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中国可燃冰开发实现历史性突破,将改变世界能源结构?

 2017年05月19日 11:01

可燃冰的成功开采,会继美国引领页岩气革命之后,推动整个世界能源利用格局改变吗?

 

【无所不能 文丨芸豆】今天5月18日这个日子,非常可能会被写入中国能源发展史。


 
根据国土资源部中国地质调查局消息,中国首次海域天然气水合物(可燃冰)试采成功,中国,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。


 
可燃冰的成功开采,会继美国引领页岩气革命之后,推动整个世界能源利用格局改变吗?

 

 

  

看懂此次试采全过程

 

在哪里采?


 
南海神狐海域位置如下图,距离香港285km,采气点位于该水域水深1266米海底以下203-277米的海床中。



谁采的?


 
“蓝鲸1号”是成功试采可燃冰的超深水双钻塔半潜式钻井平台,由中集来福士海洋工程有限公司自主设计建造,蓝鲸海洋工程公司联合中国石油集团海洋工程有限公司共同履行平台运营服务合同。
 


怎么采的?


 
从5月10日,国土资源部中国地质调查局从采气点的天然气水合物矿藏开采出天然气,一直持续到5月18日10时,累计产气超12万立方米,最高产量达3.5万立方米/天,平均日产1.6万方,其中甲烷含量最高达99.5%。实现连续超一周的稳定产气,达到了既定目标,标志着中国进行的首次天然气水合物试采宣告成功。

 

 

看到这个持续不断燃烧的火焰了吗?这是从1000多米的水下分解提取出的可燃冰所产生的甲烷气体在燃烧。

 


可燃冰是什么?

 

能源危机使得人们对“新发现”满怀期待。2012年6月,中国之声《新闻纵横》报道称,“南海可燃冰资源量相当于650亿吨石油,够我国使用130年”。


 
可燃冰也叫天然气水合物,主要成分是甲烷与水分子,是天然气和水在低温、高压条件下形成的一种白色或灰色固体结晶物质,因其形似冰块,故称可燃冰。
 

 


可燃冰是个好东西,热量很高:1立方米的可燃冰可以释放出164立方米的天然气和0.8立方米的水;而且非常清洁:燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水,且二氧化硫的产生量比燃烧原油或煤低两个数量级。


 
而且,可燃冰的储量还很高:从下图可以看出,可燃冰的储量可能储量相当于全球已知煤、石油和天然气储量的2倍。


 

 
试想一下如果可燃冰可以被开发利用的话,那将是惠及百年的能源大补充。

 

 

↓↓↓想了解可燃冰更多(视频时长1分钟)↓↓↓

视频来源:中国科协

 

但问题来了——真正制约可燃冰开发利用的是它的开发风险。


 
因绝大部分埋藏于海底,所以可燃冰开采难度十分巨大。已有超过30个国家和地区在进行“可燃冰”的研究与调查勘探,2013年日本曾尝试进行过海域天然气水合物的试开采工作,虽然成功出气,但六天之后,由于泥沙堵住了钻井通道,试采被迫停止。


 
开采可燃冰存在哪些难度?


 
一是可燃冰的不稳定性:


 
海域的天然气水合物大多赋存于距海面900米~1200米处,埋藏在海床0米~300米的深度。甲烷在寒冷、黑暗的条件下,以冰一样的状态存在。在采样时,要改变它的物理状态,很容易就使其融化,因此对保压取芯装置的要求非常高,大规模开采更加困难;


 
二是海底的压力:


 
海底压力非常大,对采样机、钻机等设备材料的耐压性、密封性以及传感器精密程度的要求都很高,中国离发达国家仍有差距;


 
三是环境影响不明:


 
可燃冰从固体状态变成天然气和水的状态时,体积比例是从1∶164。这一突然变化的过程使空间体积瞬间增大,就会带来很大压力,对环境甚至是地质灾害的影响不明,如果采矿领域以立方千米计算,这种突然的变化可能会带来海底海啸,如果压力传递至花瓶面,海底滑坡、泥石流和微地震是否在可控范围之内呢?


