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我国南海海域可燃冰开发仍任重道远

2017-05-26 18:18:15       来源:欣欣图库35看图库_欣欣图库电信彩图图库_电信免费黑白图库

5月18日,新华社刊发中共中央、国务院贺电称我国在南海海域进行的天然气水合物试采获得成功,取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,实现了历史性突破。国土资源部中国地质调查局副局长李金发表示,这将会是继美国引领“页岩气革命”之后,由中国引领的新一轮“天然气水合物革命”,将推动整个世界能源利用格局的改变。一时间,众多媒体跟进报道,成为近期的热点新闻。


背景知识


天然气水合物(Natural Gas Hydrate),这里主要是指甲烷水合物(Methane Hydrate),是由甲烷气体和水分子结合形成的具有笼形结构的白色似冰状固态物质,俗称可燃冰。1立方米的甲烷水合物(CH4·nH2O)在常温常压下可以分解为0.8立方米水和约164立方米甲烷气体。天然气水合物的稳定存在主要受控于温度和压力条件,其广泛分布在全球水深超过300米的陆缘海沉积物中,少量分布于高纬度和高海拔的冻土带(例如,我国祁连山冻土带)等处。天然气水合物资源储量丰富,保守估计其碳储量为目前已知化石燃料(煤、石油和常规天然气等)碳储量总和的两倍以上。


在国土资源部中国地质调查局的领导下,我国南海天然气水合物资源战略调查始于1999年。2007年、2013年和2015年,广州海洋地质调查局分别实施了三个重要的航次调查,在南海北部珠江口盆地内均通过钻探获取了天然气水合物实物样品(见下图),并通过勘探调查证实了我国南海海域具有巨大的天然气水合物资源储量,也标志着我国科研人员对天然气水合物成藏机理和赋存规律的认识达到了较高的水平,为此次试采成功奠定了良好的基础。2017年,我国南海海域可燃冰试采成功是理论研究向实际开采迈出的关键一步,是向预期的2030年大规模商业开采迈出的关键一步。


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2015年,珠江口盆地东部海域钻探获得的可燃冰实物样品


试采成功


据报道,此次试采位于我国南海珠江口盆地神狐海域,钻探位置水深1266米,在海底以下203-277米的含天然气水合物层中开采出天然气。截止5月18日,已连续产气8天,最高产量3.5万立方米/天,平均日产超1.6万立方米,累计产气超12万立方米,甲烷含量最高达99.5%。据李金发副局长表示,此次试采成功有两个重要指标:第一是试采的每日取气量到达到1万方以上,第二是连续产气一周。此次试采成功标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续、稳定产气的国家,是对未来商业开采具有重要意义的实践尝试。


欣欣图库35看图库可燃冰在开采时,固体的泥沙与分解的水形成泥沙浆,对开采工程和技术而言是世界性的难题。2013年和2017年,日本在南海海槽(Nankai Trough)尝试过两次海域天然气水合物的试采工作,但均由于泥沙问题致使试采工作被迫停止。据天然气水合物试采现场总指挥叶建良表示,我国此次试采运用了地层流体抽取法,从单纯的考虑降压变成了关注流体的抽取,通过保证流体的抽取来实现稳定的降压,成功解决了防砂排砂等难题,此项技术成为此次试采成功的一个关键因素。并且,南海神狐海域的天然气水合物储层为泥质粉砂质类型,该类型资源量在世界上占比超过90%,也是我国主要的储集类型,具有特低孔隙度、特低渗透率等特点,开采难度较大。此次试采成功表明我国天然气水合物勘查和开发的核心技术得到了实践验证,实现了自主创新,取得了重大突破。


欣欣图库35看图库除了理论和技术的创新,工程装备的创新也是保障此次试采成功的重要因素。此次试采采用了我国自主研发的全球最先进的“双钻井半潜式钻井平台”——“蓝鲸一号”,该平台最大作业水深3658米,最大钻井深度15240米,是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台。该平台的交付使用将我国深水油气勘探开发能力带入了世界先进行列。


