國土資源部在今日對外宣布,我國首次海域天然氣水合物(可燃冰)試采成功!據中國地質調查局網站消息,中國南海神狐海域天然氣水合物(俗稱可燃冰)試采實現連續超過7天的穩定產氣,取得天然氣水合物試開采的歷史性突破。這也標志著我國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開采中獲得連續穩定產氣的國家。
可燃冰,學名天然氣水合物(Natural Gas Hydrate,簡稱Gas Hydrate),是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中,由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒,所以又被稱作“可燃冰”或者“固體瓦斯”和“氣冰”。
燃燒后,可燃冰僅會生成少量的二氧化碳和水,污染比煤、石油、天然氣小很多,但能量高出十倍。此外,可燃冰儲量巨大,所含有機碳資源總量相當于全球已知煤、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。
我國管轄海域和陸區也蘊藏有豐富的可燃冰資源,因此走近、認識可燃冰顯得意義非凡。
據了解,天然氣水合物儲量巨大,僅我國海域預測遠景資源量就達到800億噸油當量,世界資源量約為2100萬億立方,可供人類使用1000年。我國在可燃冰研究之初就確立了這一未來發展前景更為廣闊的類型。
國土資源部中國地質調查局副局長 李金發:我們開始就瞄準了資源潛力巨大,具有廣泛利用前景的這一個類型。雖然難度很大,但是我們開發成功之后,它的廣泛利用更具意義。
下一步,試開采團隊將繼續在附近海域再進行二至三個不同礦區和類別的試開采工作。積累更多試開采經驗,為在2030年前進行天然氣水合物商業開發打下基礎。
國土資源部中國地質調查局副局長 李金發:從目前我們試采的連續性和產氣量來看,離商業性開采距離不遠了。我相信,在2030年以前,具有最大潛力的天然氣水合物資源將會得到商業性開發利用。
可燃冰是如何形成的?
目前人類已探明的可燃冰主要分布在海底和永久凍土帶,要形成可燃冰必須滿足三個基本條件:原材料、溫度和壓力。
首先,要有一定數量的天然氣這一原材料。
其次,必須是低溫條件,可燃冰在0到10℃時生成,超過20℃就會分解,變得“煙消云散”。因此,無論是在海底還是陸域的永久凍土帶都要滿足這一條件。
最后,必須要在高壓條件下才能生成。在0℃時,需要30個大氣壓才可以生成可燃冰。
中國地質調查局基礎部副主任 邱海峻:在神狐海域1200米水深以下,200米左右,只要有合適的低溫高壓環境,就能形成水合物,而且只要氣源比較充足的情況下,就能形成很富集的礦體,這是規律。
在原材料、溫度、壓力三者都具備的條件下,可燃冰晶體就生成了。除了海底,科學家在大陸的永久凍土帶也發現了可燃冰。我國是世界上第一個在中高緯度高原凍土帶鉆獲可燃冰實物樣品的國家。
可燃冰藏在哪?
根據2016年發布的《中國能源礦產地質調查報告》的最新數據,我國可燃冰預測遠景資源量超1000億噸油當量,開發前景廣闊。那么這些可燃冰到底都藏在哪里呢?
在《中國能源礦產地質調查報告》中提到的可燃冰資源量,包括海域可燃冰和陸域可燃冰。
2013年在我國珠江口盆地東部海域發現超千億方級可燃冰物礦藏,2015年神狐海域再次發現超千億方級可燃冰,而且礦藏分布廣、厚度大、飽和度高,為我國可燃冰試開采提供了重要參考靶區。2015年,我國利用自主研發的4500米級“海馬”號無人遙控潛水器首次在珠江口盆地西部海域發現了可燃冰活動的標志——活動“冷泉”,并成功獲取了可燃冰樣品。
天然氣水合物試采現場總指揮 葉建良:水合物要有一定的溫壓條件,也要有一定的氣體來源,所以基本都分布在大陸架的邊緣地帶。
其實,我國對海底可燃冰的研究和勘探已經進行了30年,在南海西沙海槽、神狐等海區相繼發現存在標志。保守估計,我國可燃冰的總資源約是常規天然氣、頁巖氣等資源量總和的兩倍,按當前的消耗水平,可滿足我國近200年的能源需求。而在世界上,可燃冰的研究早在上世紀六十年代就已經開始。截至目前,全世界直接或間接地發現的可燃冰礦點超過200多處。
天然氣水合物試采現場總指揮 葉建良:天然氣水合物在全球分布非常廣,資源量也非常大,所以世界各國都爭相關注這方面的研究和試開采工作,包括美國、加拿大、日本甚至印度也瞄著馬上要開采,韓國也準備試開采,實際上大家都在進行國際競爭。它很有可能成為我們今后化石能源的替代能源。
可燃冰能干啥?
