2015年5月20日 星期三

美酒加咖啡,威士忌配石頭?

費雪來廢話一篇短文吧?地質人愛喝酒是盡人皆知的事。雖然好酒的我們,都聽過美酒可以加咖啡,葡萄酒最配夜光杯。但是,應該比較少人聽過威士忌就要配石頭才給力吧?
今天酒鬼費雪要介紹的是這一味威士忌石頭(Whisky stone),專門配威士忌來喝的。夏天喝威士忌,味道雖然純美,但是沒有冰涼爽快的感覺,在赤日炎炎的台灣夏日,喝室溫的酒真是一種內外煎熬的遺憾。

當然大家會說:笨呀!費雪,你不會加冰塊來喝的嗎?是的,冰塊雖然方便,但是不要忘了,冰塊是會融化變成水的,摻了水的威士忌,在行家的眼裏簡直就是暴殄天物,特別是你喝的是甚麼余市21年、竹鶴21年的昂貴威士忌。因此許多的酒仙,就會買這個威士忌石頭來用。這個石頭是天然皂石(soapstone)的成分,切割成邊長1-2公分的立方體,夏天可以替代冰塊的功用,特別是可以重覆使用不會融化,和冰塊一樣,平常一樣存放在冷凍庫中,要使用時直接加入飲品,就可以享受冰冰涼涼的威士忌囉。冬天也可以稍微加熱後,丟入威士忌中享用,聽說不僅不會像冰塊會融化破壞原味,還能讓酒味更圓潤。

皂石為什麼可以作為威士忌石頭使用?這就要說到它的性質了,皂石主要的礦物組成是滑石(Talc),通常來自於變質的滑石片岩(Talc Schists)。產出於板塊構造隱沒帶附近,像是台灣就有幾個產皂石的礦場。如果你跟費雪一樣背過礦物的硬度表,馬上就會注意到滑石是一種硬度最軟的礦物,因此容易切割加工。加上如其名的表面光滑,所以不容易沾上髒汙。另外滑石是一種不太容易跟酸鹼反應的惰性礦物,無毒,吸熱性質佳,輻射熱性質也不錯,所以,2007年起,就有聰明的人想到利用這種特性,把以滑石礦物為主要組成的皂石,拿來做為威士忌中冰塊的替代品。最近開始逐漸成為一種典雅的潮流,誰說地質人喝酒是牛飲?還好費雪在花蓮有幾位酒鬼好友,看來下次到東部去出野外,花蓮的地主老大們如果有讀到費雪小弟的部落格廢文,請事先野外採集準備好一噸的威士忌石喔!

中國人跟石油

在中國歷史上,對石油的認識是相當早的。有關石油的記載,最早見於周代的《易經革卦》:「像日,澤中有火。」即指石油從地下流出溢到水面燃燒。中國在在秦漢之間,就已經發現石油,到唐宋不但多處開採,而且已有大規模用於軍事。
斯洛維尼亞的天然石油池
        
    在中國古代有關石油的名稱很多,如「弱水」、「石漆」、「石脂水」、「石腦油」以及「猛水油」等。到了宋朝,才出現了「石油」的名詞。
中國人對石油的可燃性知識,最早記載在漢書地理誌。其中說:「上郡高奴縣,有洧水,可燃。」高奴就是現今的陜西北部。其次發現石油的是在甘肅玉門。後漢書酒泉郡中說:「縣南有山,石出泉水,注地為溝;其水有肥,如煮肉洎,如不凝膏,燃之極明,不可食,縣人謂之石漆。」。《水經注》中引用晉張華的《博物志》說:酒泉延壽縣(今甘肅玉門市南)南山出泉水,大如莒,注地為溝。水有肥如肉汁,取著器中,始黃後黒,如凝膏,燃極明,與膏無異。膏車及水碓缸甚佳,彼方人謂之石漆。水肥亦所在有之,非止高奴縣洧水也。唐朝段成式《酉陽雜俎》卷10《物異》說:石漆,高奴縣石脂水水膩,浮水上如漆,采以膏車,及燃燈極明。宋前期的《太平寰宇記》卷152《肅州》也說:石漆:延壽城中有山,出泉注地,其水肥如牛汁,燃之如油,極明,但不可食。此方人謂石漆得水愈熾也。由這些古代文獻看來,中國人最早就懂得將石油當成能源來源,提供照明了。而中國人懂得鑿井開採石油也相當早。在公元347年,就懂得運用竹片,鑿成世界上第一口的油井,深度達約240公尺。之後的中國普遍均懂得鑿井開採石油之技術,據1303年成書的《大元一統志》記載,在延長縣南迎河,有鑿開石油一井,其油可燃,兼治六畜疥癬,又延川縣西北八十裡,永坪村有一井……”

