石油枯渇

石油枯渇とは、油井、油田、または地理的地域の石油生産量が減少することです。^[1]ハバートピーク理論は、以前の発見率と予想される生産率に基づいて生産率を予測します。 ハバート曲線は、再生不可能な資源の生産曲線がベル曲線に近づくことを予測しています。したがって、この理論によれば、生産のピークを過ぎると、生産率は不可逆的な減少に入ります。^{[2] [3]}

米国エネルギー情報局は2006 年に、世界の石油消費量は2015年には1日あたり9830万バレル（15,630,000 m ^{3 /日）（mbd）、2030年には1日あたり1億1800万バレルに増加すると予測しました。 [4]} 2009年の世界の石油消費量は8440万バレル/日であり、^[5]予測される2015年の消費量に達するには、2009年から2015年までの平均年間増加率は2.7%になります。

地球の天然石油供給量は事実上固定されている。なぜなら石油は自然に生成される速度があまりにも遅いため、抽出される速度で補充することはできないからだ。何百万年もかけて、プランクトン、バクテリア、その他の植物や動物の物質が海底の堆積物に埋もれてきた。条件が整うと、つまり分解に必要な酸素が不足し、埋没の深さと温度が十分であれば、これらの有機残骸は石油化合物に変わり、それに伴う堆積物は砂岩、シルト岩、その他の多孔質堆積岩に変わった。頁岩、塩、火成岩の貫入などの不浸透性の岩石で覆われると、今日利用されている石油貯留層が形成された。^{[6] [7]}

短期および中期的には、石油生産量の減少は、地質学的状況、政府の政策、およびエンジニアリングの実践に基づいて予測可能な形で発生します。減少曲線の形状は、油井、油田、または油田群のどれを考慮するかによって異なります。長期的には、技術の進歩により、いくつかの予測が覆されました。

個々の油井は通常、その寿命の初めに最大の生産量を示します。生産量は最終的に利益を生まない量まで低下します。減少曲線の形状は、油層と油層駆動機構によって異なります。水駆動式およびガスキャップ駆動式貯留層の井戸は、水が侵入したりガスキャップが膨張して油井に到達したりするまで、ほぼ一定の速度で生産することがよくあります。ガス溶解駆動式および石油膨張駆動式貯留層の井戸は、指数関数的または双曲線的な減少を示します。最初は急速に減少しますが、その後横ばいになります。^[8]

油井の生産曲線の形状は、地質学以外のさまざまな要因によっても影響を受ける可能性があります。

• 井戸は、市場の需要不足や政府の規制により、選択によって制限される場合があります。これにより、減少率は低下しますが、井戸の総生産量が大幅に変化することはありません。
• 水圧破砕法（フラッキング）または酸化処理は、生産量の急激な増加を引き起こすために使用され、特定の井戸の回収可能な埋蔵量を増加させる可能性があります。
• 次のセクションで説明するように、このフィールドでは二次または三次回復プロジェクトが行われる場合があります。

個々の油井は、通常、複数油井からなる油田の中にあります。個々の油井と同様に、油田の生産曲線は、地質や開発・生産方法によって異なります。一部の油田は対称的なベル型の生産プロファイルを持っていますが、生産量が増加する期間がその後の減少期間よりも短く急峻であるのが一般的です。生産量の半分以上は、通常、油田がピークまたはプラトーに達した後に発生します。^[9]多くの油田の生産プロファイルは明確なピークを示していますが、巨大な油田では、生産量が減少する前にプラトーに達し、それを維持するのが一般的です。油田が衰退すると、通常は指数関数的に減少します。^[10]この減少が横ばいになると、生産は比較的低い速度で継続できます。米国の多くの油田は、100年以上生産を続けています。^{[11] [12]}

油田の生産曲線は、さまざまな要因によって変化する可能性があります。

• 市場の状況や政府の規制により生産が制限される場合があります。
• 水やガスの注入などの二次回収プロジェクトにより、油田の圧力を再度高め、総回収量を増やすことができます。
• 油田では、溶剤、二酸化炭素、蒸気を注入するための井戸を掘るなど、石油回収を強化するプロジェクトが行われる場合があります。これにより、岩石からより多くの石油を抽出できるようになり、油田の最終的な生産量が増加します。

石油のほとんどは、ごく少数の非常に大きな油田で採掘されています。ハバートのピーク理論によると、生産量は最初はゆっくりと始まり、次第に急激に増加し、その後は減速して平らになり、ピークに達し、その後は生産量は減少します。後期には、生産量は指数関数的に減少する期間に入ることが多く、減少率は次第に緩やかになります。石油生産量は実際にはゼロになることはありませんが、最終的には非常に低くなります。この曲線を修正する要因には、次のものがあります。

