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2017年海域可燃冰試采成功意味著什麼?

我想,只要你知道這三個事實,你就能理解「海底可燃冰開採成功」這件事對我國意味著什麼了:

①可燃冰燃燒所造成的污染比煤、石油、天然氣小很多,但能量高出十倍。這種清潔的新能源在全球分布極廣,但開採很難。

② 海底可燃冰試采成功,我國是全球獨一份兒

③我國目前的石油對外依存度超過了60%,每年要從國外進口規模達3-4億噸。

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一、全世界都感興趣的新能源:

可燃冰,即天然氣水合物、甲烷水合物,是一種高效、清潔、儲量巨大的新能源。

高效:它就像《變形金剛》中汽車人們所爭奪的「能量塊」那般:體積雖然小,蘊含的能量卻不容小窺——1立方米「可燃冰」就可分解釋放出160立方米以上的天然氣。

2017年海域可燃冰試采成功意味著什麼清潔:可燃冰燃燒後僅會生成少量二氧化碳和水,在完成「無碳燃料」的轉型前,這種燃料暫且可算清潔了(不過它同樣會釋放溫室氣體二氧化碳,相對其他化學污染來說,可燃冰已是優選了)。

儲量巨大:可燃冰在全球的分布非常廣泛,國際上公認的全球天然氣水合物資源量相當於21萬億噸油當量。我國海域天然氣水合物預測資源量達800億噸油當量。通過地質勘查,我國南海海域已證實了有2個千億方的大型礦藏;此外,青藏高原仍有未探明儲量的資源,這一地區的「可燃冰」資源儲量將會更大。

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可燃冰所含有機碳資源總量相當於全球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍,被國際公認為石油、天然氣的接替能源。

為此,世界各國都在關注可燃冰方面的研究和試開採工作,包括美國、加拿大、日本、印度都在科研攻關,國際競爭非常激烈。


二、全世界的開採技術……不理想

可燃冰的生成需要三大條件:氣源、低溫、高壓;因此目前發現的可燃冰資源主要分布在海底0-1500米深的大陸架以及北極等永久凍土地區。

目前全球的可燃冰開採成果……總體來說並不理想:

  • 美國、加拿大在陸地上進行過試采,但效果不理想。

  • 日本於2013年在其南海海槽進行了海上試采,但因出砂等技術問題失敗。2017年4月在同一海域進行第二次試采,第一口試采井累計產氣3.5萬立方米,5月15日再次因出砂問題中止產氣。

  • 韓國、印度、印尼等國家也制定了可燃冰試采計劃。

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可燃冰開採為什麼艱難?

① 防泄露難:

目前開採的最大難點是保證井底穩定,使甲烷氣不泄漏。

專家認為,在導致全球氣候變暖方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大10~20倍。而可燃冰礦藏哪怕受到最小的破壞,都足以導致甲烷氣體的大量泄漏。一旦出了井噴事故,就會造成海嘯、海底滑坡、海水毒化等災害。

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②易造成噴射

天然氣水合物氣藏鑽探的難度比常規海上油氣鑽探要大得多,一方面是水太深,另一方面由於天然氣水合物遇減壓會迅速分解,極易造成噴射。

③ 采出率低

天然氣開採的難易程度依次為:

常規天然氣→緻密氣→煤層氣→頁岩氣→天然氣水合物。

其原因是孔隙和基質滲透率不一樣,只要井筒伸到儲集層,天然氣就一路歡歌湧向井筒;頁岩氣表現就差些,非要裂縫所到之處才慢慢溢出;可燃冰基本上沒有孔隙,只是表面的天然氣才懶洋洋逸出,采出率就很低了。

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④ 門檻高

國際上主流的可燃冰開發方法,主要有熱激發法、減壓法、化學實際注入法、固體開採法、二氧化碳致換法以及多種開發模式組合,但這些方法還存在生產效率低、開採條件要求高、所有材料昂貴和環境風險大的問題,需要進一步完善。

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三、對我國來說意味著什麼?

