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[致密气专栏] 可燃冰试采成功 对中国能源安全保障意味着什么?

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发表于 2017-5-19 13:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
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可燃冰试采成功,对中国能源安全保障意味着什么?

可上九天揽月,可下五洋采“冰”——5月18日,我国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。这是我国首次实现海域可燃冰试采成功,是“中国理论”“中国技术”“中国装备”所凝结而成的突出成就。中国人民又攀登上了世界科技的新高峰,将对能源生产和消费革命产生深远影响。

看“神狐火炬”:点亮新能源时代曙光

提起能源,人们想到的往往是煤、油、气点燃的火炬而不会是冷冷的冰块,但中国科技工作者已经可以将蕴藏在海底的“冰块”点燃成熊熊燃烧的火焰,让“冰火交融”从梦想变成现实。

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成功实现试采。

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立方米的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,燃烧污染却又比煤、石油小,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。

“可燃冰被各国视为未来石油、天然气的战略性替代能源,是世界瞩目的战略资源,对我国能源安全及经济发展也有着重要意义。”试采现场指挥部总指挥、广州海洋地质调查局局长叶建良说。


                               
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“蓝鲸一号”钻探平台(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

巍然矗立在蔚蓝海面中的“蓝鲸一号”,是个净重超过43000吨、37层楼高的庞然大物,今年2月刚刚“诞生”,就从烟台起航驶抵南海,投入了这项试采任务。

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”。

一次点火,一次成功——这一比率即使放到已经非常成熟的海洋石油和天然气开采领域也堪称靓丽,而这一成功的背后,是我国海洋地质工作者在天然气水合物开发上的奋起直追。

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,我国的可燃冰研究起步要晚到1998年,但中国科技工作者只用了不到20年就完成了从空白到赶超的全过程。

回顾这一历程,试采现场指挥部办公室主任邱海峻用“快马加鞭”“奋发图强”形容可燃冰开采的“中国速度”。他介绍说,在1998年立项后,1999年我国就开始了南海和陆地冻土区的可燃冰调查工作,2007年就在神狐海域钻获可燃冰,这使得我国成为继美国、日本、印度之后,第四个通过国家级研发计划在海底钻获可燃冰的国家。

2015年,我国科技工作者在神狐海域准确定位了两个可燃冰矿体。2016年,地质调查工作人员围绕试采在神狐海域开展钻探站位8个,全部发现可燃冰。

“2016年3月,我们正式开始准备可燃冰试开采,当时定下的开钻时间为2017年3月28日,就是说自开始准备至开钻仅有一年时间,如果不是之前持续拼搏积累下海量的地质数据,就不可能按时完成任务。”邱海峻说。


                               
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这是无人机拍摄的“蓝鲸一号”钻探平台,正在距离广东省珠海市东南320千米、水深1266米的南海神狐海域实施试采(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

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%,完成预定目标,试采取得圆满成功。

18日上午,国土资源部部长姜大明在“蓝鲸一号”上向世界宣布:中国在神狐海域的天然气水合物试采成功!

“在豆腐上打铁、用金刚钻绣花”

和海洋石油、天然气相比,海域可燃冰的开采就一个字:难。

难点也是一个字:软。

俗话说,柿子要捡软的捏。但可燃冰开采却最怕“软柿子”。

“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产气。


                               
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“蓝鲸一号”钻探平台上天然气水合物试采作业中(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

“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。

——攻坚克难,首先依赖于“中国理论”的建立。陆敬安说,在多年勘探和陆地研究的基础上,我国在全球率先建立了可燃冰“两期三型”成矿理论,指导圈定了找矿有利区,精准锁定了试开采目标;创立可燃冰“三相控制”开采理论,应用于试开采模拟和实施方案制定,确保了试采过程安全可控。

——试采的成功,也有赖于“中国技术”的突破。广州海洋地质调查局局长助理、试采现场指挥部办公室副主任谢文卫说,通过这次试采,我国实现可燃冰全流程试采核心技术的重大突破,形成了国际领先的新型试采工艺。

“我们创新提出了‘地层流体抽取试采法’,有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题。我们成功研发了储层改造增产、可燃冰二次生成预防、防砂排砂等开采测试关键技术,其中很多技术都超出了石油工业的防砂极限。”他说。

——试采的成功,也来自“中国装备”的支持。据介绍,这次试用的钻井平台“蓝鲸一号”是我国自主制造的“大国重器”,也是世界最大、钻井深度最深的双井架半潜式钻井平台,可适用于全球任何深海作业,在试采过程中,我国科技工作者还开发了大量拥有自主知识产权的工具并实现成功应用。

向地球深部进军

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。


                               
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“蓝鲸一号”钻探平台上天然气水合物试采作业中(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

“从理论上讲,地球内部可利用成矿空间分布在从地表到地下1万米,目前世界先进水平勘探开采深度已达2500米至4000米,而我国大多小于500米,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”——2016年全国科技创新大会提出的这一论断,让人们对大地大海深处充满向往。

