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可燃冰商业化应用之路还有多远-【新闻】

发布时间:2021-05-28 18:08:04 阅读: 来源:滚焊机厂家

可燃冰商业化应用之路还有多远

中国页岩气网讯:日本首次掌握海底可燃冰采掘技术

“我们应该对日本同行表示祝贺,他们的成功将天然气水合物(可燃冰)从一个概念变成了一种可实际应用的资源。” 我国最早从事可燃冰研究的专家,国务院参事、国土资源部原总工程师张洪涛对科技日报记者说。

张洪涛参事长期致力研究天然气水合物。日本可燃冰研究进展也是张洪涛一直关注的大事,他搜集了日本可燃冰研究的最近报道。日本经济产业省本月12日宣布,由日本石油天然气和金属矿产公司领导的实验小组当天从爱知县附近深海的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。

而据日本《读卖新闻》3月19日报道,经济产业省说,18日凌晨,将可燃冰分离为天然气和水的装置内混入了泥沙,导致无法正常取得天然气,因而中止在爱知县海域进行的可燃冰开采作业。这一试验原定持续至3月底。

“我觉得日本中止试验是正常的,因为人类对可燃冰的认识程度还停留在非常初级的阶段,实现商业性开采可是一件非常困难的事情,遇到一些问题一点都不意外。”张洪涛说,要实现可燃冰的商业开采,必须克服技术可控性、环境风险及资金风险三大难题。

——技术难点——

“这一工作比预想的要难”

日本经济产业大臣茂木敏充在当天新闻发布会上以美国页岩气革命为例称,希望能在克服技术难题后实现可燃冰的大规模开采,从而让可燃冰成为日本的“国产能源”。随后,日本石油天然气和金属矿产公司也表示,“争取在2019年3月前将可燃冰技术投入使用,并期望届时带来一种较为洁净的能源供应”。

据日本方面估算,日本周边海域可燃冰的天然气潜在蕴藏量相当于日本100年的天然气消费量。能源高度依赖进口的日本来说,实现可燃冰开采重要突破的意义不言而喻。

同时,这一系列信息引起全球极大关注。英国《每日电讯报》网站报道称,日本在其近海海底的甲烷水合物中提取出天然的“冰”气是一次技术上的成功,从而为日本带来了一种超级资源,它将在下个世纪满足日本对天然气的需求,并极大地改变世界能源版图。

“我觉得目前谈改变世界能源版图为时尚早。”张洪涛说。

他介绍道,日本于1996年投资9000万美元,实施“天然气水合物研究及开发推进5年计划”。此后17年时间里,日本在天然气水合物的相平衡、实验室模拟、勘探开采技术及数据处理等方面做了大量的深入研究。

“他们只用了三年时间就通过钻探拿到样品。当时他们设想能在2010年进行商业性试采,但直到今年才成功实现,可见这个工作比预想的难度要大得多。”张洪涛说。

张洪涛说第一大难题就是工程和技术的可控性。目前解决水下开采可燃冰的办法有三种,分别是热解法、减压法和注入化学试剂法“可燃冰保持稳定状态的条件是低温高压,它一般存在于水下1000米深处的海底陆坡上。要在这么大的压力下300多米深,钻井技术要求非常高,比如说要先进的水下定位系统等。”

同时,一旦可燃冰的赋存环境被扰乱,它很容易在瞬间变成液态或气态,同时可燃冰中的二氧化碳成分极易与海水反应形成碳酸盐。“碳酸盐非常坚硬,钻头根本进不去。所以开采深海可燃冰对装备要求非常高。”张洪涛说,日本此次中止开采,也表明其设备需进一步完善。

据报道,由于预计现场天气将会恶化,日本的技术人员放弃了修理的打算。今后将一方面检修设备,一方面在2014财年前往其他地点尝试开采。

——风险评估——

生态环境是商业性开采的最大考量

“另一个难题是人类目前都还没有面对过的,开采可燃冰带来的环境风险。”张洪涛说。

事实上,可燃冰因德国作家弗兰克·舍茨青的小说而为更多人所知道。他在小说中描述了未来从海底开采可燃冰可能带来的灾难性后果。

由于可燃冰的化学状态不稳定,开采时会释放出甲烷泡,释放到大气中。数据显示,甲烷的温室效应比二氧化碳强72倍。“甚至可让地球平均气温在10年内上升4摄氏度,加速全球变暖。”日本媒体也担心,“在海中放置大量开采机器,势必将会破坏海洋生态系统。”

