云子:页岩革命的开拓者乔治・米歇尔(转帖)

2014 年 07 月 26 日 由 云子

乔治・米歇尔 (George Phydias Mitchell, May 21, 1919–July 26, 2013) 是页岩革命的先驱。页岩革命是人类历史上最伟大的产业革命之一,它把蕴藏在致密页岩中的天然气、油开采出来,为我们所用。过去只有在石油天然气有关专业的教科书中提及页岩气,但在米歇尔以前,没有人相信可以经济地开采出来。页岩气革命完全颠覆了我们对能源的认知。它对人类经济活动的影响是无以伦比的。它改写了全球能源产业格局,甚至影响到世界地缘政治。由于页岩革命, 2013年7月,美国超过俄罗斯和沙特成为全球最大的油气生产国。美国从国外进口的石油比例,已从2006年的60% ,下降到2013年的36%,且大部份来自加拿大,减少了对中东地区石油的依赖。而在2013年,中国已成为世界上最大的石油进口国。中国现有的煤炭储量只能开采31年,而煤炭占中国能源供应总量的三分之二以上,占电力供应的80%。但中国拥有世界上最多的页岩气储量,由于页岩革命,开采成为可能,也正在开发中。

页岩气的成功开发,乔治・米歇尔厥功甚伟。当然还有多种因素在起作用,首先是美国对能源独立的渴求;联邦政府在税收和立法方面的支持,以及科研费用的投入;定向钻井、水力压裂、三维地震成像技术和微地震波压裂成像技术的成熟;但是米歇尔起了最关键的作用。没有他,就没有今天的页岩气革命。当他在2013年7月,以94岁高龄去世时,美国及世界各大媒体对他的生平, 均作了报导,称他为页岩革命之父,成功的企业家,慷慨的慈善家。英国经济学人(The Economist) 2013年8月3日曾这样评价他,“像乔治・米歇尔那样,为改变这个世界做得那么多的企业家是很少的。”

希腊移民的孩子

乔治・米歇尔的父母都是来自希腊的移民。父亲没有受过教育,母亲只读了六年级。父亲在贫困山区长大,是个牧羊人。为了挣脱贫穷的生活,1901年,20岁那年,随着大批欧洲移民,来到纽约的埃利斯岛(Ellis Island),这是接纳移民的第一站。他一路向西迁移,在阿肯色州,找了份筑铁路的工作。开头只能在希腊裔工头下工作,因不会希腊文和英语。连家信也要工头代劳。领工资时,发薪人厌烦他的希腊名字,沙瓦・巴拉可夫普罗斯(Savvas Paraskevopoulos)太长,甚至威胁要解雇他。老米歇尔干脆放弃本名,采用了这位发薪人的名字-Mike Mitchell,作为自已的名字。他最后定居在德州的加尔维斯敦 (Galveston) 。他是位赌徒和创业者,在当地开了一家擦鞋和熨衣的店铺。一天,他去休斯顿,偶尔在希腊文的报纸上,看到了一位美丽的希腊少女的照片。他追到她定居的佛罗里达,请求她放弃未婚夫嫁给他。他们在德州的加尔维斯敦结了婚,就靠开擦鞋店为生。在那里,1913年长子強尼・米歇尔(Johnny Mitchell) 出生,六年后的1919年,迎来了他们第二个儿子乔治・米歇尔。乔治13岁时,他的母亲去世。

页岩革命的开拓者

17岁那年,乔治・米歇尔进入德克萨斯州A&M大学,边学习边工作。主修石油工程学, 副修地质学,以第一名成绩毕业。在校期间和哥哥強尼(Johnny) 一起在油田工作。1941年,兄弟俩开始打了第一口油井。后因第二次世界大战,中断了他的事业。

在二战期间,他入伍,是一位工程兵上尉。战后的1946年,哥儿俩合伙成立米歇尔能源和开发公司 (Mitchell Energy & Development) ,从事石油钻探和房地产开发。他们在休斯顿市中心租房,哥哥拉生意,动员感兴趣的人投资;弟弟会看地质图,寻找合适钻井的地段。收集到足够的资金后,就冒险去打一口井。如果钻到石油, 大家就暴利分红,否则就泡汤。这就是所谓的野猫石油公司。其实这是资本主义早期的融资方法之一。他们哥儿俩一直是事业上的伙伴,直到1996年強尼去世。米歇尔先是以地质学家和工程师身份作公司的顾问, 而后作为合伙人。1952年,他们接受了一宗一万英亩土地的租约,是芝加哥一位经纪人经手的。这块租来的土地,位于德州沃思堡 (Fort Worth) 附近,被称为〝钻井者的坟埸〞。在那里钻井是高风险的。但他是幸运儿,很快在那儿钻了13口油井,口口成功。公司在他的领导下成长起来。1959年被任命为总经理。在他的整个职业生涯中, 米歇尔钻探了一万多口井, 其中包括1000多口野猫井(wildcat well)。他和他的公司发现了200处以上油藏和350处以上的气藏。

他又是如何突破页岩气开采这个难关的?

