聚焦我国首次成功试采海域可燃冰

作者:新华社  来源:中国海洋报   发布时间:2017-12-12 11:35:30   [打印本页] [关闭窗口]

  5月18日,一则振奋人心的好消息传来,我国在南海神狐海域天然气水合物(又称“可燃冰”)试采实现连续187个小时的稳定产气。标志着我国可燃冰开采取得了历史性突破,也是“中国理论”“中国技术”“中国装备”自主创新的重大成果。这一属于中国人的标志性科技成就,将对能源生产和消费革命产生深远影响。

  提起能源,人们想到的往往是煤、油、气。然而,中国科技工作者勇攀世界科技高峰,经过20年的不懈努力,终于将蕴藏在海底的“冰块”点燃成熊熊燃烧的火焰,“冰火交融”由此从梦想变成现实。

  点亮新能源时代曙光

  从5月10日起,源源不断的天然气从1200多米的深海底之下200多米的底层中开采上来,点燃了全球最大海上钻探平台“蓝鲸一号”的喷火装置。这是我国首次、也是全球首次对资源量占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰试采成功。

  和人们熟悉的海底石油、海底天然气田相比,可燃冰要神秘得多。但这种由水和天然气在高压、低温情况下形成的类冰状结晶物质,却是标准的“高潜力”能源。

  它燃烧值高——1立方米可燃冰分解后可释放出约0.8立方米的水和164立方米的天然气,燃烧产生的能量明显高于煤炭、石油,且更加清洁环保。

  它资源储量丰富——可燃冰广泛分布于全球大洋海域,以及陆地冻土层和极地下面。估算其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍。

  南海海域是我国可燃冰最主要的分布区,全国可燃冰资源储存量约相当于1000亿吨油当量,其中有近800亿吨在南海。

  试采现场指挥部地质组组长陆敬安说,勘探显示,神狐海域有11个矿体、面积128平方公里,资源储存量1500亿立方米,相当于1.5亿吨石油储量,“成功试采意味着这些储量都有望转化成可利用的宝贵能源”。

  和国际上早在上个世纪60年代就开始勘探、研究可燃冰相比,我国可燃冰研究起步已是1998年,但中国科技工作者只用了20年就完成了从空白到赶超的全过程。

  今年5月10日9时20分,神狐海域可燃冰试采开始,5小时32分钟后,试采点火成功。截至18日,经试气点火,本次试采已连续产气超过一周,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12万立方米,天然气产量稳定,甲烷含量最高达99.5%,试采取得圆满成功。

  “在豆腐上打铁,用金刚钻绣花”

  “可燃冰虽然储量大、分布广,但形成年代要比石油、天然气晚得多,覆盖它的海底地层普遍是砂质,现有的海底钻井设备开采它就好比在‘豆腐上打铁’、用‘金刚钻绣花’,稍有不慎就会导致大量砂石涌进管道,造成开采失败。”试采现场指挥部首席科学家、中国地质调查局“李四光学者”卢海龙说。

  全球天然气水合物研发活跃的国家主要有中国、美国、日本、加拿大、韩国和印度等,各国竞相投入巨资开展天然气水合物试采,竞争异常激烈。其中,美国、加拿大在陆地上进行过试采,但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽进行了海上试采,但因出砂等技术问题失败。2017年4月,日本在同一海域进行第二次试采,第一口试采井累计产气3.5万立方米,5月15日再次因出砂问题而中止。

  “与日本相比,我国海域主要属于粉砂型储层,这也是占全球90%以上比例的储藏类型。砂细导致渗透率更差,同时我国的可燃冰水深大、储层埋层浅,施工难度更大。我们的突破,对于全世界而言更具有可参考和借鉴的价值。”卢海龙说。

  未来油气总储量四成来自深海

  从“蓝鲸一号”起步的可燃冰试采,不仅对我国未来的能源安全保障、优化能源结构具有重要意义,甚至可能给世界能源接替研发格局带来改变。

  “试采成功打破了我国在能源勘查开发领域长期跟跑的局面,取得了理论、技术、工程和装备的完全自主创新,实现了在这一领域由跟跑到领跑的历史性跨越。”国土资源部党组成员、中国地质调查局局长钟自然说。

  如果我国固体矿产勘查深度达到2000米,探明资源储量可以翻一番。而辽阔的大洋海底,多金属结核总资源量约3万亿吨,有商业开采潜力的达750亿吨;海底富钴结壳中钴资源量约为10亿吨;太平洋深海沉积物中稀土资源量达880亿吨。未来全球油气总储量的40%将来自深海。

  根据国土资源科技创新规划,“十三五”期间,通过研制深远海油气及可燃冰勘探开发技术装备,我国将推进大洋海底矿产勘探及海洋可燃冰试采工程,力争2020年实现商业化试采,研制成功全海深潜水器和深远海核动力浮动平台技术。文图均据新华社

  五问可燃冰

  一问:可燃冰是啥?

  可燃冰学名是天然气水合物,大多分布于陆地冻土区或距海面900米到1200米的深海沉积物中,是由石油天然气与水分子在高压低温条件下结合形成一种固态结晶物质,多呈白色或浅灰色,外观像冰且点火即可燃烧,故又称可燃冰、气冰、固体瓦斯。

  可燃冰主要含有甲烷水合物,还含有少量二氧化碳等其他气体。一体积可燃冰可储载100倍——200倍体积的甲烷气体,能量高,燃烧值大。

  二问:可燃冰生成条件是什么?

  可燃冰这种宝贝可是来之不易,它的生成至少要满足3个条件:

  第一是温度不能太高,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。

  第二是压力要足够大,海底越深压力就越大,可燃冰也就越稳定。

  第三是要有甲烷气源,海底古生物尸体的沉积物,被细菌分解后会产生甲烷。

  三问:可燃冰有啥用?

  目前发现的可燃冰储量大约是化石燃料综合的两倍,被全球科学家公认为石油、天然气的接替能源。与石油、天然气相比,可燃冰具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等优点,燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水。

  未来,可燃冰成功商用后,日常家里燃气灶、热水器都可用可燃冰替代天然气。可燃冰还可替代汽油、柴油、天然气为汽车提供动力能源。

  加满同样体积的油箱,可燃冰汽车可跑得更远,燃烧后排放的污染也小得多。据央视报道,若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,加入相同体积的可燃冰能跑5万公里。

  四问:可燃冰储量有多少?

  中国地质调查局官网资料显示,据估算,全球可燃冰蕴藏的天然气资源总量约为21000万亿方,可满足人类使用1000年的需求。

  我国是可燃冰资源储量最多的国家之一,可燃冰资源主要分布在南海海域和青藏高原冻土带。通过先后15年的调查和评级,南海海域预计有740多亿吨油当量的可燃冰,青藏地区又发现了350亿吨油当量的可燃冰,未来探明的可燃冰可能还很多。

  保守估计,我国可燃冰的总资源约是常规天然气、页岩气等资源量总和的两倍,按当前的消耗水平,可满足我国近200年的能源需求。

  五问:多久能用上可燃冰?

  中国地质调查局的资料显示,预计可能在2020年前后突破可燃冰的开发技术,实现能够适应工业化开发规模的工艺、技术和设备完善。再经过10年左右的提升,到2030年前后实现可燃冰的商业开发,届时就可以使用“燃冰汽车”了。