宋朝沈括(10311095)在其科學著作《夢溪筆談》中第一次使用了「石油」這一名稱,並且一直沿用至今。沈括利用石油不容易完全燃燒而生成炭黑的特點,將石油燃燒出的煙收集起來當墨用,首先創造了用石油炭黑代替松木炭黑,製造煙墨的工藝。被稱為「延川石液」的就是用這種石油炭黑製成的墨。《夢溪筆談》中關於石油論述的原文如下:「鄜、延境內有石油,舊說『高奴縣出脂水』,即此也。生於水際,沙石與泉水相雜,惘惘而出,土人以雉尾甃之,用採入缶中。頗似淳漆,然之如麻,但煙甚濃,所沾幄幕皆黑。余疑其煙可用,試掃其煤以為墨,黑光如漆,松墨不及也,遂大為之,其識文為『延川石液』者是也。此物後必大行於世,自余始為之。蓋石油至多,生於地中無窮,不若松木有時而竭。」
由於石油有燃燒時遇水不滅的性能,到南北朝後就被大量用於軍事方面了。周武帝宣政(西元578)中,突厥圍酒泉,取此脂燃火,焚其攻具,得水愈明,酒泉賴以獲濟。這是中華古史上第一次將石油用於軍事的記錄。五代時,《吳越備史》卷2說,火油得之海南大食國,以鐵筒發之,水沃,其焰彌盛錢鏐將火油用於軍事。《資治通鑒》269《遼史》71《太祖淳欽皇后述律氏傳》記載,貞明三年(西元917年),南方吳國向契丹人獻猛火油,說:攻城,以此油然火焚樓櫓,敵以水沃之,火愈熾,是準備軍用的。《新五代史》74《四夷附錄》說,後周顯徳五年(西元958年),占城國王貢猛火油八十四瓶猛火油以灑物,得水則出火。當時江南不產石油,因此上述的火油或猛火油都是從海外進口的。
據《續資治通鑑長編》記載,宋開寶八年南唐李煜面臨宋軍進攻金陵的危機,其神衛軍都虞侯朱全贇用猛火油縱火攻宋軍,由於風向改變,火焰反燃己軍而大潰:「朱全贇自湖口以眾援金陵,號十五萬,縛木為筏,長百餘丈,戰艦大者容千人,將斷採石浮梁,會江水涸,戰艦不能驟進。王明屯獨樹口,遣其子馳騎入奏,帝密遣使令明於洲浦間多立長木若帆檣之狀以疑之。己未,全贇獨乘大航,高十餘重,上建大將旗幡。至皖口,行營步軍都指揮使劉遇揮兵急攻之,全贇以火油縱燒,遇軍不能支。俄而北風,反焰自焚,其眾不戰自潰,全斌惶駭,赴火死。擒其戰棹都虞侯王暉等,獲兵仗數萬。金陵獨恃此援,由是孤城愈危蹙矣。」
北宋時期,為了防禦西夏、遼、金等軍隊的入侵,西北邊防城庫皆掘地作大池,縱橫丈餘,以蓄猛火油,進行了備戰工作。猛火油就是石油或石油的加工產品。北宋宰相王安石還于神宗六年在京城汴梁軍器監內設軍用石油加工的作坊猛火油作,並派沈括兼管軍器監,促進了石油在軍事上的廣泛應用。《續資治通鑑》記載:「修樓櫓,掛氈幕,安炮座,設弩床,運磚石,施燎炬,垂櫑木,備火油,凡防守之具畢備。」康譽之所著的《昨夢錄》記載,北宋時期,西北邊域「皆掘地做大池,縱橫丈余,以蓄猛火油」,用來防禦外族的侵擾。宋初曾公亮在他的《武經總要》中記載了一種用膏油縱火攻城火車和一種注有火藥的噴火器火罐。這種進攻性的武器附有猛火油櫃筒櫃等機械裝置,威力極大,中人皆糜爛……若水戰,則可燒浮橋、戰艦,頗像現今的火焰噴射器。此外,當時還發明了用加入石油產品瀝青的方法來控制火藥燃燒的速度,使瀝青成為配製特種火藥的原料,這一發明比外國早了近1000年。而猛火油的使用方法,則與希臘火相似,也有專門的噴射裝置,這便是北宋曾公亮在《武經總要》中記載的「猛火油櫃」。但這種裝置與希臘火裝置不同在於,它已經引入了火藥作為引燃物。
猛火油櫃