美国是能源消费大国,也是能源进口的大国。确保美国能源的安全是国之所重。美国能源独立更是历届政府的努力目标。 80年代是能源工业变动的时代。1980年国会通过29号法案,对非常规天然气的生产给予税收抵免。由于国会对石油工业的松绑(Deregulation), 放开对天然气的限价,气价在上升,但相对于油价还是偏低。面对着不确定性、风险和巨大的化费,中小石油公司无法从开采常规天然气的利润中获取资金,再去开发页岩气。人们还以为, 石油巨头会投资于页岩油气的开发,事实是, 一直到90年代晚期,还没有一家大公司投入。只有雪佛龙(Chevron)曾有过每年3千万美元的预算,试图从页岩中钻采天然气。当管理层变动后,也放弃了。 整个石油界认为,经济地开采页岩气是不可能的事。

米歇尔能源和开发公司,从20世纪50年代开始,和天然气管道公司(Natural Gas Pipeline Co)订有长期的供气合同。这家公司,是向芝加哥地区的公用事业及其他客户供应天然气的。30年后,米歇尔能源和开发公司,已发展成为北德州最大的,以天然气生产为主的上市公司了。但是在租来的土地内,常规天然气采量日渐衰竭。所以80年代以来,米歇尔的注意力集中于寻找新的气源。公司有位地质学家建议,就地开采页岩中的天然气。因为在巴奈特(Barnett) 页岩地块,常规天然气和页岩气有很大部分是重合的, 常规天然气往往在浅层,页岩气在深层。这建议一经提出,就遭到公司内绝大多数人的反对。但是,1981年米歇尔就在德州沃思堡的巴奈特页岩层(Shale Formation)开始试钻第一口页岩气井。采用垂直钻井和用含氮化合物泡沫的水力压裂。压裂虽完成但没有生产很多的页岩气。当时他的工程师反对他这样做,说他白白丢钱。

米歇尔已敏锐地感到页岩气有着巨大的发展的潜力。他在90年代,多次要求公司的董事会批准他的财务计划,把北德州页岩层的页岩气开发出来。每次均被董事会否决了。面对整个石油行业对开采页岩气的否定,只有米歇尔坚信,用水力压裂和水平钻井这些工艺,一定能把天然气从页岩中经济地采出来。米歇尔遗传了,他老爸什么都不怕的那股闯劲和冒险精神。这是开创任何一个新事业都必需的。虽然董事会反对,他还是坚持并有效地管理着公司。

他组织了一个由地质学家、化学家和工程师组成的团队,从此走上了漫长的研发之路。他指派Dan Steward 管理和协调,团队的主要成员有Nick Steinberger、Kent Bowker、Mark Whitley、 Lee Utley及辅助人员。 Kent Bowker, 专长于三维地震成像技术 (three-dimensional (3D) seismic imaging ) (注1) 。他原在雪佛龙(Chevron)工作,因雪佛龙(Chevron)对页岩气开发失去兴趣,Bowker在服务了18年后辞职,1998年成为团队的一员。Kent Bowker对地下几千英呎深处的页岩层,用新的3D技术去重新测算,最终估算的页岩气储量,是1991年测算结果的2.5-3倍。多年后,他对《The Energy Fix》的记者说, 当我发现页岩气储量有如此之大,兴奋得脑袋直打转。

页岩是由极细小的粘土颗粒形成的沉积岩。在德州沃斯堡 (Fort Worth) 附近的页岩层,岩质十分坚硬,渗透率很低。有位记者亲见从地下2400米深处,取出的页岩岩芯。她说比花岗石还硬。说得虽不专业,但那页岩硬,是肯定的。所以要把大量的页岩气从非常致密,不透水的页岩层中释放出来,难度很大。整个行业都认为不可能。1991年,米歇尔能源和开发公司,在联邦政府资金和技术的支持下,打了第一口水平井。後来又打了两口水平井,技术上虽是成功的,但经济上是失败的。现在需要在岩层压裂技术上有新的突破。

开始,团队使用比较简单的水砂混合物作压裂液。而后,在成打的实验井里,成年累月的工作,试用各种比例的,泡沫、胶体、二氧化碳和水等的混合物作压裂液,虽有成效但产气量还是不高。再继续钻井也鲜有收益。钻成的页岩气井有些还不够成本。对这烧钱的事,公司内部反对意见很大。 Bill Stevens,是乔治.米歇尔1994年从埃克森 (Exxon)公司雇来的高管。作为Mitchell能源公司的总经理和运作长,他的任务是使公司的财务和运作合理,为公司挣钱。眼看把大笔的钱,化在没见成效的试验上,Stevens当然反对。有一次,团队在钻了三个水平井,没有一口达到预期的页岩气产量,但他们相信米歇尔的断言,还继续钻更多的水平井,直到Bill Stevens命令他们停止为止。Stevens宣布,团队如再钻新的水平井,他就死在新井前面。1986和1989两年因石油跌价,天然气价格也回落,公司不得不缩减页岩气项目的支出。幸好,不久气价回升,而且页岩气的开采技术也得到了突破。