我国南海海域天然气水合物试采成功标志着我国在深海勘探、开发等关键技术上取得重大突破,从理论、技术到工程、装备全方位实现了自主创新,在全球能源勘查开发领域实现了由“跟跑”到“领跑”的跨越;对保障国家能源安全、推动绿色发展、建设海洋强国具有重要而深远的影响,对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。


环境问题


欣欣图库35看图库必须引起重视的是,可燃冰的大规模开采面临两个重要的环境问题。一是,甲烷是一种重要的温室效应气体,其温室效应是二氧化碳的十几至几十倍,一旦大规模商业开采不可避免会导致释放进入大气的甲烷通量增多,会对区域甚至全球气候产生严重的影响。在地球演化历史上,有证据表明曾经发生过多次甲烷渗漏事件导致的全球气候变化,其中最近的一次发生在距今约55.5百万年前的“古新世—始新世极热事件”(PETM,Paleocene–Eocene Thermal Maximum),造成了大量物种的灭绝。二是,以固态形式存在的可燃冰赋存于海洋沉积物中,某种程度上是沉积物的粘合剂,一旦开采会导致固态的可燃冰变为气态的甲烷和液态的水,极易导致海底沉积物失稳,发生垮塌、滑坡等事件,引发海底地震、海啸等自然灾害。因此,未来可燃冰的大规模商业开采必须首先建立和完善安全保障和环境监测体系,避免对环境气候和人类生存产生不利影响,从而真正造福于人类的发展。


理解误区


欣欣图库35看图库美中不足的是,相关新闻在报道时犯了一个错误,引起了广泛争议。新闻里举例说,一辆使用天然气为燃料的汽车,一次加100L天然气能跑300公里的话,那么加入相同体积的可燃冰,这辆车就能跑5万公里!新闻报道里的错误之处在于将液化天然气与天然气气体等同看待。汽车行驶300公里,需要100L液化天然气,而100L可燃冰里可以分解出16400L的天然气气体!应该是16400L液化天然气,才可以使汽车行驶约50000公里!所以,这篇新闻误将16400L的天然气气体等同于了16400L的液化天然气。实际上,16400L的天然气气体仅相当于约82L的液化天然气(20MPa),仅能够使汽车行驶约246公里(见下图)。


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同体积天然气与可燃冰的比较


资源前景


天然气水合物分布广泛、储量丰富、清洁高效,有望在未来替代常规油气资源的地位。据估算,整个南海海域的可燃冰储量约为800亿吨油当量,远景资源储量可达上千亿吨油当量。勘查表明,仅在珠江口盆地的神狐海域就有11个矿体,资源储量约1.5亿吨油当量。李金发副局长表示,下一步试采团体将继续在附近海域进行二至三个不同矿区和类别的试采工作,积累更多经验,为在2030年前进行商业开发打下基础。


需要强调的一点是,可燃冰开采得到的天然气并不会比常规天然气燃烧产生的热量更高,燃烧后的产物也不会更清洁,在实际应用中两者几乎没有区别。并且,受制于技术水平和成本控制等因素,大规模商业开采可燃冰尚有很长的一段路要走。因此,此次可燃冰试采的成功及未来大规模商业开采对当前能源格局所能造成的影响也应该审慎看待。不过,有利的一点是,常规天然气的开采和使用已经形成了相当的规模和成熟的产业链,一旦可燃冰能够大规模商业开采完全可以充分利用已有的产业链,尽快地发挥其能源价值。


总的来说,可燃冰试采成功是从理论研究向实际开采迈出的关键一步,为今后的商业开发积累了重要而宝贵的经验,相关成果达到了世界最先进水平的行列,非常值得庆贺。但是,这也仅是万里长征迈出的关键一步,距离大规模商业开发尚有诸多问题需要解决。我们应该清醒地认识到,可燃冰中的天然气虽然具有较大的资源储量,但是其开采技术要求很高,短时间内成本也会居高不下;可燃冰的大规模开采对环境也会产生重要的影响,必须要引起高度重视。至于相关新闻报道的“天然气水合物革命”一说似乎为时尚早,可燃冰开采的这首歌如果调起高了,后边恐怕不好唱。


作者系欣欣图库35看图库_欣欣图库电信彩图图库_电信免费黑白图库海洋科学研究所 助理研究员 林杞

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