同等條件下,可燃冰燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要多出數十倍,而且燃燒后不產生任何殘渣和廢氣,避免了最讓人們頭疼的污染問題。科學家們如獲至寶,把可燃冰稱作"屬于未來的能源"。
可燃冰的最大特點就是能量密度高。它占用體積小,卻蘊含大量能量。舉個例子,一輛使用天然氣為燃料的汽車,一次加100升天然氣能跑300公里的話,那么加入相同體積的可燃冰,這輛車就能跑5萬公里。
李金發說,如果這個能開發利用,將會大大的提高我國的資源安全保障能力,大大降低我國對外依存度,同時也會大大地改善我國能源資源結構。
中國可燃冰開采技術獲突破性進展 達國際先進水平
據觀察者網此前報道,今年初,經10余年技術攻關,吉林大學科研團隊研發出陸域天然氣水合物冷鉆熱采關鍵技術,填補了國內該領域空白,總體達到國際先進水平。此外,該技術還獲得了2016年國家技術發明獎二等獎。
中國吉林大學從2004年開始開展陸域可燃冰鉆采項目研發,攻克了高海拔和嚴寒地區施工等多項技術難題,成功研發了國內外首創的具有自主知識產權的可燃冰冷鉆熱采關鍵技術。
在海拔4000公尺的青海省木里盆地,科研團隊利用該技術首次鉆獲陸地可燃冰實物樣品,并成功實現了陸地天可燃冰試開采,打破了國外水合物鉆探取樣技術的壟斷。
與國際上通用的“被動式保壓保溫取樣”鉆探原理不同,新技術首次提出“主動式降溫冷凍取樣”原理,發明了鉆井泥漿強化制冷方法、水合物孔底快速冷凍取樣方法和高溫脈沖熱激發開采技術,主要技術指標超過國外同類技術。
中國地質學會聘請中國工程院院士蘇義腦、康玉柱,中國科學院院士李廷棟等對項目研究成果進行鑒定,并做出評價,天然氣水合物的鉆采是非常規天然氣開發中的世界性難題,該項目針對這一重大戰略性技術儲備需求進行技術攻關,為我國陸域天然氣水合物的重大發現和成功試采提供技術支撐,總體達到國際先進水平。
目前,在可燃冰的勘探研究上,美國日本等國家都獲得了長足的研究結果,但是都未能實現可燃冰的大規模開采。這個階段轉換到商業規模的開發生產階段,還有經濟、地質災害、環境等問題需要考慮。
該研究團隊也表示,由于天然氣水合物資源主要分布于海域,下一步該團隊將針對海域天然氣水合物鉆采技術開展研究,為我國天然氣水合物早日實現商業化開采做貢獻,并為“一帶一路”戰略服務。
在全球新能源革命的背景下,太陽能、核能、地熱能、風能輪番爆發,不過唯獨可燃冰的新進展遲遲未見。事實上,開發技術問題成為可燃冰開采的“攔路虎”。在技術上,可燃冰的開采主要使用熱激發開采法、減壓開采法、化學試劑法和水力壓裂法,但開采成本和可能涉及到的環境問題仍未有完善的解決辦法。
目前在可燃冰開發上,日本和美、德等國均處于領先地位。2013年3月,日本宣布成功從愛知縣附近深海可燃冰層中提取出甲烷,成為世界上首個掌握海底可燃冰采掘技術的國家。隨后日本不斷加快可燃冰的技術研究,特別是在福島核電事故后,向來能源匱乏的日本更是在可燃冰上抱有極高的熱情,希望能復制美國的頁巖氣革命,實現能源獨立。
作為全球能源消費的第一大國,中國在可燃冰項目則起步較晚。國土資源部最早于1999年開始啟動可燃冰資源調查,直到2007年成功獲取可燃冰的實驗樣品。雖然中國成為繼美國、日本、印度之后第四個通過國家級研發計劃采到水合物實物樣品的國家,但商業化進展比較緩慢,國內對于可燃冰開發的公司不多,真正形成產業鏈還有很長的路要走。