• 石油の需要が不十分なため、曲線の急峻さが減り、ピークが将来に先送りされる。
• 生産が需要に追いつかなくなるため、生産のピークに達すると価格が急上昇します。価格上昇により需要が急激に減少すると、曲線の上部に落ち込みが生じる可能性があります。
• 新たな掘削技術の開発や非在来型石油のマーケティングにより、当初の予想よりも多くの石油が生産されるため、減少の急激さを軽減することができます。

アラスカを除けば、米国の石油生産は数十年間理論上のハバート曲線に沿っていたが、現在ではそこから大きく外れている。米国の石油生産は1970年にピークに達し、2000年代半ばには1940年代のレベルまで落ち込んだ。1950年には米国は世界の石油の半分以上を生産していたが、2005年までにその割合は約8％に落ち込んだ。2005年には米国の原油輸入が国内生産の2倍のペースでピークに達したが、それ以降、米国の石油生産は増加し、輸入は41％減少した。^[13]

1970年の生産ピークは、1956年にハバートが提示した2つの予測のうちの1つによって予測されていた。1972年までに、米国国内生産に対する輸入割当と規制はすべて撤廃された。それにもかかわらず、また1973年の石油危機中に価格が4倍になったにもかかわらず、米国本土48州での生産減少は2009年まで反転しなかった。原油生産は2009年から2014年にかけて急増し、2014年10月の米国の石油生産率は2008年の平均率より81%高かった。^[14]

実際の米国の生産曲線は、ハバートの 1956 年の曲線から大きく逸脱しています。

• 石油の余剰により市場に供給過剰が生じ、価格の低下により需要と生産曲線が上昇し始めたため、テキサス鉄道委員会などの規制当局が介入して生産を抑制した。^[6]
• 曲線は予想よりも高い速度で、より急激なポイントでピークに達しました。
• 生産量は 1970 年以降減少しましたが、回復し始め、1988 年に二次ピークの下限に達しました。これは、アラスカの超巨大プルドーベイ油田が 1968 年に発見され、トランスアラスカパイプラインシステム(TAPS) が 1977 年まで完成しなかったためです。1988 年以降、アラスカの生産量はピークに達し、米国の総生産量は再び減少し始めました。2005 年までに、プルドーベイは国内の石油の 75% 以上を生産しました。
• 2010年代の生産増加

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  テキサスの油田生産量減少曲線
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  アラスカの石油生産減少曲線
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  米国の原油生産の歴史的推移はハバート曲線と当初は類似している
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  石油経済学で石油貯留層内の石油とガスの枯渇を示すために利用される、減衰曲線分析ソフトウェアによって生成された個々の油井減衰曲線。Y軸は対数スケールです。石油生産量 (緑の線)、およびガス生産量 (赤の線)。
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  米国の証明済み石油埋蔵量は2011年に38億バレル増加したが、生産量20億7000万バレルを差し引いた後でも、新たに計上された58億4000万バレルのうち、新規油田発見によるものはわずか8％に過ぎない（米国EIA）

1970 年に米国で石油生産がピークに達したため、多くの人々が世界の石油生産のピークはいつ来るのか疑問に思い始めました。世界の石油生産のピークはピークオイルとして知られています。

石油生産のピークは世界的な石油不足につながる可能性がありますが、価格の上昇と相まって需要が減少するため、そのことに気付かない可能性もあります。過去の不足は一時的な供給不足から生じたものですが、ハバート ピークを超えるということは、石油生産が引き続き減少し、供給を満たすためにこれらの製品の需要を減らす必要があることを意味します。このような不足の影響は、減少率と効果的な代替品の開発と採用によって異なります。

化石燃料の使用により、人類はエネルギーの消費量が代替される量を上回るというテイクダウンに関与することになる。現在、産業経済は燃料や化学原料として石油に大きく依存している。例えば、米国の輸送手段の90％以上は石油に依存している。^[15]

1940 年代以降、農業は化学農薬や肥料の使用、機械化の進展により、生産性が劇的に向上しました。このプロセスは緑の革命と呼ばれています。食糧生産の増加により、過去 50 年間で世界人口は劇的に増加しました。農薬は重要な原料として石油に依存し、肥料は天然ガスを必要とします。農業機械にも石油が必要です。

農業における化石燃料の使用のほとんどまたはすべては、代替燃料に置き換えることができます。たとえば、農業への化石燃料の投入量で圧倒的に多いのは、ハーバー・ボッシュ肥料製造プロセス用の水素源としての天然ガスの使用です。^{[16]天然ガスが使用されるのは、単に現在入手可能な水素源の中で最も安価だからであり、それが変われば、}太陽エネルギーによる電気分解 などの他の源を使用して、化石燃料に頼ることなく肥料を製造するための水素を供給できるようになります。

石油不足により、投入資材の少ない「有機農業」への移行が余儀なくされるかもしれないが、これはより労働集約的であり、都市部から農村部への人口移動を必要とし、工業社会で主流であった都市化の傾向を逆転させる可能性がある。しかし、現代の有機農法を使用している一部の有機農家は、化石燃料を大量に消費する人工肥料や農薬を使用せずに、従来の農業と同等の収穫量を報告している。^{[17] [18] [19] [20]}