为了压裂页岩,团队应用了多种科技。这时, 地球化学家Dan Jarvie提出,需要更深入了解这些岩石的特性,并让一些独立的小油气公司,承包这工作。而后,1997年,Nick Steinsberger建议,试用相对便宜的水、砂和瓜尔豆胶(注2) 的混合物作压裂液。试验成功了,页岩气大量喷薄而出。他们发明的配方,美国能源部和及其天然气研究所的专家们也不懂其中奥妙。多年后,那时公司的副总裁Dan Steward说了一句意味深长的话,科学支持我们而不是他们。1981-1997年间,公司在页岩气项目上化了2.5亿,是在烧钱。现在见到了成效。1998年,石油和天然气杂志 (Oil & Gas Journal) 上,发表了一篇5700字的文章,描绘了巴奈特页岩气企业的兴起,但并未引起注意。

现在公司要保密了,不仅是他们发明的水力压裂液的配方,可以使公司赚大钱。而且要赶在竞争者和地主得到消息,把土地价格抄高之前,加紧把土地租下来,取得所租土地上的钻井许可证。

页岩气的开发已成功了。就这样,要获得开采页岩气的资金即融资,还十分困难。2000年,和投资银行合作,Stevens邀请了一些公司,在签订保密协议后,让这些公司和他们的地质学家查阅米歇尔公司的资产、财务和巴奈特页岩地区(Barnett Shale) 的地震成像图等资料。但是无人看好米歇尔公司发展起来的水力压裂法,有人还说,浪费了他们的时间。

毕竟,页岩气开采已蓬勃发展起来了,在2000和2001年间有12亇新公司和85个承包商在巴奈特页岩地区开采页岩气。北美最大的液化天然气公司,德文能源公司(Devon Energy Corporation) ,的执行长 Nichols,在参加上次融资会议一年半后,在本公司工程师的催促下,第二次来到米歇尔的公司。发现页岩气开采,真的进行得很好,最后要求收购米歇尔能源和开发公司。

米歇尔耗费了17年的岁月, 花了2亿多美元,经历了无数次挫折,到1998年他80岁高龄时,才取得成功。 17年间先后钻了36口试验井,试验各种钻井和各种地层压裂的方法,成功地将开采成本降到4美元/Btu。终于把页岩气大规模地经济地采出来,实现了商业化。他的能源公司也从一个小公司,成长为财富杂志中的500强。2002年,他以35亿美元,把公司卖给北美最大的液化天然气公司Devon Energy Corporation。

沃思堡地区,页岩气的开采巳创造了10万多个工作,注入经济654亿美元。现在巴奈特 页岩层有14, 000个井。2013年1月,每天生产了45.6亿立方英尺的页岩气,占全美天然气产量的6.8%。王永庆家族在德州的石化工厂,每天净赚一亿台币,就由于有廉价的页岩气作原料。其价格仅为从亚洲进口的液化天然气的四分之一。

乔治.米歇尔在页岩气开发上成功不是偶然的。首先是美国对能源的需求,对天然气工业的松绑(Deregulation) ,还有水力压裂、定向钻孔技术、三维地震成像技术、微震压裂成像技术的成熟。更深层的原因有土地和矿产的私有制,完善的基础设施,如全美50万公里长的油气管网等。但是没有米歇尔的远见和坚持,没有他的领导才能是不可能有页岩革命的。不论他生前或死后,公司的专业人士都众口一致说他是个无私的人。天然气从页岩中经济地采出成功后,他无私地把功劳归于Mitchell Energy & Development公司的地质学家、化学家和工程师。这功劳包括荣誉和财富。

成功的企业家、慷慨的慈善家

他开过药店,开发过房地产都十分成功。

20世纪六十年代,米歇尔设想了一亇房地产项目。即预先规划好,建造一个全新的城镇伍德兰(Woodlands)。其规模即使在蓬勃发展的休斯敦地区,也是从未见过的。这个计划中的伍德兰(Woodlands),占地2万5千英亩,位于休斯敦市中心以北27英哩处。聘请著名的风景园林学家(Landscape Architect) Ian McHarg进行规划,创造十分优美的生活环境。

