中國首次海域可燃冰試采成功 超預期商業化仍然遙遠
2017年05月20日07:11

  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占比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。這次試采不僅對我國未來的能源安全保障、優化能源結構具有重要意義,甚至可能給世界能源接替研發格局帶來改變。不過,我國實現可燃冰的商業性開發,還很遙遠。

  中國首次海域可燃冰試采成功。

  國土資源部部長薑大明5月18日對外宣佈,5月10日起,我國從南海神狐海域水深1266米海底以下203-277米的天然氣水合物(也即可俗稱的“可燃冰”)礦藏實現連續187個小時的穩定產氣。

  薑大明表示,這意味著我國首次、也是全球首次對資源量占比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。

  對此,廈門大學中國能源政策研究院院長林伯強對21世紀經濟報導記者分析,這是中國乃至全球可燃冰開採史上的一件大事,但這隻是試采,而不是工業化和商業化開採。它的主要意義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。

  國土部中國地質調查局副局長李金髮預計,2030年以前,我國將實現可燃冰的商業性開發。

  首次試采超出預期

  所謂可燃冰在地質上被稱為天然氣水合物(Natural Gas Hydrate),一種由水分子和氣體分子組成的類冰狀籠形包合物,從中能分離出甲烷(即天然氣)。

  由於可燃冰因外形酷似冰,因此被稱之為冰,又因其可以像固體酒精一樣被直接點燃,所以被稱為“可燃冰”。

  根據科學家較為一致的資源評價,全球天然氣的儲量為2×10^16立方米,是賸餘天然氣儲量(1.56×10^14立方米)的128倍,是目前最熱門的非常規天然氣資源量(923萬億立方米)的20多倍,前景廣闊,因為被稱為“屬於未來的能源”。甚至有科學家提出,僅僅是海底的可燃冰儲量,就足夠人類使用1000年。

  具體到中國,南海海域是我國可燃冰最主要的分佈區,也是我國可燃冰成礦條件和找礦前景最好的地區、調查研究程度最高的地區。

  此次南海神狐海域天然氣水合物試采由國土資源部中國地質調查局負責,中石油集團下屬的中國石油海洋工程公司是這次試開採工程的總承包商。

  在2016年,地質調查工作人員圍繞試采在神狐海域開展鑽探站位8個,全部發現可燃冰。

  中國地質調查局基礎部副主任、試采現場指揮部辦公室主任邱海峻解釋,“2016年3月,我們正式開始準備可燃冰試開採,當時定下的開鑽時間為2017年3月28日,就是說自開始準備至開鑽僅有一年時間,如果不是之前持續拚搏積累下海量的地質數據,就不可能按時完成任務。”

  中國地質調查局廣州海洋地質調查局礦產所水合物室主任、試采工程實施項目負責人陸敬安介紹,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。

  截至5月18日10時,累計產氣超過12 萬立方米,最高產量達3.5萬立方米/天,平均日產1.6萬立方米,其中甲烷含量最高達99.5%,超出了預期目標。

  這標誌著我國實現了首次試開採的成功。對此,李金髮解釋,所謂成功試采,第一每日試采的取氣量要達到一萬立方米以上,第二是連續產氣一週。我們所有的指標都超過了預定目標。所以我國是世界海域天然氣水合物開發成功的第一個國家。

  此前,日本於2013年在愛知縣東南部的海槽進行了可燃冰試采,但因出砂等技術問題在第6天之後被迫停止,在6天的時間內提取了12萬立方米天然氣。2017年4月,日本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日再次因出砂問題而中止產氣。

  所謂出砂即油氣水井在生產過程中,由於生產壓差過大、砂岩油氣層岩石膠結疏鬆等原因,使地層砂流入井筒,堵塞油氣通道,造成油氣井停產的現象。

  對此,廣州海洋地質調查局前總工程師黃永祥對21世紀經濟報導記者分析,“相比日本在試采的時遇到了試驗儲層有細砂的問題,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。”

  黃永祥解釋,從技術裝備的水平來看,我們與世界同步,但沒有充分的理由說我們的技術裝備水平就一定比日本更高。

  商業化開採之路依然遙遠

  值得關注的是,此次試采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。

  此次的試采方案,一方面根據水合物區海底地形地貌特徵、工程地質特徵、水合物儲層特徵,通過合理設計井位及降壓方案,從工程設計上避免發生甲烷泄漏所引發的環境問題和災害問題。

  另一方面,通過布設海底地形、氣體滲漏等監測設備,構建了海水-海底-井下一體化環境安全監測體系,實現對溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩定性參數的實時、全過程監測。

  對此,國土部中國地質調查局局長鍾自然表示,本次可燃冰試采成功,一方面,可以檢驗我們前期形成的理論技術和裝備體系的科學性;另一方面,通過開展大規模專業高難度的聯合科技攻關,可以促使技術人員迅速掌握深海進入、深海探測和深海開發技術,推進可燃冰資源商業性開發的進程。

  “我們這次試采成功只能算是初步成功,按照每天一萬立方米以上的產能是成功的。如果是每天2萬立方米或者更高的的目標,是否還能做到安全生產和環境友好,還存在很多的不確定性。”林伯強分析。

  李金髮透露,下一步,試開採團隊將繼續在附近海域進行2-3個不同礦區和類別的試開採工作,積累經驗,為在2030年前進行可燃冰商業開發打下基礎。

  黃永祥介紹,一般來說,在一個試驗儲層達到預期生產時間和產量的試采目標之後,不會繼續投入試采。雖然這次沒有公佈試采的成本,但預計資金投入規模很大。

  值得注意的是,中國可燃冰開發前景廣闊。根據2016年發佈的《中國能源礦產地質調查報告》統計,我國可燃冰預測遠景資源量超1000億噸油當量,前景誘人。

  資料顯示,我國可燃冰主要分佈在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶。

  根據中石油的粗略估算,其資源量分別約為64.97×10^12立方米、3.38×10^12立方米、12.5×10^12立方米和2.8×10^12立方米。

  其中,南海北部陸坡的可燃冰資源量達到185億噸油當量,相當於南海深水勘探已探明的油氣地質儲備的6倍,達到我國陸上石油總量的50%。

  “我們的可燃冰開採裝備和技術還有待突破,未來還要研發專門的可燃冰開採技術和鑽井船舶裝備以及防止甲烷泄漏和海底塌方的技術。”黃永祥分析。

  林伯強指出,可燃冰商業化之路還比較遙遠,這也是此次試采成功並沒有在國際上引起巨大反響的原因之一,因為大家都知道可燃冰商業化開採的難度之大。

  中國工程院金慶煥院士曾經在國家能源局和中國工程院舉辦的第二屆能源論壇上表示,基於我國可燃冰調查研究和技術儲備的現狀,結合國外可燃冰試開採的進展,判斷2020年前後能夠實現可燃冰開採技術和裝備的突破,完成可燃冰的工業化起步,2030年前後可能實現可燃冰的商業化開採。

  資料顯示,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。

  “可燃冰開發技術和裝備是一種面向未來的儲備,單靠一個國家很大實現根本性突破。只有當越來越多的國家加入到可燃冰技術的研究當中,才有可能實現質變。”林伯強分析。

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