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中国预计10年后试采可燃冰

2013-03-18 18:00 青年时报

   3月12日,日本成功从爱知县附近深海可燃冰层中提取出甲烷,成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。“日本对于可燃冰的成功开发,对全球可燃冰的开发势必会带来利处,这预示着,在特定条件下,人类已有办法开采及有效利用可燃冰这一资源。”浙江大学海洋系楼章华教授称,日本成功分离可燃冰,标志着全球可燃冰开采商业化进程迈出了重要的一步,此举有可能推动全球能源结构的转型。同时,他也认为中国发现和利用可燃冰和世界是同步的,毫不落后。

  分布于海水层以下千米
  可燃冰究竟是一种什么物质?楼章华教授解释,可燃冰的学名为“天然气水合物”,是天然气在0℃和30个大气压的作用下,结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%~99.9%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。
  它分布在海底地层中,一般是在海底0至1000米左右的位置。它的形成机理有许多外界要求,必须在海底的低温高压条件下,且该地区必须有甲烷。
  可燃冰的形成有三个基本条件:温度、压力和原材料。首先是低温:可燃冰在0℃至10℃时生成,超过20℃便会分解,海底温度一般保持在2℃至4℃左右。其次是高压:可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而以海洋的深度,30个大气压很容易保证,并且气压越大,水合物就越不容易分解。
  然后是充足的气源:海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具备的条件下,可燃冰晶体就会在介质的空隙间生成。
  被誉为重要的潜在未来资源
  可燃冰在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架,以及海洋和一些内陆湖的深水环境。
  楼章华教授说,1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。它的使用方便,燃烧值高,清洁无污染。
  “甲烷这种绿色能源在燃烧过程中没有污染。另外,作为化工原料,日常生活中很多是天然气加工而成。”楼章华教授认为,可燃冰应用价值广泛,可以成为常规天然气的替代品。
  杭州目前使用的天然气,主要是来自新疆地区的塔里木、准格尔等地,我国的石油天然气开采,主要是常规油气和部分非常规油气。大庆、胜利油田等常规油气开采技术越来越成熟,而非常规油气的开采——可燃冰开采,还处在技术探索和积累的阶段,尤其是可燃冰的大规模商业开发还有很长的路要走。
  “全世界拥有的常规石油天然气资源,将在40年或50年后逐渐枯竭。而科学家估计,海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里,占海洋总面积的10%,海底可燃冰的储量够人类使用1000年,因而被科学家誉为‘未来能源’‘21世纪能源’,是一种重要的潜在未来资源。”
  我国陆域可燃冰可使用近90年
  楼章华教授说,中国曾在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品可燃冰,从而成为继美国、日本、印度之后,第4个通过国家级研发计划,采到水合物实物样品的国家。2004年,中德联合科考队的“太阳号”考察船,在南海海底发现了当今全球最大的碳酸盐结壳,面积达430平方公里。据专家预测,我国南海西沙海槽、台湾西南陆坡、南沙海槽、冲绳海槽海底,可能存在大量的甲烷水合物资源,可以满足我国今后数百年的需求。
  2009年夏天,在祁连山南缘,一簇火苗的燃烧,成为令人振奋的消息:我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现可燃冰的国家。据专家们估计,我国可燃冰的资源储量为803.44亿吨油当量,接近于我国常规石油资源量,约是我国常规天然气资源量的两倍。据国土资源部专家估计,我国陆域可燃冰远景资源量,至少有350亿吨油当量,可供我国使用近90年。
  “从目前评估来看,中国可燃冰的量还是很大的,但还处于资源调查、开发技术研究阶段。”楼章华教授说,至今全球至少有30多个国家和地区在进行可燃冰勘探与开采方面的研究,而中国对于可燃冰的研究与探索也一直在持续,我国南海、东海部分地区,可能存在一定数量的可燃冰。
  据测算,中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量,约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。#p#分页标题#e#
  开采不当易引起地球灾变事件
