【科學史沙龍】石油&石化產業
思考能源議題是跨領域的問題，討論現在能源議題尤其需要回顧過去歷史的發展。科學史沙龍的講座中，充滿相當多精彩的能源發展故事，而許多通往未來科技的路徑，就隱藏在無數的故事當中。本次演講以石油、石化產業為題，邀請到擁有豐富業界和學界經驗的吳榮章教授與洪紹洋教授，藉由分享過往的故事和石化工業的專業，讓聽眾思索如何看待臺灣過去的歷史與未來發展。
講師｜臺灣大學地質科學系 吳榮章 副教授、陽明交通大學科技與社會研究所 洪紹洋 教授
撰文、整理｜何郁庭
石油探採面面觀
石油探勘是龐大石油工業中的上游產業，且是整個工業內最原始也最重要的工作之一，因為尋找充足且可供開發利用的原油，關乎到最末端的利潤。
在臺大地質系擔任兼職教授，且在臺灣中油探採研究所擔任副所長的吳榮章，以〈石油地質與油氣探勘〉為題，分享臺灣與國際在石油探勘領域的特性、現況與未來可能發展方向。「探勘」乍聽只是簡單兩個字，但其過程卻包含取得探勘證照、地質特性探索、鑽鑿探勘井、評估油氣產量、實際開發設計等階段，從探勘到油氣開始生產的期間，通常約7-12年。完整的油氣生命週期，除了前端的探索與開發，還得包含油氣田汲取殆盡後的環境復原工作。
地底下重要的化石能源，並不是由陸地上的海、陸域地形區分，而是取決於地質條件下的沉積盆地。不過探勘開發跟生產，確實會因為海上、陸上作業而有不同的方法、設備、技術、成本。如何從看不見的幾千公尺地底下找出潛在的石油，即是油程工程師、地質師探討的方向。
油氣探勘早期，因為人們不了解可以如何利用天然氣，所以探勘重點皆以石油為主，一旦打油井碰上天然氣，會把氣體全部燒掉。但隨著資源利用的技術演進，現在的人們發現，氣是比油還要乾淨的資源，以現在角度來看，當初燒掉的都是幾千幾百億的資產。
地底下的石油，會因為生油岩（source rock）中的油母質（kerogen）類型不同，而產生不同類型的油氣，有些以油為主，有些則多半是天然氣。在臺灣，不論陸域或海域的油氣田，油母質都屬於第三類型，只能產天然氣，所以蒐集到的原油是凝結油，顏色跟國外深黑色的石油不同，呈棕色至琥珀色。根據老一輩的說法，井上打到的凝結油，甚至可以不用煉製，直接加進摩托車使用。
未來的油氣資源與探勘
石油探採的所需知識涵蓋化學、化工、數學、物理、生物，而相關的學科則較為對應地球科學和工程科學，吳榮章也鼓勵相關系所的年輕學生，可以朝石油探採的領域發展。
近期AI技術迅速發展，在油氣資源探採領域，AI也可以協助實際的應用。由於油氣探採存在非均質性、需要敏感度分析等不確定的特點，除此之外，風險評估、數據管理也是重要的工作。善於處理大量資訊的AI，可以在影像判斷、風險預測、油田管理等環節協助人們判斷與決策，讓石油的探勘與生產事半功倍。演講中，吳榮章分別列舉了埃克森美孚（ExxonMobil）、BP公眾有限公司、道達爾能源（TotalEnergies）、施蘭卜吉（Schlumberger）等實際應用的例子，並討論數位資料的重要性和雲端資料的安全風險。
關於國內未來在油氣探勘與開採的可能性，吳榮章提及2021年經濟部《地質》季刊的臺灣油礦探勘史主題，其中也包含了臺灣油氣探勘面臨的挑戰。關於臺灣上游油氣探勘的中油研究單位，包含探採研究所與探採事業部，兩個單位共有1500餘位人員，工作從陸上地質調查、震波測勘到海域震測資料採集皆囊括其中。同時，探採事業部參與國外8國16礦區進行探勘生產；值得一提的是，查德礦區從探勘、開發到生產，都是由中油探採事業部主導。
臺灣的石油資源雖少，但經過調查，臺灣的陸域和海域有相當多天然氣田分布。現在國內的測勘及鑽井計畫包含高雄外海油田與臺南盆地深水區合作案等，於中長期而言，中油期望提升自有油氣產量，並提升既有資產價值、擴大海域及國外探勘投資，並突破技術瓶頸。
吳榮章認為，集結各項要素，達到探得油氣的目的，同時思考用地質空間和時間演化的角度認識油氣運移、聚集、破壞、再聚集之間的辯證關係，尋求油氣潛能區在探勘礦區的分布及延展，是集合許多人專長與心力才有辦法達到的目標。
