


以上是坎贝尔的事迹。但他真正对石油枯竭理论做的贡献,是对Hubbert的模型进行了修正,使它的适用范围更广泛,甚至我国也可以适用。   



Hubbert曲线的第一个不足就是“严格对称”。虽然美国的石油生产的确在1970年开始走下坡路,应验了Hubbert理论模型的预测,但是该模型并未准确预测到峰值后的石油生产路径。事实证明,由于科技的进步,石油生产在峰值前后呈现非严格对称的现象。随着开来成本的降低、来收率的提高,以及燃料效率的增加,都使得峰值点后石油产量的下降速率不是非常陡峭,石汹的枯竭速度呈现出减缓的现象。



Hubbert曲线另一个不足就是它太过于依赖一系列的假设。

第一个假设是,人类所在星球的地质结构已经为人类所知晓,并被全面勘探,因此,几乎不可能再发现新油田了。

第二个假设是,为了解决与油田不规律的分布、生产及未来发现的不确定性相关的问题,假定生产服从统计学中的“中心极限定理”。该定理说明,许多随机变量之和倾向于服从正态分布,从图像上看,它表现为一条“钟”形曲线。从零开始,生产会随着时间的推移而增加,当可开采资源的开来量达到一半(中点消耗量)的时候,生产达到最大值,随后,生产以同原来增长时相同的速度不可逆转地下降。曲线下面的面识表明,一个油田或者它所容纳的最终可开采资源(URR)的累计生产量和它们的生产跨度。but,Hubbert曲线并没有描绘出世界石油生产和储备的动态特征,因为它是一个静态模型!它依赖于一些未被确认的地质学假设,井且没有考虑技术和成本价格函数。


最致命的是它在预测最大石油产量方面的成功仅适用于美国这一世界上石汹勘探和开发最密集区域的特性,而在世界其他地区,生产的模式并不是一条“钟”形曲线,而是具有大量不连续特征。

Hubbert模型的后继者修改了该模型,使Hubbert“钟”形曲线适合于世界不同地区。如在北海、前苏lian和探水地区,也发现了即将来临的峰值。


因此,我们按照前人的研究把R/P ratio取10是有一定依据的。



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好啦,问题答完了。下面是很有趣的科普知识:

首先说一下“探明储量”,全称是“探明经济可采储量”。经济的意思就是说你采它是不需要大耗成本的。可采就是现有的技术可以开采。为什么要这么分?下面上一个资源储量的分类框架,你就明白了。非常规石油资源:就是通过常规开采手段不能得到经济产量的石油资源。主要包括:重油、油砂、油页岩。我天朝最多的是油!砂!和油!页!岩!
全球4大油田
加瓦尔油田,石油储量750-830亿桶,高峰产油为2005年,石油产量为500万桶/日,目前产量每年以8%的速度下降;
科威特的大布尔甘油田,石油储量660-720亿桶,高峰产油为2005年,石油产量为170万桶/日,目前产量每年以14%的速度下降;位于科威特东南部,探明储量99.1亿吨,年产7000万吨左右。原油特点与加瓦尔油田相似,多由米纳艾哈迈迪油港外运。
博利瓦尔油田,位于委内瑞拉东部,奥里诺科平原上。多为重质油,探明储量52亿吨,年产达100万桶。
萨法尼亚油田,位于沙特阿拉伯的东北部海域,探明储量33.2亿吨。原油部分通过输油管运往利比亚的黎波里、西顿,叙利亚的巴尼亚斯港装船。一部分输往腊斯塔努拉外运。
世界石油储量最多的十个国家(注意:储量多不一定产量多)
世界主要油气生产国剩余探明可采储量

然后是分布然后是分布
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