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。

“海洋特别是深海作为战略空间和战略资源,在国家安全和发展中的战略地位日益凸显,深海探测是建设海洋强国的战略需要。”国土资源部部长姜大明说,我国海洋探测科技创新已经取得很大进步,但在一些深海领域与美日俄及个别欧盟国家相比还存在差距,向深海进军,发挥后发优势,争取后发先至,这是必须解决的战略科技问题。

在本次试开采之后,我国可燃冰开采将进入“科学积累”的新阶段。叶建良说,在系统总结本次试采经验、优化试采技术工艺的基础上,还将开展更多种类型可燃冰试采,建立适合我国资源特点的开发利用技术体系,同时创建国家重点实验室、工程技术中心等创新平台,进一步提高可燃冰勘探开发和深海科技创新能力。


                               
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在“蓝鲸一号”钻探平台上,工作人员庆祝天然气水合物试采成功(5月16日摄)。新华社记者梁旭摄

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。

中国科学家们还对未来全球能源接续的“中国方案”雄心勃勃。“低渗粉砂质储层水合物矿藏在海上丝绸之路沿线国家广泛分布,很多国家对可燃冰有强烈需求。我们现在掌握了这一技术,有利于解决‘一带一路’沿线的资源、能源问题,推动‘一带一路’沿线的经济发展和融合。”邱海峻说。


 楼主| 发表于 2017-5-21 08:27 | 显示全部楼层
17日,“蓝鲸一号”海上钻井平台可燃冰开采现场。广州海洋地质调查局供图

可燃冰又称天然气水合物,是一种甲烷和水分子在低温高压情况下结合在一起的化合物,被看作是有望取代煤、石油的新能源。

勘探显示,南海神狐海域有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。
从5月10日起,国土资源部中国地质调查局从中国南海神狐海域水深1266米海底以下203—277米的可燃冰矿藏开采出天然气。截至5月17日15时,总量试采12万立方米,最高产量达3.5万立方米/天,平均日产超过1.6万立方米,其中甲烷含量最高达99.5%。

这是中国首次海域可燃冰试采成功,这一成果对促进中国能源安全保障、优化能源结构,甚至对改变世界能源供应格局,都具有里程碑意义。

神狐海域可燃冰储量只是中国可燃冰蕴藏量的冰山一角

直升机从珠海九州机场起飞,飞行约90分钟,远远就见到蔚蓝的海面中巍然伫立着的37层楼高的钻井平台,这里就是中国首次完成可燃冰调查的神狐海域,也是中国首次进行可燃冰试采的海域。

“对于海洋可燃冰的研究,中国是从1995年开始的,并于2007年5月成功获取了可燃冰实物样品,成为世界上第四个通过国家级开发项目发现可燃冰的国家。”试采现场指挥部总指挥叶建良介绍说。

可燃冰,又称天然气水合物,它是一种甲烷和水分子在低温高压的情况下结合在一起的化合物,因形似冰块却能燃烧而得名,是一种燃烧值高、清洁无污染的新型能源,分布广泛而且储量巨大。1立方米的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,能量密度高,资源潜力巨大,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,科学家们甚至认为它是能够满足人类使用1000年的新能源,是今后替代石油、煤等传统能源的首选。

2010年底,由广州海洋地质调查局完成的《南海北部神狐海域天然气水合物钻探成果报告》通过终审,科考人员在中国南海北部神狐海域钻探目标区内圈定11个可燃冰矿体,显现出良好的资源潜力。“海洋六号”入列后,再次深入南海北部区域进行新一轮精确调查,调查海域包括琼东南海域、西沙海域、神狐海域和东沙海域等区域,调查的重点是在南海北部前期勘探的基础上圈定重点勘探区域。

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”。

神狐海域可燃冰储量还只是中国可燃冰蕴藏量的“冰山一角”。在西沙海槽,科考人员已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里;在南海其他海域,同样也有天然气水合物存在的必备条件……

此次试采实现了勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新

可燃冰储量丰富,但是如果一直只躺在南海海底,则发挥不了其价值。但可燃冰开采难度巨大,迄今鲜有国家尝试。

全球可燃冰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。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产气。

“此次试采实现了中国可燃冰勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新,在这一领域实现了从跟跑到领跑的跨越。” 叶建良介绍。

“通过这次试采,中国实现了可燃冰全流程试采核心技术的重大突破,形成了国际领先的新型试采工艺。”试采现场指挥部办公室副主任谢文卫说。

南海神狐海域的天然气为水合物泥质粉砂型储层类型,该类型资源量在世界上占比超过90%,也是中国主要的储集类型。这是中国也是世界第一次成功实现该类型资源安全可控开采,为可燃冰广泛开发利用提供了技术储备,积累了宝贵经验。谢文卫介绍,“我们提出‘地层流体抽取试采法’,有效解决了储层流体控制与可燃冰稳定持续分解难题。我们成功研发了储层改造增产、可燃冰二次生成预防、防砂排砂等开采测试关键技术,其中很多技术都超出了石油工业的防砂极限。”