もう一つの影響は、現代の交通機関や住宅インフラから生じる可能性があります。先進国の人口の大部分は、自動車を念頭に設計された低密度の居住地である郊外に住んでいます。この問題に早期に対処するための「ニューアーバニズム」と呼ばれる運動は、郊外をより高密度の地域に開発し、新しい建築プロジェクトに高密度の多目的利用形態を採用することを目指しています。

より控えめなシナリオでは、枯渇の速度が遅くなるか、代替エネルギー源への移行がスムーズになると想定されますが、それでもエネルギー価格の上昇による景気後退や不況など、かなりの経済的困難を引き起こす可能性があります。 ^[要出典] インフレも石油価格の急騰と関連付けられてきました。しかし、経済学者の間でもこの関連性の強さと原因については意見が分かれています。エネルギー危機を参照してください。

石油価格の上昇は、 3つの方法で食料価格の上昇を引き起こします。第一に、機器の燃料費の増加により価格が上昇します。第二に、輸送費が小売価格を上昇させます。第三に、石油価格の上昇により、農家は食用作物の生産からバイオ燃料作物の生産に切り替えます。 ^{[21] [22]} 需要と供給から、食料を生産する農家が減れば、食料価格は上昇することが示唆されます。^[23]

一部の人が考え得る代替案は、 21世紀前半に石油が再生可能エネルギーに置き換えられるというものである。 ^[24]代替燃料はおそらく水素であろう。そうなれば、水素経済が現在の石油ベースの経済に取って代わることになる。もう1つの代替燃料は、メタンからなるバイオガスである。メタンの沸点は水素の-252.87℃に対して-161℃であるため、メタンははるかに凝縮しやすい燃料となっている。

太陽エネルギーは無尽蔵のエネルギー源です。毎時地球の表面に到達する太陽​​エネルギーは、世界で1年間に消費されるエネルギー量よりも多いです。^[25]太陽エネルギー（風力または太陽光発電から得られるエネルギー）を使用する際の課題は、エネルギーを（1）将来使用できるように燃料の物理的な形で貯蔵するか、（2）送電線を通じて電気として直接輸送する必要があることです。太陽が輝く時間や風が吹く時間を制御できないため、どちらもディスパッチ可能ではありません。ただし、熱貯蔵を使用する集光型太陽光発電所があり、最大24時間エネルギーを効率的に貯蔵できます。

核融合は、地球規模で段階的に石油に取って代わる可能性があります。2022年12月13日にローレンス・リバモア国立研究所が核融合反応による初の純エネルギー増加を発表して以来、 ^[26]この新技術の開発競争が始まっており、マイクロソフトはヘリオン・エナジー社と核融合エネルギーの供給契約を締結した最初の企業となりました。^[27]この分野の企業は50億米ドルの投資を蓄積しており、エネルギー生産プラントはないものの、特に近年、この分野は2040年までに豊富で安価なエネルギーを供給できると自信を持っており、一部の楽観論者は10年後には利用可能になると信じています。エネルギーの聖杯は、世界の石油の将来と、その後の人類活動のエネルギー源としての石油の衰退に決定的な役割を果たす可能性があります。

• 衰退曲線分析
• エネルギー法
• ピークオイル
• 石油メガプロジェクト
• ガス枯渇
• 石炭の枯渇
• ピークウォーター

• ケネス・S・デフェイズ『ハバーツ・ピーク：差し迫った世界石油不足』プリンストン大学出版（2003年8月11日）、ISBN  0-691-11625-3。
• リチャード・ハインバーグ『パーティーは終わった：石油、戦争、そして工業社会の運命』ニュー・ソサエティ・プレスISBN 0-86571-482-7 
• マシュー・R・シモンズ著『砂漠の黄昏：迫りくるサウジアラビアの石油ショックと世界経済』、ワイリー（2005年6月10日）、ISBN 0-471-73876-X 
• デビッド・マッケイ著『持続可能なエネルギー - 誇張なし』、UIT ケンブリッジ (2009 年 5 月)、ISBN 9780954452933 

石油教育テレビ: 主要な国際石油専門家とのビデオインタビューシリーズ: http://oileducation.tv 2016-01-11 にWayback Machineでアーカイブ、https://www.youtube.com/oileducationtv

• 進化心理学とピークオイル：マイケル・ミルズ博士によるマルサスの思想に基づく人類への「警告」
• 米国は掘削によってエネルギー安全保障を実現できるか? (Journal of Energy Security 2008 年 12 月号より)
• 石油のピークと天然ガスの枯渇：世界で最も深刻な問題（2003 年 6 月 12 日発行）
• エネルギー輸出データブラウザ - 各国の生産および消費の傾向を視覚的に確認できるページ。データは British Petroleum Statistical Review から提供されています。