在张洪涛看来,更应考虑的是由此可能引起的海地地质灾害。科学家们也担心大规模开采可燃冰有可能引起海岸斜坡滑动。在标准状况下,1单位体积的天然气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体。“这么大的体积比如果是瞬间实现的话,将会带来海床的坍塌、泥石流、滑坡等,这些可能发生的状况该怎样监测、预警?目前还完全没有这方面经验。”

但张洪涛认为,环境风险可以通过技术手段实现最大程度的规避。“目前有不少科学家在专门研究甲烷泡,比如它的密度、释放过程等,其实就是在研究可燃冰开采的环境效应。”

而对于海底地质环境的变化,张洪涛认为可以通过控制压力的方法使可燃冰逐步变成气体。可燃冰开采面临的主要技术挑战,是如何通过降低压力将气体从水分子的结晶体中释放出来。要做到不扰乱海底地质环境,压力的控制看来是一大难题。

环境风险控制也是我国可燃冰研究的一大重点。我国已积极开展天然气水合物环境效应研究,利用已有资料和数据采集,在海底地质灾害类型和分布、海底工程地质特征等方面取得阶段性成果。“我认为,从理论上看,解决环境问题是可以实现的,但需要一定时间。” 张洪涛说。

但他强调:“在这些问题研究清楚和找到解决办法之前,切不可轻易行动。我们决不能牺牲环境来换资源。”

即使上述问题都得以解决,还需考虑到成本。日本石油天然气金属矿物资源机构等部门进行的测算显示,从可燃冰提取天然气的成本平均每立方米在46至174日元左右,远高于美国的天然气价格(约10日元)。

张洪涛估计:“如果一切研究进展顺利的话,如果能在2030年实现商业开采,将是人类值得庆贺的大事。”

——专家建言——

我国应尽快补上勘探和开采技术短板

“一百多年前,俄罗斯人在天然气管道里偶然发现天然气化合物,但那时候没想到这是一种资源。直到上世纪90年代中叶,随着全球资源的日趋紧缺,人们才开始有意识地去海底或冻土带寻找可燃冰。”张洪涛介绍道。天然气水合物赋存于海底沉积物和陆地冻土带中,是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的。

中国是较早进行研究的国家之一。我国在1997年就设立了“中国海域天然气水合物勘测研究”项目,从1999年起,在“新一轮国土资源大调查”中安排专项对可燃冰开展实质性调查研究,在南海北部神狐海域和青藏高原发现了可燃冰,并于2007年5月和2009年分别获取水下和冻土带可燃冰样品,成为世界上较少的在海洋和陆地上都发现可燃冰的国家。

“目前,我们已经回答了‘有没有’的问题,接下来,我们要摸清家底,搞清楚‘有多少’的问题,如何分布,品质怎样。”张洪涛说。

国土资源部曾制定了为期10年的计划,分3个阶段实施:2010年起的第一个三年,开展靶区优选研究,施工钻探试验井,开展勘查技术研发工作;2013年起,再用3年时间重点开展资源勘查工作,开展生产试验先期研究;在此基础上,2016年起,用5年时间开展资源勘查工作,同时进行生产试验研究。

2012年,“海洋六号”对南海区域的可燃冰进行了地球物理层面的调查,包括储量、分布、厚度、开采对环境影响的措施等10多项专项调查,但没有采样。

“要摸清具体家底还是得打钻采样,但遗憾的是我们国家目前还没有一艘能打到海下1000米深的钻探船。”张洪涛说,从立项到成功造出船只,至少需要5年时间。他建议,应尽快启动这项工作。

“在天然气水合物方面,我们的基础理论研究基本与国际齐步,但在勘探和开采技术上,我们与发达国家如日本还有不小差距,应该下大力气补齐技术短板。”他认为。

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