本次试开采是世界上第一次针对粉砂质水合物进行开发试验,为此海洋地质学家们在试采思路、井位选择、工程地质勘查、关键技术和工艺确立、试采平台优选等诸多方面,都具有中国特色,可以称之为“中国方案”。

在试采作业中,大量国产化装备成功投入应用,充分表明“中国造”已走在世界的前列。

首先,必须要点赞的是试采作业最重要的“大国重器”——中国最新研制成功世界最大、钻井深度最深的海上钻井平台“蓝鲸一号”,这个净重超过43000吨、37层楼高的庞然大物今年2月刚“诞生”,就从中国烟台起航,于3月28日抵达神狐海域实施试采。“蓝鲸一号”是目前全球最先进的双井架半潜式钻井平台,可适用于全球任何深海作业。

其次,大量拥有自主知识产权工具的成功应用,表明国内石油公司已具有深水工艺及设备研发能力,如完井防砂工艺,已远远超过石油工业的防砂极限;完井与测试系统集成装备,结合可燃冰试采工程开发与科研需求,为中国可燃冰开发研究提供科学数据。

监测结果显示,试采过程安全、友好、可控、环保

试采可燃冰,外界一直有一个疑问,就是会不会对周边海域的环境造成影响。

由于甲烷是比CO2更高效的温室气体,因此可燃冰的环境问题一直是人们关心的一个重要问题。中国进行海域可燃冰试采,同样非常重视环境问题,为此投入人力物力进行了研究。

2011年6月至2017年3月,南海水合物环评项目组在南海神狐水合物区先后共组织了10个航次的野外调查工作,对试采区进行了多年系统调查,调查内容包括海底工程地质特征、地质灾害特征、海底环境监测、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化学及水文特征、海表大气甲烷含量特征等,基本查明了可燃冰试采区的海洋环境特征,同时,发展了一系列中国自主产权的环境评价技术,为可燃冰试采、开发提供了良好基础。

可燃冰试采的环境问题,主要是试采过程中是否发生不可控的可燃冰分解,导致甲烷泄漏,从而引起海底滑坡等地质灾害,甚至是甲烷泄漏到海洋或者大气中而引起环境问题。针对这些问题,在试采过程中,一方面根据水合物区海底地形地貌特征、工程地质特征、水合物储层特征,通过合理设计井位及降压方案,从工程设计上避免发生甲烷泄漏所引发的环境问题和灾害问题,另一方面通过布设海底地形、气体渗漏等监测设备,构建了海水—海底—井下一体化环境安全监测体系,实现对温度、压力、甲烷浓度及海底稳定性参数的实时、全过程监测。监测结果显示试采未对周边大气和海洋环境造成影响,整个过程安全、友好、可控、环保。

本次开采试验还为后续研究提出了很多课题。下一步重点是研究如何解决本次试验当中发现的一些问题,并在之后3—5年内开展第二次试采,进一步为商业化开采做好技术准备。

来源:人民日报
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 楼主| 发表于 2017-5-21 08:29 | 显示全部楼层
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俄媒:可燃冰成中国王牌 或使世界油气价格崩溃
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 楼主| 发表于 2017-5-21 08:30 | 显示全部楼层
 俄媒称,5月18日中国宣布了一场新革命——碳氢化合物革命。

  据《俄罗斯报》网站5月18日报道,根据中国国土资源部发布的信息,中国石油专家在全球首次从南海海底开采出“可燃冰”。这种天然气水合物本身不是“革命性的”,其丰富的储量遍布全球。但迄今为止没人下决心开采它。原因很多,包括技术和经济因素。

  国土资源部地质调查局副局长李金发表示,能够成功实现这种有益矿物质开采的事实证明,在理论基础和相关技术方面中国取得了前所未有的成功。这意味着中国在开采“可燃冰”上占据了领先位置。它将会是继美国引领“页岩气革命”之后的,由中国引领的新一轮“天然气水合物革命”,将推动整个世界能源利用格局的改变。

  毫无疑问,如果中国确能成功实现工业开发“可燃冰”,那么北京在同美国争夺世界最发达经济体的战役中又多了一张非常重要的王牌。因此中国官员的喜悦之情完全可以理解。

  根据塔斯社消息,中国专家是从水深超过1.2千米的海底提取出样品。水下井位于香港东南方向285公里处。据悉,1立方米的该物质等同于160立方米的气态天然气。加100升天然气的汽车能够行驶300公里。如果汽车能够加入“可燃冰”,那么理论上100升“可燃冰”可跑5万公里。显然,该技术完全可能使世界油气价格“崩溃”。

  不过,目前这只是未来的计划。未来会有多远?无疑,中国不会将该计划束之高阁。 
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发表于 2017-5-21 09:20 | 显示全部楼层
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