① 全球首次試采成功,不論是技術進入第一梯隊本身,還是海上裝備市場的角逐,還是在這方面的國際話語權,其正面作用都是不容置疑的。

——全球首次:2017年5月10日-22日,我國從南海神狐海域水深1266米海底以下203-277米的「可燃冰」礦藏實現連續產氣22天。這意味著我國首次、也是全球首次對資源量佔比90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型儲層可燃冰成功實現試采。

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——改變能源結構的願景:現在我國的石油對外依存度超過60%,每年要從國外進口規模達3-4億噸。「可燃冰」試采成功,對於改變我國的能源結構,降低石油等資源的對外依存度意義重大。

——裝備製造能力的成績單:同時,試采成功也彰顯了我國裝備製造的能力——我國自主設計製造的「藍鯨Ι號」海上鑽井平台在此次試采中功不可沒。我國的海洋裝備製造在近年的國際市場角逐中,正在超出第二梯隊,爭取進入第一梯隊。而高端裝備製造就是這一階段躋身國際前列的重要敲門磚了。

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——技術進步的明證:世界上至少有30多個國家和地區正在進行「可燃冰」的研究與調查勘探。其中,美、日每年可燃冰開發投資額分別約10億、6億美元,已佔據先機。中國可燃冰勘察研究較發達國家晚近20年,但近年來已進入了天然氣水合物調查研究的世界先進行列。不過在開採方面,我們和世界其他國家一樣,依舊處於關鍵技術的研發階段。

② 距離商業化,以及真正改變石油依賴的現狀,路途尚遠。

此次試採的主要意義還在於重新喚起全球對可燃冰的關注和重視,吸引更多的國家可燃冰開採技術的投入和攻關。距離商業化,我們和世界其他國家一樣,都長路漫漫。

從技術裝備的水平來看,我們與世界同步,沒有充分的理由說我們的技術裝備水平就一定比其他國家更高。

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相比日本今年5月因出砂問題導致停止出氣的情況而言,我們比較幸運——我們的試驗儲層主要是特別細小的泥質粉砂,很容易被過濾掉,不會堵塞出氣管道。此次試采,我們是做到了安全生產和環境友好,而安全和環境問題通常被認為是可燃冰開採的重大挑戰。

媒體報道,我國預計,2030年以前,我國將實現可燃冰的商業性開發。但要實現這個目標,我們的可燃冰開採裝備和技術還有待突破。


總的來說,這次試采成功,意義上的重要性,比實質上的變化更突出。但不管現實上的突破還有多遠的路要走,可以確定的是——中國可燃冰開發前景廣闊,中國的相關技術,已經暫列世界前沿。不論如何,這都是值得欣慰和期待的。



可上九天攬月,可下五洋采「冰」——5月18日,我國南海神狐海域天然氣水合物(又稱「可燃冰」)試采實現連續187個小時的穩定產氣。這是我國首次實現海域可燃冰試采成功,是「中國理論」「中國技術」「中國裝備」所凝結而成的突出成就。中國人民又攀登上了世界科技的新高峰,將對能源生產和消費革命產生深遠影響。


看「神狐火炬」:點亮新能源時代曙光

提起能源,人們想到的往往是煤、油、氣點燃的火炬而不會是冷冷的冰塊,但中國科技工作者已經可以將蘊藏在海底的「冰塊」點燃成熊熊燃燒的火焰,讓「冰火交融」從夢想變成現實。

從5月10日起,源源不斷的天然氣從1200多米的深海底之下200多米的底層中開採上來,點燃了全球最大海上鑽探平台「藍鯨一號」的噴火裝置。這是我國首次、也是全球首次對資源量佔比90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型儲層可燃冰成功實現試采。

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和人們熟悉的海底石油、海底天然氣田相比,可燃冰要神秘得多。但這種由水和天然氣在高壓、低溫情況下形成的類冰狀結晶物質,卻是標準的「高潛力」能源。

它燃燒值高——1立方米的可燃冰分解後可釋放出約0.8立方米的水和164立方米的天然氣,燃燒產生的能量明顯高於煤炭、石油,燃燒污染卻又比煤、石油小,更加清潔環保。

它資源儲量豐富——可燃冰廣泛分布於全球大洋海域,以及陸地凍土層和極地下面。估算其資源量相當於全球已探明傳統化石燃料碳總量的兩倍。

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「可燃冰被各國視為未來石油、天然氣的戰略性替代能源,是世界矚目的戰略資源,對我國能源安全及經濟發展也有著重要意義。」試采現場指揮部總指揮、廣州海洋地質調查局局長葉建良說。