    中國古代對於石油的用途,除了冬天用來升火取暖的能源用途,以及軍事用途之外,宋代官定的「嘉祐本草」開始,以後在各類「本草」之中有很多關於石油煉藥的記載。最為神奇的是北史卷九七西域傳中說:「服之,齒髮已落能令更生,癘人服之皆愈。」這種說法,當然不能完全相信,有待現代的科學家去驗證。但至少可以相信古代的中國人,對石油的化學提煉,已經有了一定的基礎。

2015年1月6日 星期二

2015,頁岩氣還行不行?

剛恭喜完新年快樂,費雪要來天南地北一下最近的頁岩氣風潮。面臨著新的一年的到來,石油價格似乎維持著2014年第四季的下跌趨勢,在一年的開始這幾天,持續的下跌著,油價到底會跌到多少?很多能源經濟專家認為,石油輸出國家組織,大概要等跌到一桶原油60美元以下,迫使美國的頁岩油生產業者退出市場,才有可能減產,使得油價回彈。但是,費雪大叔覺得這可能是一種一廂情願的看法。因為就技術而言,目前美國頁岩氣生產井的鑽鑿完井工期,已經由150天,下降至45-70天。也就是說,雖然油價的下跌,可以迫使中小型的頁岩油業者,因為資金短缺退出市場,但是一但油價回彈,馬上又可以在華爾街取得資金挹注,基礎設施尚在的頁岩油田,便能在短短數週內恢復生產,新鑽鑿的頁岩油氣井,能在1-2個月上線生產。最後受不了出問題的,恐怕是石油輸出國家組織中,現金短缺的國家。所以說不減產的手段,費雪認為是一種七傷拳,傷人一百,也得自傷五十,況且,美國像是練了九陽神功護體的張無忌,面對內家高手還要勉強使出七傷拳,石油國家不先倒斃才怪!

圖1、頁岩氣的蘊藏

油價的下跌,對頁岩油氣開發的進展,到底造成了甚麼影響?多數的輿論認為這將掐住了頁岩油氣發展的喉嚨,因為目前頁岩油氣的生產成本超出了可獲利的範圍,因此將迫使頁岩氣的開採減緩。目前北達科他州的新頁岩氣田開採許可申請的案件數下降了40%,似乎也印證此一看法。但初期或許衝擊的是新鑽井許可的申請;中後期對頁岩氣革命的影響,若由專業技術領域來看,這或又是另一個不同的故事。事實上,油氣上游開採工業的營運模式,是相當特殊的。多數油氣鑽井與開採服務業,例如哈里伯頓與斯倫貝謝公司的服務計價,是根據油價的走勢而與業主議定。另外,鑽井與開採團隊的薪資,也受油價走勢影響。於是,當油價低迷時,頁岩氣公司會跟服務公司說:”老兄,我快撐不下去了,不如砍個價吧?不然我下去,你也會被拖下去啊!”。於是為了勉強生存,服務公司也得被迫砍價,不然收不到現金。因此油價的下跌,也將造成油氣鑽井與開採的成本降低。頁岩油開採的成本,根據估計,或會將降至33-50美元/桶,這將使得頁岩油氣井的開採,在目前價格下還能強撐一陣。

