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可燃冰革命时代加速来临(上)
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作者:LH


【能源对于国家的发展十分重要,可燃冰成为重要的战略资源,各国争相研发其开采技术。此次中国的成功开采揭开了可燃冰应用的新篇章】

□王治法


2017年5月18日,国土资源部中国地质调查局在南海宣布,中国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,这也标志着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。


自2017年5月10日点火测试,至6月10日14时52分,此次试采已连续产气31天,总产气量达到21万立方米,平均日产6800立方米。最高产量3.5万立方米/天,甲烷含量最高达99.5%,天然气产量稳定,实现了预定目标。随着中国南海神狐海域可燃冰试采满月,这种过去“可望而不可及”的非常规能源被逐渐揭开神秘面纱。人们距离开采一种储量明显超过常规石油和天然气的资源更近一步。

认识可燃冰

天然气水合物是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样,而且遇火即可燃烧,所以又被称作可燃冰、固体瓦斯和气冰。

可燃冰来之不易,它的诞生至少要满足三个条件:一是温度不能太高,如果温度高于20℃,它就会“烟消云散”,所以,海底的温度最适合可燃冰的形成;二是压力要足够大,越深的海底压力就越大,可燃冰也就越稳定;三是要有甲烷气源,古生物尸体的沉积物被细菌分解后会产生甲烷。

可燃冰在全球主要分布在两类地区:一类是水深300-3000米的海底;另一类是陆上冻土区,尤其是南北极冻土区。目前已发现的海底可燃冰多分布于环太平洋周边、大西洋西岸、印度洋北部、南极近海及北冰洋周边,地中海、黑海、里海等内陆海,贝加尔湖等湖底也有零星分布。陆上可燃冰则主要分布于环北冰洋的高纬度冻土区和中国青藏高原冻土区。

巨量新能源沉睡海底

可燃冰的最大特点就是占用体积小、能量密度高、资源潜力大。可燃冰的天然气含量约为80%-99%,比常规天然气纯净度高出约10%,1立方米可燃冰可以分解出160-180立方米的天然气。其燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水,污染比煤、石油、天然气小很多,被誉为清洁能源,而且能量高于煤、石油、天然气数倍。举个例子,一辆使用天然气为燃料的汽车,一次加100升天然气能跑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(理想条件)。

科学家们认为它是今后替代煤、石油等传统能源的首选,被誉为21世纪最理想的潜在替代能源。可燃冰储量究竟有多大,各方统计存在差异。不过可以肯定的是,其储量巨大,甚至可能超过了其他所有已知化石燃料所含有的能源总量。据美国地质勘探局估测,全球可燃冰中蕴藏着大约280万亿到2800万亿立方米甲烷。这意味着,以目前的消费速度,可燃冰储量可以满足80年至800年的全球天然气需求。相比之下,2015年全球天然气开采量约为35亿立方米,还不足天然气水合物储量的1‰。据2016年发布的《中国能源矿产地质调查报告》的最新数据显示,中国可燃冰预测远景资源量超1000亿吨油当量,具有广阔的开发前景。

然而对于人类而言,可燃冰却似“镜中花、水中月”。一是其赋存于尚未石化的海底、湖底等砂层中,赋存空间犹如用砂构筑的蜂巢,开采时可燃冰分解为天然气和水后,“蜂巢壁”极可能坍塌并被带走,进而堵塞采气管道。二是只要温度、压力条件一变,可燃冰即挥发成气体进入大气,瞬间变成环境杀手。因开采难度极大,故开采也一直无重大进展。

下一场页岩气革命

对于能源行业而言,可燃冰战略意义重大,其重要性可与美国的页岩气革命相媲美。可燃冰在全球分布非常广,资源量大,所以世界各国都在关注这方面的研究和试开采工作,包括美国、加拿大、日本、印度都在科研攻关,国际竞争非常激烈。日本是最早进行可燃冰试开采的国家之一。2013年,日本尝试过开采海底可燃冰并提取了甲烷,但由于海底砂流入开采井,试验仅6天就被迫中断。另一次试验持续12天后也因出砂问题被迫中断,未能完成连续三周稳定生产的原计划目标,12天产气量只有3.5万立方米。

中国是一个富煤、贫油、少气的国家,对进口石油依赖度高。中国海关总署的数据显示,2017年3月,中国原油进口量升至近920万桶/日的纪录高位,远超预期。这一数据已经超越美国,使中国成为全球第一大原油进口国。所以,对中国而言,开采可燃冰具有重要战略意义。

中国的突破,对于全世界而言具有可参考和借鉴的价值。而且它将可能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。

(作者为中国石化石油工程技术研究院工程师)



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