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这事全世界唯中国做到了 青岛显威力


来源:凤凰青岛

天然气水合物又名可燃冰,是由天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状结晶化合物,预测资源量相当于已发现煤、石油、天然气等化石能源的两倍以上,是世界公认的清洁高效的未来替代能源,是未来全球能源发展的战略制

天然气水合物又名可燃冰,是由天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状结晶化合物,预测资源量相当于已发现煤、石油、天然气等化石能源的两倍以上,是世界公认的清洁高效的未来替代能源,是未来全球能源发展的战略制高点。但因其绝大多数埋藏于海底,开采难度巨大,此前没有任何国家能够成功实现开采。

5月18日,国土资源部中国地质调查局正式宣布,我国首次天然气水合物试采成功。在这一重大突破性事件中,落户中国地质调查局青岛海洋地质研究所的“国土资源部天然气水合物重点实验室”发挥了“尖兵”的作用,为成功试采提供了基础理论、基础数据及相关技术研发的有力支撑。

一张图看懂什么是“可燃冰”

 

深耕16年,青岛竟做出决定性贡献!

在这一重大突破性事件中,落户中国地质调查局青岛海洋地质研究所的“国土资源部天然气水合物重点实验室”发挥了“尖兵”的作用,为成功试采提供了基础理论、基础数据及相关技术研发的有力支撑。

2015年6月,国土资源部天然气水合物重点实验室在青岛海地所建成揭牌。这个实验室瞄准国际天然气水合物发展前沿,建立了国际领先的晶体、谱学、热学、地化及形态学等水合物分析测试技术体系,以及天然气水合物模拟实验技术。通过实验模拟和数值模拟,实验室获取了水合物形成的微观细节与机理,揭示了南海等典型地区天然气水合物成藏过程。

用通俗一点的话说,其实验对象和目的是检测钻探样品是否为可燃冰并确定其分子结构,解决可燃冰勘探开发关键技术和相关理论。 以这个实验室的技术攻关为主力,我国科学家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。

早在2001年,海地所就组织专家成立了水合物实验室。当时,我国还没有从自然中获取可燃冰的样品,实验室通过模拟可燃冰存在的环境条件,于2002年首次合成了海洋天然气水合物样品。正是基于这样的学科优势,2014年“可燃冰”实验室入驻青岛蓝色硅谷,2015年,青岛海地所建成了国土资源部天然气水合物重点实验室。

重点实验室副主任刘昌说到:青岛海地所为这一天已经付出了16年的努力。青岛海地所在国内率先开展了天然气水合物实验模拟研究,在水合物微观测试技术、基础物性研究及仿真模拟实验等方面一直走在全国的前列。

可燃冰:中国城市迫切需要的清洁能源

众所周知,中国是一个富煤、贫油、少气的国家,煤炭占据了能源消费的绝大部分比例,而过量燃烧煤炭正是雾霾产生的主因。现在许多地方都在大力推动煤改气,但这使得本就紧张的天然气供给,变得更加捉襟见肘,所以中国城市要想摆脱雾霾围城的环境噩梦,迫切需要巨量的清洁能源。

此外,由于能源消费的激增,目前,中国原油进口连年攀升,已经连续20多年成为石油净进口国,进口原油依存度过高。在此背景下,中国的能源安全已极为脆弱,如果不能尽快提升能源自给度,实现安全稳定的能源供应,中国的未来就可能会受制于人。

可燃冰无疑为我们提供了一个改变的机会,它的开发利用,将有望逐步改善我国能源资源结构,提升我国的能源安全保障能力。

通过页岩气革命,美国不仅解决了能源的后顾之忧,更推动了页岩气产业的繁荣,变成天然气净出口国。可燃冰是新一轮能源革命的主角,中国作为这场革命的领跑者,其角色已初步确立。可以预料,可燃冰将带动我国相关产业发展,这是不可低估的经济增长新动力,并将推动着我们从能源消费大国向能源生产强国的迈进。

这个世界第一含金量十足,难度惊人

可燃冰开采的难点何在

 

难点在于有序、可控,不发生次生灾害

“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。

“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。

5月18日,《天然气地球科学》编辑部主任、研究员郑军卫在接受采访中称,可燃冰开采的难点,不在于从海底或冻土中把它们采出来,难点在于有序、可控,不发生地质等次生灾害。

郑军卫解释说,天然气水合物即可燃冰,是在高压,同时低温的条件下形成的。一旦失压,或者温度升高,可燃冰就会变成气体,体积急剧增大160多倍。在冻土中,开采难度相对较小。

可燃冰的分子模型

在海底,有水有岩石,一些淤泥中有可燃冰,一些岩石层中也储存有可燃冰。一旦钻孔密封不好,大量海水灌入,可能造成更大范围内的失稳、出砂,大量的温室气体逸出,甚至引发海底滑坡和更大的灾害。

中国石油大学(华东)化学工程学院高大统发表的《可燃冰,离大规模开采还有多远》一文中,引述相关学者的说法时,也提到“海底滑坡”这一陷阱。

郑军卫总结说,所以,可燃冰开采的关键技术还是钻井技术,如果能保证有序、平稳、连续地出天然气,就是大的突破。他初步估计,受技术因素和经济因素的影响,商业开采可燃冰可能还需要10到20年时间。

海底开采,冠绝全球

美国、加拿大等国虽然此前在加拿大的冻土区尝试过开采可燃冰,但中国是首个成功从海底试采可燃冰的国家。与多年冻土区相比,绝大部分可燃冰矿产储存在海底。

张炜等人2017年在《中国矿业》期刊发表的《全球首次近海甲烷水合物试采:从选址到实施》显示,2013年3月,日本深海钻探船“地球号”(Chikyu)进行了全球首次近海可燃冰试采。但试采的第六天,作业人员观察到产水率突然增加,井下压力立刻升高,且产气停止,并明显出砂。由于很难处理这一出砂问题,开采工作中止,作业人员也无法回收井下生产设备。

此次试开采现场距香港约285公里,采气点位于水深1266米海底以下203-277米的海床中。自5月10日正式出气以来,已连续累计产出超12万立方米、甲烷含量最高达99.5%的天然气。此次试开采同时达到了日均产气一万方以上及连续一周不间断的国际公认指标。这不仅表明我国天然气水合物勘查和开发的核心技术得到验证,也标志着中国在这一领域的综合实力达到世界顶尖水平。

[责任编辑:王兆梅]

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