  “但开采可燃冰目前依然是一个难题,如果开采不当,极易引起地球的灾变事件。”楼章华教授说,在天然气水合物的开采过程中,如果不能有效实现对温压条件的控制,就可能产生一系列环境问题,如温室效应的加剧、海洋生态的变化以及海底滑塌事件等。
  可燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多,它所产生的后果将是不堪设想的。除温室效应之外,海洋环境中的天然气水合物开采还会带来更多问题。
  甲烷气体如果大量排入海水中,氧化作用会消耗海水中大量的氧气,使海洋形成缺氧环境,从而对海洋微生物的生长发育带来危害。另外,进入海水中的甲烷量如果特别大,还可能造成海水汽化和海啸,甚至会产生海水动荡和气流负压卷吸作用,严重危害海面作业甚至海域航空作业。
  开采过程中天然气水合物的分解还会产生大量的水,释放岩层孔隙空间,使天然气水合物赋存区地层的固结性变差,引发地质灾变,海洋天然气水合物的分解则可能导致海底滑塌事件。钻井过程中如果引起天然气水合物大量分解,还可能导致钻井变形,加大海上钻井平台的风险。
  离大规模商业开发还有距离
  “可燃冰的发掘开采已成为全世界研究的热点,中国也在做这方面的研究。”据楼章华教授介绍,目前我国对可燃冰的开采主要有以下几种方式,“一种是地球物理探测,通过地球物理的方法,就好比人体的CT扫描,探测海底以下是否存在可燃冰的地质条件;另一种方式为地球化学勘探,通过采集海洋底部化学物质,分析是否在下伏的地层中存在可燃冰;但最终要确认是否是可燃冰,还需第三种方式,那就是钻探,通过钻探,提取井下岩芯,进行化验才能确定。”
  楼章华教授称,目前日本也只是试验成功。从试验角度来看,可燃冰可以开采,但如果要投入大规模的商业开发,依然有较大困难。这要求开采可燃冰有充足的量和足够低的成本,来实现商业运用。
  ●未来
  海底可燃冰
  够人类使用1000年
  楼章华教授说,随着研究和勘测调查的深入,世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加,1993年海底发现57处,2001年增加到88处。据探查估算,美国东南海岸外的布莱克海岭,可燃冰资源量多达180亿吨,可满足美国105年的天然气消耗;日本海及其周围可燃冰资源可供日本使用100年以上。
  据专家估计,全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度,再过五六十年,全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现,让陷入能源危机的人类看到新希望。可燃冰就像是上天赐予人类的珍宝,它年复一年地积累,形成延伸数千乃至数万里的矿床。仅仅是现在探明的可燃冰储量,就比全世界煤炭、石油和天然气加起来的储量还要多几倍。
  科学家的评价结果表明,仅仅在海底区域,可燃冰的分布面积就达4000万平方公里,占地球海洋总面积的1/4。世界上已发现的可燃冰分布区多达116处,其矿层之厚、规模之大,是常规天然气田无法相比的。科学家估计,海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。
  中国预计10年后
  试采可燃冰
  同样,作为世界上最大的发展中的海洋大国,中国能源短缺十分突出。中国的油气资源供需差距很大,1993年中国已从油气输出国转变为进口国,1999年进口石油4000多万吨,2000年进口石油近7000万吨,2010年石油缺口达2亿吨。而我国海底天然气水合物资源丰富,其上游的勘探开采技术可借鉴常规油气,下游的天然气运输、使用等技术都很成熟,因此急需开发新能源,以满足中国经济的高速发展。
  中国对海底天然气水合物的研究与勘察已取得一定进展,在南海西沙海槽等海区,已相继发现存在天然气水合物的地球物理标志,这表明中国海域也分布有天然气水合物资源;同时青岛海洋地质研究所已建立有自主知识产权的天然气水合物实验室,并成功点燃天然气水合物。
  2005年4月14日,中国地质博物馆举行收藏中国首次发现的天然气水合物碳酸盐岩标本仪式。宣布中国首次发现世界上规模最大被作为可燃冰即天然气水合物存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区,其面积约为430平方公里。#p#分页标题#e#
  按照战略规划的安排,2006年至2020年是调查阶段,2020年至2030年是开发试生产阶段,2030年至2050年,中国可燃冰将进入商业生产阶段。
  “日本对于可燃冰开发成功,对全球可燃冰的开发势必会带来利处。这预示着,在特定条件下,人类已有办法开采及有效利用可燃冰这一资源。可燃冰在海底的状态有很多种类型的,系统的商业性开发还需付出努力,比如国家和国家之间的合作。”楼章华教授说。
  3月12日
  日本经济产业省宣布,成功从爱知县附近深海可燃冰层中
  提取出甲烷,成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家
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