巍然矗立在蔚藍海面中的「藍鯨一號」,是個凈重超過43000噸、37層樓高的龐然大物,今年2月剛剛「誕生」,就從煙台起航駛抵南海,投入了這項試采任務。

南海海域是我國可燃冰最主要的分布區,全國可燃冰資源儲存量約相當於1000億噸油當量,其中有近800億噸在南海。

試采現場指揮部地質組組長陸敬安說,勘探顯示,神狐海域有11個礦體、面積128平方公里,資源儲存量1500億立方米,相當於1.5億噸石油儲量,「成功試采意味著這些儲量都有望轉化成可利用的寶貴能源」。

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一次點火,一次成功——這一比率即使放到已經非常成熟的海洋石油和天然氣開採領域也堪稱靚麗,而這一成功的背後,是我國海洋地質工作者在天然氣水合物開發上的奮起直追。

和國際上早在上個世紀60年代就開始勘探、研究可燃冰相比,我國的可燃冰研究起步要晚到1998年,但中國科技工作者只用了不到20年就完成了從空白到趕超的全過程。

回顧這一歷程,試采現場指揮部辦公室主任邱海峻用「快馬加鞭」「奮發圖強」形容可燃冰開採的「中國速度」。他介紹說,在1998年立項後,1999年我國就開始了南海和陸地凍土區的可燃冰調查工作,2007年就在神狐海域鑽獲可燃冰,這使得我國成為繼美國、日本、印度之後,第四個通過國家級研發計劃在海底鑽獲可燃冰的國家。

  



  「試采成功打破了我國在能源勘查開發領域長期跟跑的局面,取得了理論、技術、工程和裝備的完全自主創新,實現了在這一領域由跟跑到領跑的歷史性跨越。」國土資源部黨組成員、中國地質調查局局長鍾自然說。


「從理論上講,地球內部可利用成礦空間分布在從地表到地下1萬米,目前世界先進水平勘探開採深度已達2500米至4000米,而我國大多小於500米,向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題」——2016年全國科技創新大會提出的這一論斷,讓人們對大地大海深處充滿嚮往。

  如果我國固體礦產勘查深度達到2000米,探明資源儲量可以翻一番。而遼闊的大洋海底,多金屬結核總資源量約3萬億噸,有商業開採潛力的達750億噸;海底富鈷結殼中鈷資源量約為10億噸;太平洋深海沉積物中稀土資源量達880億噸。未來全球油氣總儲量的40%將來自深海。

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  「海洋特別是深海作為戰略空間和戰略資源,在國家安全和發展中的戰略地位日益凸顯,深海探測是建設海洋強國的戰略需要。」國土資源部部長姜大明說,我國海洋探測科技創新已經取得很大進步,但在一些深海領域與美日俄及個別歐盟國家相比還存在差距,向深海進軍,發揮後發優勢,爭取後發先至,這是必須解決的戰略科技問題。

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  在本次試開採之後,我國可燃冰開採將進入「科學積累」的新階段。葉建良說,在系統總結本次試采經驗、優化試采技術工藝的基礎上,還將開展更多種類型可燃冰試采,建立適合我國資源特點的開發利用技術體系,同時創建國家重點實驗室、工程技術中心等創新平台,進一步提高可燃冰勘探開發和深海科技創新能力。

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   根據國土資源科技創新規劃,「十三五」期間,通過研製深遠海油氣及可燃冰勘探開發技術裝備,我國將推進大洋海底礦產勘探及海洋可燃冰試采工程,力爭2020年實現商業化試采,研製成功全海深潛水器和深遠海核動力浮動平台技術。

   總結:中國科學家們還對未來全球能源接續的「中國方案」雄心勃勃。「低滲粉砂質儲層水合物礦藏在海上絲綢之路沿線國家廣泛分布,很多國家對可燃冰有強烈需求。我們現在掌握了這一技術,有利於解決『一帶一路』沿線的資源、能源問題,推動『一帶一路』沿線的經濟發展和融合。」邱海峻說。



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