米歇尔于1974年,用20多年积累的石油利润买下这块土地。经过四十多年的建设,伍德兰(Woodlands)拥有六千英亩绿地,100座森林公园,四处可见的湖泊。到1997年, 米歇尔以5.43亿出售了他持有的该房地产开发项目股份时,已有人口4万8千人。 这个社区,现占地2万7千英亩。 2010年人口普查時, 有93, 847人。比2000年的55, 649人成长了68.6%。2014年1月,估计人口为107, 769 人。全部建成后将达到13万人。当初建造伍德兰是作为居民区的,但它还是吸引了不少企业进驻。 如在2011年, 埃克森美孚(ExxonMobil)宣布,将在伍德兰的385英亩土地上,建造新的大厦。从2014年到2015年,将把休斯敦地区的10, 000名的员工,移至此处上班。

米歇尔出身于贫穷的移民家庭,他在美国公平的环境下,受到良好的教育。靠他本人的努力,成为亿万富翁。然后把财富回馈于社会。 2010年12月,乔治加入了由比尔・盖茨夫妇与沃伦・巴菲特发起的“捐赠誓言”运动,响应盖茨与巴菲特的号召,将自己至少一半的财富捐献给慈善事业。他在签署的誓言中写道: “我出生于德州的加尔维斯敦,父母是希腊移民。少年时代正当大萧条时期。虽然在非常贫困的环境中长大,但不缺乏爱。我总感到自己是多么幸运,生活在美国。这里的机会是没有限制的,而且我们似乎都能得到某些奖助。这使我明白:成功或失败,在于良好的教育,勤奋的工作,献身精神,良师益友和一些运气。”

当他还是小男孩时,就迷惑于天上的星星,喜欢天文学。他生前捐款5,000万,用于建造德州A&M大学物理和天文学大楼,他向麦当劳天文台(McDonald Observatory)捐款200万,用于寻找暗能量。他为麦哲伦望远镜(Giant Magellan Telescope)提供了3, 000万。这个望远镜位于智利的阿塔卡马沙漠,完工后其分辨率将为哈勃太空望远镜的10倍。 乔治不忘曾经培养过他的德州A&M 大学。截至2011年,已为母校累计捐助1.59亿。

米歇尔和他的妻子 Cynthia,于1978年成立了辛西娅和乔治. 米歇尔基金会(Cynthia and George Mitchell Foundation) ,注重于地球资源的利用和经济的永续性发展。严格的环境管理和经济的永续性发展是米歇尔的理念。在2012年7月,他生前最后一次接受煤体采访时,强调水力压裂法需要被更好地监管,能源部应该实施非常严格的监管。 米歇尔基金会资助的项目有:德州东部建立5,600英亩松林的自然保护区;德州的水质和水源保护项目等。它还资助反对建设煤电厂的组织。为使页岩气行业变得更加规范,资助研究甲烷泄露的项目。当米歇尔在2013年7月去世时,除了生前捐赠己超过4亿外,他留下约7亿5千万给基金会,用来保护环境和促进经济可持续发展。

米歇尔和他夫人育有10个子女。在夫人得阿兹海默症后,他陪伴在身旁,由于阿兹海默并发症,米歇尔夫人在2009年去世。乔治.米歇尔出生于加尔维斯敦(Galveston),2013年7月也在这里去世。

我们都应该感谢他。对于化石燃料,他为我们开启了一片全新的视野。以页岩气为代表的非常规油气的开发,改变了传统油气地质学对油气存储及勘探的认识,更新了油气地质学和勘探学理论。除了油型气以外,页岩气、油是在成煤过程中形成的,属于煤成气。煤系地层应作为主要的气源岩,以予勘探,但多少年来,页岩气、油或深藏在页岩内,无法利用,或者逸入大气层。如煤层顶部岩层在煤层采空后破碎沉降,其中页岩气就逸到大气中。煤层中蕴藏的煤层气(矿井瓦斯) 过去也很少作为能源来开采 ,而把它排放到大气中。其温室效应约为二氧化炭的21倍。当前美国煤层气年产量约为500亿立方米,中国作为世界上最大的产煤国,2013年煤层气产量仅为30亿立方米。米歇尔以他的努力,让人们从一个全新的角度,认识我们所拥有的化石能源。

现在每年有50万以上的访客,访问他的出生地加尔维斯敦,向他致敬!

注1: 三维地震成像技术 (three-dimensional (3D) seismic imaging) 3D Seismic

https://www.google.com/?gws_rd=ssl#q=three-dimensional+(3D)+seismic+imaging+)&tbm=vid

注2: 从瓜尔豆中提取的瓜尔豆胶,以下内容来自维基百科。

瓜尔(Guar),一年生豆科植物,是瓜尔豆胶的原材料。最适合生长在多雨的环境下。但也容忍干燥的条件。印度的产量约占世界产量的80%,然而,由于强烈的需求,该植物也被引入到新的地区。

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