圖2、鑽井服務工作專業人員

影響頁岩氣發展,當然還有另一個因素不可忽視,那就是中國大陸的頁岩氣技術發展。過去根據西方的主流看法,認為中國大陸不可能在2015年前,缺乏相關的水力壓裂技術,無法完成商業生產。還說中國頁岩氣埋藏深、地質複雜,所以開發沒有經濟效益。但是,費雪認為,西方人真的小看了中國人,那是一個它們不了解的社會,在國家的意識下,很多"不可能的任務"卻會被貫徹執行。所以我們看到中國大陸在頁岩氣開發上,過去兩年的進展,已經跌碎許多專家的眼鏡(所以現在歐美眼鏡業應該景氣很好喔?)。中國大陸至2014 4 月,已在頁岩開發投入超過 24 5000 萬美元的經費。這些款項已經完成322 口頁岩氣井的鑽鑿與設置,其中包括 108 口的垂直調查井、 118 口垂直探採井和 96 口水平探採井。而在頁岩氣生產方面、 目前已完成38口生產井,每口井的生產量,超過 10,000 立方米/天。到20144月為止,在重慶涪陵的頁岩天然氣產量已達到3.6億立方米,而其中已售出了 3.42億立方米的頁岩氣。
圖3、中國的焦頁1HF號頁岩氣生產井

水力壓裂相關技術上,中國大陸在壓裂卡車、 混拌砂料車、 歧管卡車和智慧量測卡車的工作壓力設備的發展上,已達到可承受最大140 MPa的能力。其他技術的進展還包括了鑽井回流液循環利用、暫時堵隔體積水力壓裂工法、四井同步交鍊水力壓裂技術、複合材料橋塞和多群集穿孔技術、旋轉導向鑽井系統等技術的掌握。而中國平均頁岩氣井的完鑿工期,也由平均約120天,下降至約70天左右。中國大陸的國家5 年計畫中,頁岩氣到 2015 年預計增加到 65 億立方米/年的生產量。然而,前述的頁岩氣技術進步已使得這個目標可能提前完成。因此我們必須承認,中國大陸已基本掌握了頁岩氣開發所需的水力壓裂相關基礎技術。而油價的下跌,可能使得美國相關頁岩氣鑽探與相關的服務公司,更快速因為併購、合資而轉進有政府補貼的中國大陸市場。加強中國頁岩氣相關服務產業的發展。另外,石油輸出國家組織的不減產政策,已經讓中國大陸警覺到必須掌握一定的自有能源以對抗石油國家的壟斷圍堵,因此未來對頁岩油氣的補助與支持應該不至於縮減,甚至在2015年會投入更多的國家資源協助頁岩氣的探採工作。
圖4、中國頁岩氣井正在進行水力壓裂

所以費雪認為,頁岩油氣的風潮,2015年是不會退流行的。因為在大國的政策角力下,至少在未來20年仍將繼續發燒。那台灣對於頁岩油氣風潮,未來應該如何應變?有人認為台灣根本沒有頁岩氣,也沒有相關技術,因此只需要注重石油價格,伺機買進便宜的石油與天然氣就夠了。但是,頁岩油氣相關技術,恐怕比你我想像的更貼近我們的生活。舉水力壓裂技術為例,其實在上世紀40年代就已經發展出來,而水力壓裂的雛型,來自於140多年前美國內戰後的專利。它是一個成熟的技術,不只是頁岩油氣開發的關鍵技術,相關技術也被應用於深層地熱發電、二氧化碳封存、隧道開發等工程。而現代水力壓裂工法運用到的材料,包括砂料礦材、可溶解抗溫壓發泡樹脂、複合材料可鑽橋塞等,是礦物、生化、化工與材料科技的應用,而抗高溫高壓的管線材料與探採控制電子元件,運用了整合電子業資源的相關技術。這些應用技術的回報率,遠比民生用品代工要高出數倍。可惜的是過去的運用卻壟斷在少數的油氣服務公司手上。

影片1、井下可鑽橋塞的使用

    油價下跌,或許短期會讓美國相關油氣服務業受到短期打擊,但這也意味更多相關技術在短期內將流入新興市場,或因成本而被低廉的新興市場企業取而代之,成為下一波產業轉型的契機。頁岩氣的儲藏,不僅中國大陸,南美洲、南亞、東南亞或許是下一個新興的戰場。台灣的政府、學界和產業,與其被動的在油價下跌中,尋求短期的套利。我們或許更應該積極注意頁岩氣相關服務產業,有計畫的介入相關關鍵技術的發展與培養人才,例如頁岩氣探勘技術、探採人才培養、相關風險管理與探採三維評估軟體的發展,以及前述的礦物、化工、材料、電子等相關硬體技術產業建立。未來台灣年輕一輩的戰場,不僅僅在中國,而在全世界。搭上因油價下跌,而出現機會的頁岩風潮列車,或許是一個台灣改變偏重民生電子業的失衡結構與產業轉型的契機。