可燃冰开采尚无成熟方案

[加入收藏][字号: ] [时间:2013-04-10  来源:北京日报  关注度:0]
摘要:   日前,日本经济产业省宣布,已成功从日本近海地层蕴藏的天然气水合物俗称可燃冰中分离出甲烷气体这是全球首次通过在海底分解可燃冰取得天然气,标志着日本在可燃冰开采的商业化进程中迈出关键一步。   1 特殊环境中储藏的新...

  日前,日本经济产业省宣布,已成功从日本近海地层蕴藏的天然气水合物(俗称“可燃冰”)中分离出甲烷气体——这是全球首次通过在海底分解“可燃冰”取得天然气,标志着日本在可燃冰开采的商业化进程中迈出“关键一步”。

 

  1 特殊环境中储藏的新型能源

 

  以往人们谈到能源,首先想到的是能燃烧的煤、石油或天然气。然而,自20世纪60年代以来,人们陆续在陆地冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰”。这种“可燃冰”在地质上称之为天然气水合物,其结构是由8个水分子包一个甲烷分子组成,分子结构式为:CH4·8H2O。

 

  可燃冰是一种白色固体物质,外形像冰,有极强的燃烧力,由于几乎没有杂质,可作为上等能源。由于它主要由水分子和甲烷组成,所以也称它为甲烷水合物。1立方米可燃冰可以释放出164立方米的天然气,这是地球留给人类的一笔巨大能源财富。

 

  可燃冰是在一定的温度、压力、气体饱和度下形成的白色固态结晶物质。一旦温度升高或压强降低,甲烷气则会逸出,可燃冰便趋于分解。所以,固体状的可燃冰往往分布于水深大于300米的海底,或者海底以下大于1000米的沉积物中,此外还分布在寒冷的陆地永久冻土中。

 

  2 储量远超煤、石油和天然气总和

 

  能源危机让人们忧心忡忡,而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。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许多倍。

 

  科学家的评价结果表明,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。目前,世界上已发现的可燃冰分布区超过100处,并且不断有新的可燃冰矿区被发现,其矿层之厚、规模之大,是常规天然气田无法相比的。

 

  可燃冰中的甲烷含氢,燃烧时产生的二氧化碳仅为煤炭的一半,可有效减少地球温室效应,被称为“21世纪能源”。据估算,海洋里的可燃冰的资源量是陆地上的 100倍以上。据最保守的统计,全世界海底的可燃冰中贮存的甲烷总量约为1.8亿立方米,约合1.1万亿吨,够人类使用1000年以上。

 

  3 世界各国竞相开发可燃冰

 

  1960年,前苏联在西伯利亚发现了可燃冰,并于1969年投入开发;美国于1969年开始实施可燃冰调查,1998年把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划;日本开始关注可燃冰是在1992年。

 

  2000年开始,可燃冰的研究与勘探进入高峰期,世界上至少有30多个国家和地区参与其中。其中美国每年用于可燃冰研究的财政拨款达上千万美元。

 

  日本能源缺乏,福岛核事故后,日本大多数核电站处于停运状态,致使火力发电所需液化天然气进口量大增,能源短缺十分突出。故日本对可燃冰的开发十分热衷,开发试验步伐也比较快。据介绍,日本经济产业省曾于2001年7月发布了一个为期18年的“可燃冰开发计划”,第一阶段已于2008年结束,主要是确认相关海域蕴藏量。2009年至今正处于第二阶段,主要目标是进行开采试验,从而为2016年至2018年第三阶段的商业化开采进行技术铺垫。

 

  4 尚未形成成熟开发技术

 

  可燃冰的勘探开发是一个系统工程,虽然目前尚未形成成熟的开发技术方案,但人类在钻探和开采实验中,还是做出了许多探索。

 

  可燃冰开采,主要围绕着“破坏”可燃冰的生成和生存条件来进行,包括以下几种:

 

  热激发开采法:直接对可燃冰层进行加热,使其温度超过其生存平衡温度,从而分解为水与天然气。这种方法经历了直接向天然气水合物层中注入热流体加热、火驱法加热、井下电磁加热以及微波加热等试验发展历程。但这种方法热利用效率较低,尚有待进一步完善。

 

  减压开采法:减压开采法是一种通过降低压力促使可燃冰分解的开采方法。减压途径主要有两种,一种是采用低密度泥浆注入钻井达到减压目的;另一种是当可燃冰层下方存在游离气体时,通过泵出游离气体来降低天然气水合物层的压力。减压开采法成本较低,适合大面积开采,是天然气水合物传统开采方法中最有前景的一种技术。

 

  此外,还有化学试剂注入开采法、二氧化碳CO2置换开采法、固体开采法等等。值得注意的是,可燃冰虽有“清洁能源”之称,但一旦泄漏依然可能引发不可逆转的环境灾难。因此,可燃冰要真正成为替代能源,关键还在于能否进行即安全又可持续开采。这也是各国一再推迟开采时间表的重要原因。

 

  延伸阅读

  我国可燃冰资源十分丰富

 

  作为世界上最大的发展中的海洋大国,我国海底可燃冰资源十分丰富。我国从1999年就开始对“可燃冰”进行实质性的调查研究。在南海西沙海槽等海区已相继发现存在可燃冰。2005年4月14日,我国宣布,在我国南海,发现世界上规模最大的“可燃冰”碳酸盐岩分布区,其面积约为430平方公里。

 

  2007年,我国自主建设的第一艘“可燃冰”海洋调查船“海洋六号”下水,标志着我国“可燃冰”调查全面展开。

 

  此外,我国陆上可燃冰勘探也取得可喜进展。2009年9月25日,国土资源部、中国地质调查局宣布:在青海省祁连山南缘永久冻土带、天峻县木里镇成功钻获可燃冰。这使中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,也是继俄罗斯、加拿大、美国之后,在陆域通过钻探获得可燃冰样品的第四个国家。

 

  中国是世界上第三冻土大国,冻土区总面积达215万平方公里,具备良好的可燃冰赋存条件和资源前景。据科学家粗略估算,远景资源量至少有350亿吨油当量。



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