臺灣石油與石化業發展的歷史起源
接續吳榮章的演講，陽明交通大學科技與社會研究所洪紹洋教授以臺灣1920-1970年期間的時空背景為軸，與聽眾分享這段特殊時期中臺灣的人、地與石油的歷史淵源。
首先，洪紹洋說明臺灣的石油、原油主要仰賴國外進口。1945年以前，臺灣是日本的殖民地，日本帝國為了避免跟國外購買原油，決定從帝國圈與殖民地取得更多原油，在滿州國、庫頁島、臺灣等各殖民地嘗試探勘與挖掘原油。當時在臺灣雖然沒有挖到很多原油，卻在苗栗錦水與出磺坑一帶挖到許多天然氣，因此當地有鑿天然氣井開採，也促成苗栗地區1950-1960年代運用天然氣發展出早期的石化業。
儘管日本跟臺灣原油產量都不高，但是臺灣鑽探油井過程發現大量天然氣，讓政府判斷臺灣可能有大量原油，所以後續不斷從美國買進最新設備，油井挖掘深度也超過日本國內。結果並沒有挖到很多原油，卻獲得大量天然氣資源，這導致1920-1930年代臺灣的設備和技術比日本國內更加先進，經驗後續也傳回日本西山油田應用。
1941-1944年，臺灣產天然氣持續佔日本帝國6成以上比例，一直到戰後都有廣泛運用。根據國民政府接收臺灣時的統計，臺灣在日治時期共鑽了251口油井，成功的有140口井、失敗的有84口井。儘管鑽井耗費大量金錢，但由日本統治的臺灣總督府當時提供每口油井一萬日圓的補貼，大量的補助使臺灣投注較多資源鑽探油井。
天然氣可以加工為炭煙，炭煙又可應用於輪胎與各項墨水、顏料製造過程中的調和劑。未發現天然氣以前，日本每年要花100萬元以上的成本向國外購買炭煙，但1931年日本石油株式會社從美國進口生產炭煙所需的設備到臺灣苗栗，建立炭煙工廠，減少日本從國外採購原料的需求，對日本工業發展的歷程有一定的重要性。
戰後的石油營運與技術人員轉換
臺灣大型石油煉製設備，要到太平洋戰爭以後才由日本海軍在高雄建立，當時稱為海軍第六燃料廠。1942年期間，當時日本已經佔領了南洋，決定在日本本土跟南洋中間的高雄煉製原油，可以提供日本部隊所需的油品。因戰爭末期物質缺乏，工廠建材多取自各工廠、油槽與船舶的閒置或再利用材料，1944年使開工生產煉製油，但美國反攻後，日本撤守印尼等產油地點，原油無法運回臺灣，使得煉製石油產量大幅下降。
1945年日本敗戰，國民政府接收臺灣後，持續投入探採臺灣油氣田的工作。由於戰後1950年代的臺灣外匯不足，政府判斷與其進口原油，不如嘗試在臺灣挖掘原油以節省外匯。雖然進口原油的成本較國內自行開採更低，但這些做法是在當時欠缺外匯的背景下，所想出來的政策路線。
若從中華民國政府的角度檢視，1931年即建立國防設計委員會以籌畫長期對抗日本，後改組為資源委員會。在中日戰爭時，亦成立電力、鋼鐵、人造酒精工廠、開採石油等許多公營企業。遷臺接收日本遺留的石油事業後，成立中國石油公司，所以中油的商標內才有「資」字。
1950年韓戰爆發，臺灣經濟受到美援諸多影響。公營企業中，接收美元最多的單位為臺灣電力公司，中油接收美援並不多，但向美國海灣石油公司貸款200萬美元更新設備，以生產更高品質的石油，且美國海灣要求中油長期購入科威特原油作為貸款的條件。透過貸款升級設備，中油生產石油的品質漸增，甚至能提供美軍與外銷使用。
人員方面，過往認為戰後從中國播遷到臺灣的官員對臺灣經濟的貢獻很大，但實際產業層面，本地在日治時期培養的人才，在戰後銜接轉換的時期，有日治時期的延續性，在生產現場同樣扮演重要的位置。
1959年，日治時期的油井產量已經衰竭，錦水38號舊井加深鑽探，發現可日產天然氣10萬立方公尺及原油10公秉的新氣層，後為了以天然氣為原料製造尿素，成立慕華聯合化學公司。到1970年代初期，天然氣供氣不足，1984年12月政府決定成立「輕油氣化工程工作小組」，以石油取代天然氣作為原料。
戰後十大建設中的石油化學業，在國內環境保護意識萌芽後，開始被抨擊，然臺灣石化工業發展的要角金開英主張，公害雖嚴重，但不能扼殺臺灣處於發展初期的化學工業，必須加速期發展。這樣的兩難，是每個發展中國家都會面臨到的難題，且評估結果多半以經濟發展為優先，其後才思考環境永續的問題。