5月18日，國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局對外宣布，我國正在南海北部神狐海域進(jìn)行的可燃冰試采獲得成功，標(biāo)志著我國成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國家。該消息一經(jīng)公布即引發(fā)國內(nèi)外媒體及各界人士的高度關(guān)注，被視為有可能改變未來能源供應(yīng)和消費(fèi)格局的重大成果?？扇急烤埂昂蔚潞文堋币鹑绱酥匾?其未來的開發(fā)前景又會如何?
天然氣和水形成的冰狀化合物
可燃冰，專業(yè)名稱為天然氣水合物(也有稱甲烷水合物、天然氣籠型化合物等)，是在高壓、低溫環(huán)境下由天然氣和水形成的似冰狀的籠型結(jié)構(gòu)化合物。因?yàn)槠渫庥^像冰，遇火即可燃燒，故俗稱可燃冰。形成可燃冰的天然氣成分主要為甲烷、乙烷、丙烷等烴類氣體及氮?dú)?、二氧化碳、硫化氫等非烴氣體，大多情況下以甲烷為主。目前在自然界中已發(fā)現(xiàn)的可燃冰有3種類型(I型、II型和H型)，根據(jù)類型的不同，每單位體積的可燃冰分解后可釋放出160～180單位體積的天然氣。
全球分布廣泛，資源潛力大
自然界中，可燃冰主要分布在海域的海底大陸斜坡、洋盆等深水區(qū)以及陸上的永久凍土區(qū)。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)資料，截至2010年，已在全球230余處取得可燃冰樣品或發(fā)現(xiàn)其存在的間接(如似海底反射層)證據(jù)?？扇急?7%分布在海域，3%分布在陸上，主要涉及：西太平洋海域的白令灣、鄂霍次克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國海槽、南海海槽、蘇拉威西海、新西蘭北島;東太平洋海域的中央海槽、北加利福尼亞—俄勒岡濱外、秘魯海槽;大西洋海域的美國東海灣外布萊克海臺、墨西哥灣、加勒比海、南美東海岸外陸緣、非洲西海岸海域;印度洋的阿曼海灣;北極的巴倫支海和波弗特海;南極的羅斯海和威德爾海，以及黑海、里海和貝加爾湖等地區(qū)。美國學(xué)者Kvenvolden在結(jié)合前人的研究后認(rèn)為，目前全球可燃冰中的甲烷資源量約為2.0×1016m
(2萬萬億立方米，約合當(dāng)前全球天然氣剩余儲量186.9萬億立方米的107倍)，總碳量是當(dāng)前已探明所有化石能源(煤、石油、天然氣)總含碳量的兩倍。人類若能對可燃冰實(shí)現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)開采，將會對已有的能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變革性影響。
大國爭相進(jìn)行勘探開發(fā)探索
可燃冰廣闊的資源前景，已引起世界各國特別是發(fā)達(dá)國家及能源短缺國家的高度重視。美國、日本、德國、加拿大、韓國、中國、印度、比利時(shí)等都制定了各自的天然氣水合物研究開發(fā)計(jì)劃并采取相應(yīng)措施促進(jìn)對天然氣水合物的研究和資源調(diào)查與試開采試驗(yàn)。截至目前，全球已在6個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了可燃冰試開采工作，分別是：俄羅斯西伯利亞麥索雅哈氣田、加拿大馬更些三角洲、美國阿拉斯加北部斜坡永久凍土帶、日本愛知縣東南部的南海海槽、美國墨西哥灣、中國南海神狐海域，其中僅麥索雅哈氣田的可燃冰開采被認(rèn)為是成功實(shí)現(xiàn)了凍土區(qū)可燃冰的商業(yè)開發(fā)。麥索雅哈氣田由游離氣藏和可燃冰藏兩部分構(gòu)成，在實(shí)際生產(chǎn)中使用共采模式，主要通過釋壓法對可燃冰進(jìn)行開采。2002年，加拿大、日本、韓國、美國、印度等國在加拿大馬更些三角洲開展了陸上可燃冰開采試驗(yàn)。2013年、2017年，日本先后2次在愛知縣東南部的海槽嘗試可燃冰試采，均因出砂問題被迫中止。2017年5月10日起，我國在南海神狐海域水深1266米海底以下203～277米的可燃冰藏實(shí)現(xiàn)連續(xù)187個(gè)小時(shí)的穩(wěn)定產(chǎn)氣，累計(jì)產(chǎn)氣超過12萬立方米，最高產(chǎn)量達(dá)3.5萬立方米/天，平均日產(chǎn)1.6萬立方米，其中甲烷含量最高達(dá)99.5%，成功實(shí)現(xiàn)海域可燃冰試采。
技術(shù)是關(guān)鍵，環(huán)境是制約
就目前已有資料而言，可燃冰開采方法主要有熱激發(fā)法、減壓法、化學(xué)試劑注入法、二氧化碳置換法、固體采掘法以及多種方式的組合方法。其中：熱激發(fā)法就是通過向地下注入熱水、地下電纜加熱等方式將地下溫度升高，使得可燃冰分解為天然氣和水;減壓法是通過降低井底可燃冰層的壓力，破壞可燃冰穩(wěn)定存在的壓力環(huán)境，造成其分解;化學(xué)試劑注入法則是用化學(xué)物質(zhì)打破地下可燃冰穩(wěn)定保存的相平衡狀態(tài)，達(dá)到使其分解的目的;二氧化碳置換法則是通過向地下注入二氧化碳來置換出可燃冰籠型結(jié)構(gòu)中天然氣分子;固體采掘法與前面幾種方法明顯不同，它不是將可燃冰以氣體形態(tài)采取，而是以類似于煤礦開采的模式直接將可燃冰挖出來，再到地表進(jìn)行運(yùn)輸或分解，這種方法僅適用于對埋深較淺的可燃冰進(jìn)行開采。目前這些開采方法還存在效率低、成本高等問題，難以規(guī)?；瘧?yīng)用。