 
此次中国的试采,科学家们利用了“降压法”,将海底原本稳定的压力降低,从而打破了天然气水合物储层的成藏条件,之后再将分散在类似海绵空隙中一样的可燃冰聚集,利用中国自主研发的一套水、沙、气分离核心技术最终将天然气取出。
 
 
中国计划2030年前商业开发

 

“可燃冰”在中国的研究并不是一帆风顺的,也经历了从研究、到失败、到重新振作的过程:


 
1998年
国土资源部成立后开展了国土资源大调查,调查后投入960万元,进行了天然气水合物面上的调查和机理的研究;

 

2002年
天然气水合物被正式列入国家计划;

 

2004年
中国与德国合作,德国先进的“太阳号”调查船开进中国南海,载着14位中国科学家和14位德国科学家,进行了第一次海底取样,却以失败告终;

 

2007年5月
中国成为继美国、日本、印度之后第四个成功在海底钻到了天然气水合物样品的国家;

 

2009年
中国在陆域永久冻土区祁连山钻探获得实物样品;

 

2013年
在我国珠江口盆地东部海域发现超千亿方级可燃冰物矿藏,中国在南海北部陆坡再次钻探获得新类型的水合物实物样品;

 

2015年
神狐海域再次发现超千亿方级可燃冰,而且矿藏分布广、厚度大、饱和度高;

 

2016年
中国使用自主研制的“海马”号4500米级无人遥控潜水器,在南海珠江口盆地西部海域首次发现了海底规模空前的活动性“冷泉”,活动的区域约350平方公里,并成功获取了可燃冰样品。

 

2017年5月18日
中国成为了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。

 

 
国土资源部中国地质调查局副局长李金发在采访中说道:从目前我们试采的连续性和产气量来看,离商业性开采距离不远了。他相信,在2030年以前,具有最大潜力的天然气水合物资源将会得到商业性开发利用。

 
 
可燃冰,存在哪些不确定性

 

“全球首次”、“中国第一”……能豆君认为,千万因为这些成功而盲目地乐观。可燃冰,还是存在着不小的风险的。 

 

据估算,全球海底可燃冰的甲烷总量大约是地球大气中甲烷总量的3000倍,如果开采不慎导致甲烷气体的大量泄漏,将可能引发强烈的温室效应。如何安全地发开,防止甲烷气体造成对气候的损害,仍然是一个核心问题。


 
而且,目前国内可燃冰开发和商业进程还较弱,形成完备的产业链仍需要较长的路程。根据日本国家石油天然气和金属公司(JOGMEC)等的估算,从海底的可燃冰中每提取1立方米的天然气需花费46至174日元(2.8至10.8人民币),远远高于美国的天然气每立方米约10日元(0.6人民币)的价格,可燃冰距离商业开发可能还比较远。无论如何,中国进行的全球首次试采可燃冰宣告成功,也预告着可燃冰的未来将逐渐清晰。

 


附:中共中央、国务院对海域天然气水合物试采成功的贺电


国土资源部、中国地质调查局并参加海域天然气水合物试采任务的各参研参试单位和全体同志:

 

在海域天然气水合物试采成功之际,中共中央、国务院向参加这次任务的全体参研参试单位和人员,表示热烈的祝贺!

 

天然气水合物是资源量丰富的高效清洁能源,是未来全球能源发展的战略制高点。经过近20年不懈努力,我国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。这是在以习近平同志为核心的党中央领导下,落实新发展理念,实施创新驱动发展战略,发挥我国社会主义制度可以集中力量办大事的政治优势,在掌握深海进入、深海探测、深海开发等关键技术方面取得的重大成果,是中国人民勇攀世界科技高峰的又一标志性成就,对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。

 

海域天然气水合物试采成功只是万里长征迈出的关键一步,后续任务依然艰巨繁重。希望你们紧密团结在以习近平同志为核心的党中央周围,深入学习贯彻习近平总书记系列重要讲话精神特别是关于向地球深部进军的重要指示精神,依靠科技进步,保护海洋生态,促进天然气水合物勘查开采产业化进程,为推进绿色发展、保障国家能源安全作出新的更大贡献,为实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦再立新功!

 

中共中央    
国务院     
2017年5月18日

 

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