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    在全球率先成功进行了可燃冰试开采 中国加速迈向“可燃冰时代”

    原标题:在全球率先成功进行了可燃冰试开采 中国加速迈向“可燃冰时代”

    第708期

    2017年,中国在南海北部神狐海域进行的首次可燃冰试采并获得圆满成功。图为试采现场(新华社发)

    这是一种特殊的冰,虽然温度很低,但是一遇到火种便会熊熊燃烧,形成“冰火交融”的自然奇观。这种冰有自己独特的形成条件和储藏位置,或埋藏于陆上永久冻土层中,或深潜于深达千米的海底。它就是天然气水合物,俗称“可燃冰”。

    在人类的能源体系中,可燃冰可谓是既古老又年轻的种类。“古老”在于其形成的地质年代久远,“年轻”在于人类对其发现和研究时间较晚,而商业开发与利用甚至还没有开始,它因此被称为“未来能源”。

    由于中国的相关研究起步时间更晚,可燃冰在中国显得更“年轻”,然而,在改革开放的浪潮中,中国科技工作者以只争朝夕、时不我待的精神,深入钻研可燃冰勘探与开发技术,取得丰硕成果。不仅摸清了本国陆域和海域可燃冰蕴藏家底,而且在全球率先成功进行了可燃冰试开采,并着手规划商业试开采和商业开采与大规模开发利用,积极推动本国能源变革,加速向“可燃冰时代”迈进。

    未来能源潜力巨大

    可燃冰以固态等形式赋存于海底沉积物或陆上冻土区岩石的裂隙、孔隙中,具有燃烧值高、污染小、储量大等特点,被各国视为未来石油、天然气的战略性替代能源。

    针对可燃冰的上述特点,国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员介绍说,可燃冰在标准状况下,1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水,能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。单位体积的可燃冰燃烧能发出的热量远远大于煤、石油和天然气,而且燃烧后几乎不会产生污染气体,因此它被公认为是一种清洁的能源。

    19世纪,科学家在实验室合成出可燃冰。20世纪30年代,工程师在天然气输气管道里发现时常造成堵塞的冰块就是可燃冰。苏联科学家根据人为环境中可燃冰产生的条件作出推测:如果满足低温高压、有气有水的条件,也可能有天然的可燃冰存在。

    20世纪60年代,上述推测被证实,可燃冰矿藏在西西伯利亚冻土地区麦索雅哈气田被发现。美国从20世纪80年代初制定了10年可燃冰研究计划,并于1988年起将其列入国家能源战略长远计划。日本自20世纪70年代末在南海海槽发现似海底反射层后,加大日本周边海域可燃冰的探测力度,80 年代末钻探获得可燃冰样品。

    中国石油华北油田公司高级工程师付亚荣介绍说,目前,美国、俄罗斯、加拿大、荷兰、日本、印度等国已对可燃冰进行了广泛的勘探,其目标和范围含盖了几乎所有的海洋陆缘重要潜在区域和高纬度极地永久冻土带及南极大陆陆缘地区。勘探表明,可燃冰存在于西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本南海海槽、南海海槽等广泛区域,甚至探明北极地区有大量正在形成的可燃冰。

    就储量而言,可燃冰非常丰富,约是剩余天然气储量的128 倍,其有机碳总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气碳含量的2倍。仅海底探查到的可燃冰分布量,就可供人类使用1000年。

    值得一提的是一些国家在可燃冰开采方面进行了尝试和实践。在西西伯利亚麦索雅哈气田,苏联在上个世纪70年代进行了人类历史上首次商业化开发陆域可燃冰矿体,断断续续开采了17年。

    首个实现海域可燃冰抽取的是日本。上世纪末,日本投入巨资在重点海域进行地球物理调查和实验钻探,获得了海域可燃冰样品,首次掌握利用地震探测和物理探测抽取可燃冰的技术。2013年3月,日本采用井下电潜泵排液采气和井下电加热等技术,实现全球首次试采海域可燃冰,但后来遭遇泥沙阻塞钻井通道而中止。4年后,日本进行了第二次试采,遭遇相同状况。

    20载从空白到前沿

    中国科学家对可燃冰的研究相对较晚。1985年,时任地质矿产部广州海洋地质调查局总工程师的金庆焕在《海洋油气勘探概况及石油地质学动向》中提到“可燃冰”。他指出,全球13%陆地冻土带的可燃冰和比陆地冻土带多100倍的海域可燃冰将是人类未来的重要能源。这是这个概念第一次在国内出现。1990,中国科学院兰州冰川冻土研究所与莫斯科大学开展人工合成可燃冰实验,采用甲烷和蒸馏水在室内合成了可燃冰,外观、挥发性和可燃性等与自然界取得的可燃冰样品具有完全相同特点。1992年,国内翻译出版了系统介绍可燃冰的早期文献《国外天然气水合物研究进展》,中国地质科学研究院矿床地质研究吴必豪研究员等完成了对可燃冰技术追踪、收集资料和初步研究工作。1995—1997年,中科院矿床所与中国地质矿产信息研究院合作完成了“西太平洋天然气水合物找矿前景与方法的调研”课题,认为西太平洋边缘海域包括中国东海和南海具备可燃冰的成藏条件和找矿前景。