可燃冰開采的難點(diǎn)，不僅在于從海底或凍土中把它們采出來，更在于實(shí)現(xiàn)有序、可控的開采，在開采過程中不發(fā)生大規(guī)模甲烷泄漏以及塌陷、滑坡等次生災(zāi)害問題。從國際大洋鉆探計(jì)劃以及一些國家的可燃冰計(jì)劃所取得的可燃冰實(shí)際樣品來看，其主要存在于地下巖石或海底未固結(jié)沉積物淤泥中。在巖石中，可燃冰可以以多種方式存在，占據(jù)大的巖石粒間孔隙;以球粒狀散布于細(xì)粒巖石中，以固體形式填充在裂縫中以及大塊固態(tài)可燃冰伴隨少量沉積物。海底可燃冰開采過程中，應(yīng)選擇合適的井位和完善的施工方案，一旦鉆孔密封性不好，大量海水灌入，可能造成更大范圍內(nèi)的可燃冰層失穩(wěn)、出砂以及大量的溫室氣體逸出，甚至?xí)l(fā)海底滑坡和更大的災(zāi)害。
可燃冰成功試采意義重大
此次我國從南海神狐海域水深1266米海底以下的203～277米可燃冰礦藏中開采出天然氣，既是對我國可燃冰開發(fā)技術(shù)與工藝的檢驗(yàn)和可燃冰勘探開發(fā)理論認(rèn)識的檢驗(yàn)，也是對未來可能的接替能源進(jìn)行的工業(yè)開發(fā)探索。通過此次可燃冰試采，一大批涉及可燃冰開發(fā)的地質(zhì)勘探、鉆井技術(shù)、開采工藝、試采平臺等關(guān)鍵技術(shù)得到了突破和實(shí)踐檢驗(yàn)，為下一步相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近年來，美國能引領(lǐng)全球頁巖氣革命的重要原因之一，就是其掌握了一套以水平井和多段水力壓裂為代表的成熟、有效的頁巖氣生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了低成本的商業(yè)開發(fā)。我國若能以此次試采為契機(jī)，繼續(xù)加強(qiáng)可燃冰勘探開發(fā)理論研究、提升開發(fā)工藝水平并降低生產(chǎn)成本，必將在新一輪國際能源消費(fèi)調(diào)整和能源技術(shù)轉(zhuǎn)移中占據(jù)主動優(yōu)勢。同時(shí)，若可燃冰能成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采，必將對我國的能源進(jìn)口談判、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和國家能源安全等產(chǎn)生重大促進(jìn)作用。
可燃冰開發(fā)前景廣闊，但距商業(yè)開采還有較大距離
從目前研究資料來看，我國可燃冰主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土區(qū)以及東北凍土區(qū)。據(jù)中石油的預(yù)測，我國可燃冰所含天然氣資源總量超過83萬億立方米，是當(dāng)前剩余天然氣可采儲量3.8萬億立方米的21倍以上，若按照2015年1380億立方米的年產(chǎn)量計(jì)算，可供開采600年以上。目前，我國整體能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，其在一次能源結(jié)構(gòu)中占比超過63%，而相對清潔的天然氣不足6%，約30%的天然氣需要通過進(jìn)口來滿足。隨著可持續(xù)發(fā)展觀、綠色發(fā)展觀的深入人心，我國天然氣的使用量將顯著提升，對外進(jìn)口需求也將明顯增大。如果我國能實(shí)現(xiàn)海域天然氣水合物的商業(yè)開采，將對推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響。
可燃冰的開采除受技術(shù)和環(huán)境影響外，經(jīng)濟(jì)成本問題是另外一個(gè)制約商業(yè)化開發(fā)的重要因素。據(jù)美國估計(jì)，可燃冰的開采成本是每立方米200美元，約合每立方米天然氣成本1.1美元，與當(dāng)前國內(nèi)不到人民幣1元的常規(guī)天然氣成本價(jià)相比，存在非常大的價(jià)格劣勢，可燃冰開采技術(shù)和裝備還待進(jìn)一步突破。此外，將可燃冰天然氣輸送到用戶的運(yùn)輸管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施還缺乏或很不健全，有待進(jìn)一步發(fā)展建設(shè)和完善。雖然我國提出到2030年實(shí)現(xiàn)可燃冰的商業(yè)開采，但考慮到技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素的影響，保守估計(jì)商業(yè)開采可燃冰可能還需要10到20年時(shí)間。
（責(zé)任編輯 王順利）
掃一掃上新西部網(wǎng)
不良信息舉報(bào)窗口