    付亚荣指出,在上述早期科研信息搜集和研究基础上,中国从1999年启动了可燃冰实质性调查与研究,并取得了一系列重大突破。2000 年,广州海洋地质调查局在南海海底发现了总量估计相当于全国石油总量一半的巨大可燃冰带,迅速从海底取出了样品。2002年正式启动为期10年的对中国海域可燃冰资源调查与研究专项,陆续在南海北部陆坡区的西沙海槽、神狐、东沙及琼东南4个海域,进行了25 个航次的可燃冰资源调查与评价,发现了南海北部陆坡可燃冰有利区,评价了南海北部陆坡可燃冰资源潜力,确定了东沙、神狐两个可燃冰重点目标火爆斗牛牛游戏,证实了中国南海存在可燃冰资源。

    2007年,中国首个可燃冰钻探航次在南海神狐海域珠江口盆地进行,成功获得可燃冰样品,标志着中国可燃冰调查研究水平步入世界先进行列,成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划获得可燃冰实物样品的国家。第二年,中国陆域可燃冰调查获得重大进展,在海拔近4100米的青海省天峻县木里镇祁连山南缘永久冻土带首次发现并检测出可燃冰,成为世界上首个在中低纬度冻土层发现可燃冰的国家。2013年,广州海洋地质调查局在台西南盆地钻获了在中国海洋可燃冰钻探史上具有里程碑意义的渗漏型和扩散型实物样品,为后续试开采准备了必要条件。

    2017年可谓“中国可燃冰收获年“,经过20年研究和技术积累,中国在南海北部神狐海域进行的首次可燃冰试采获得圆满成功。3月28日,在万众瞩目之下,可燃冰试采正式开钻,仅1个多月后,5月10日便点火成功。到5月18日,试采连续稳定产气8天,累计产气量超12万立方米,平均日产超1.6万立方米,超额完成“日产万方,连续产气一周”的预定目标,取得圆满成功。

    截至2017年7月9日,试采连续稳产60天,累计产气量超30万立方米,超额完成预期目标,主动实施关井,创造了连续产气时长和产气总量两项世界纪录。这是中国首次、也是世界首次成功实现对资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物试采,标志着中国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,实现了历史性突破。试采成功为推动天然气水合物产业化迈出了关键的一步,对保障国家能源安全、推动绿色发展、建设海洋强国具有重要而深远的意义。

    试商采剑指2020

    “海域天然气水合物试采成功只是万里长征迈出的关键一步,后续任务依然艰巨繁重。”正如中共中央、国务院对海域可燃冰试采成功的贺电所指出的那样,虽然经过长期不懈努力,中国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,实现了历史性突破,但是距离可燃冰商业开发和大规模利用还有很长很长的路要走,唯有一如既往地以只争朝夕的精神,持之以恒的艰苦奋斗才能把这种“未来能源”变为“现实能源”。

    海域可燃冰试采初战告捷之后,中国加快了推动可燃冰向商业化开发方向挺进的步伐。2017年11月,根据矿产资源法实施细则有关规定,天然气水合物即可燃冰被列为新矿种。此举有利于加快可燃冰资源开发利用步伐,促进勘查开发投资主体多元化,促进天然气水合物勘查开采科技创新。据当时的国土资源部矿产资源储量司司长鞠建华介绍,确立可燃冰为新矿种,将更有利于协调利益关系,带动相关产业发展,拉动钻采装备制造、管网建设、工程施工、液化天然气船、非常规天然气勘探开发特种技术及装备制造,形成上游勘探开发、中游运输储备、下游综合利用的完整产业链。

    中国在可燃冰领域的发展历程昭示,坚持科技先导亚搏体育客户端,着力推动科技进步是跨越式发展,实现迎头赶上的必由之路,在通往商业化开采的过程中,也是如此。2017年底,经科技部批准建设,依托中国海油旗下中海油研究总院有限责任公司,整合国内科研力量,组建天然气水合物国家重点实验室。作为可燃冰科研和开发的国家队,中海油先后承担了国家“863”“973”等重点研发计划等,已初步明确了资源勘探、开采技术、风险防控和流动保障等4大研究方向,其参与组建重点实验室标志着中国天然气水合物工作进入一个全新的发展阶段。

    与此同时,由中国地质调查局广州海洋地质调查局建设的深海科技创新中心正式选址广州南沙龙穴岛东北部,海域天然气水合物(可燃冰)勘查试采开展一系列海洋地质工作是该创新中心的重中之重。根据规划,创新中心将建设可燃冰科研工作基地、岩心库等关键设施,目前,工作基地和码头项目前期工作正在抓紧推进,预计2021年建成。

    千帆竞渡,百舸争流。在当今能源科技快速发展的背景下,可燃冰作为一种潜力巨大的清洁能源,其商业化开发利用是很多国家的战略需求和孜孜以求的奋斗目标。付亚荣指出,急于寻求能源突破的日本计划在2018 年开发出成熟的可燃冰开采技术,进而实现商业化生产。中国在《国土资源“十三五”科技创新发展规划》中也明确提出,到2020年攻克海域天然气水合物试采关键技术,实现商业化试采。而要实现这一目标,早日催生“中国的可燃冰时代”,中国科学家和能源产业界必须拿出更顽强的拼搏精神。

    来源:人民日报海外版 原题:中国加速迈向“可燃冰时代” 作者:张保淑

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发布时间:2019-06-27 03:54
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