我國首次海域可燃冰試採成功

2017年5月10日(農曆2017年4月15日)，我國首次海域可燃冰試採成功。中國在南海北部神狐海域進行的首次天然氣水合物(可燃冰)試採成功。南海神狐海域天然氣水合物於2017年3月28日正式開始試採，2017年5月10日下午2點52分點火成功。至5月17日下午3點連續7天產氣總量11.32萬方，平均日產1.6萬方，最高瞬時日產3.5萬方，甲烷含量達99.5%，日前試採正常，產量穩定，超額完成預定目標。我國成為了全球第一個實現了在海域可燃冰試開採中獲得連續穩定產氣的國家。當天，國務院發去了對海域天然氣水合物試採成功的賀電。可燃冰指天然氣水合物，是分佈於深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質，多呈白色或淺灰色。因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒，顧稱可燃冰，又稱作固體瓦斯或者氣冰。可燃冰甲烷含量佔80%~99.9%，燃燒後僅會生成少量的二氧化碳和水，汙染比煤、石油、天然氣都小得多，但能量高於煤、石油、天然氣是被。而且可燃冰儲量極其豐富，據估計可燃冰中所含有機碳的總資源量相當於全球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍，僅我國南海海域預測遠景資源量就有近800億噸油當量，世界資源量約為2100萬億立方，全球儲量足夠人類使用1000年。因而被譽為21世紀最理想的潛在替代能源，是世界重要的戰略資源。可燃冰賦存於水深大於100-250米和大於400-650的深海海底以下數百米至1000多米的沉積層內，這裡的壓力和溫度條件能使可燃冰處於穩定的固態。可燃冰的開採難度極大，開採時難以有序、可控、不發生地質等次生災害。可燃冰由於是在高壓低溫的條件下形成，一旦失壓，或者溫度升高，可燃冰就會變成氣體，體積急劇增大160多倍。在凍土中的開採難度相對較小。而在海底中，有水有岩石，一些淤泥中有可燃冰，一些岩石層中也儲存有可燃冰。一旦鑽孔密封不好，大量海水灌入，可能造成更多範圍內的失穩，大量的溫室氣體溢位，甚至引發海底滑坡和更大的災害。因為甲烷的溫室效應為二氧化碳的20倍，若有不慎讓海底可燃冰中的甲烷逃逸到大氣中去，將產生無法想象的後果。目前的開採方法主要有傳統開採中的：熱激發開採發、減壓開採發、化學試劑諸如開採發，以及新型開採中的：二氧化碳置換開採發和固體開採發。目前已有40多個國家相繼開展了天然氣水合物的研究和勘查。全球可燃冰研發活躍的國家主要有中國、美國、日本、加拿大、韓國、和印度等，各國競相投入巨資開展天然氣水合物試採，競爭異常激烈。其中美國和加拿大在陸地上進行過試採，但效果不理想。日本成功於2013年3月於日本南海海槽可燃冰氣田分離出天然氣，但試採的六天之後，因出砂等技術問題失敗，試採被迫停止。2017年4月在同一海域進行第二次試採，第一口試採井累計產氣3.5萬立方米，5月15日再次因出砂問題終止產氣。與日本試採的可燃冰礦相比，我國海域主要屬於泥質粉砂型儲層，這也是佔全球90%以上比例的儲藏型別。砂細導致滲透率更差，同時我國的可燃冰水深大，儲層埋層淺，施工難度更大。我國海域可燃冰試採將使用深水半潛式平臺透過降壓進行開採。首先，平臺從動員位置自航至作業井位，然後進行鑽探、安裝實驗裝置、降壓試氣等一系列試採作業程式，直至點火試採成功。我國突破海域可燃冰鑽採技術，意義重大，為歷史性突破。作為全球能源消費的第一大國，我國在可燃冰專案起步較晚，但目前我國的可燃冰開採技術卻領跑全世界。這不僅表明我國天然氣水合物勘查和開發的核心技術得到驗證，也標誌著中國在這一領域的綜合實力達到頂尖水平。答疑解惑可燃冰是啥?可燃冰，也就是我們所說的天然氣水合物，就是由天然氣和水在高壓低溫的條件下形成的類冰狀的結晶化合物。從外形上看上去，可燃冰就像是白色或淺灰色的冰雪晶體。這時候如果有火源，它就可以像固體酒精一樣被點燃，所以被稱為“可燃冰”。能夠做什麼?可燃冰是天然氣和水結合在一起的固體化合物，外形與冰相似。由於含有大量甲烷等可燃氣體，因此極易燃燒。同等條件下，可燃冰燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要多出數十倍，而且燃燒後不產生任何殘渣和廢氣，避免了最讓人們頭疼的汙染問題。科學家們如獲至寶，把可燃冰稱作“屬於未來的能源”。有什麼特點?可燃冰的最大特點就是能量密度高。它佔用體積小，卻蘊含大量的能量。舉個例子，一輛使用天然氣為燃料的汽車，一次加100昇天然氣能跑300公里的話，那麼加入相同體積的可燃冰，這輛車就能跑5萬公里。如果將同等體積的固體酒精和可燃冰同時點燃，可燃冰的燃燒時間遠遠長於同體積的固體酒精。可燃冰就像《變形金剛》中機器人爭奪的“能量塊”，佔用體積小，蘊含的能量卻不可估量。事實上，1立方米可燃冰可以分解釋放出160立方米以上的天然氣。有什麼風險?可燃冰使用前景廣闊，但同時也存在風險。據估算，全球海底可燃冰的甲烷總量大約是地球大氣中甲烷總量的3000倍，如果開採不慎導致甲烷氣體的大量洩漏，將可能引發強烈的溫室效應。如何安全、經濟地開採可燃冰，並且從中分離出甲烷氣體，依然是目前各國研究和利用可燃冰的核心難題。開採難點怕失壓、怕高溫《天然氣地球科學》編輯部主任、研究員鄭軍衛表示，可燃冰開採的難點，不在於從海底或凍土中把它們採出來，難點在於有序、可控，不發生地質等次生災害。鄭軍衛解釋說，天然氣水合物即可燃冰，是在高壓，同時低溫的條件下形成的。一旦失壓，或者溫度升高，可燃冰就會變成氣體，體積急劇增大160多倍。在凍土中，開採難度相對較小。怕“海底滑坡”在海底，有水有岩石，一些淤泥中有可燃冰，一些岩石層中也儲存有可燃冰。一旦鑽孔密封不好，大量海水灌入，可能造成更大範圍內的失穩，大量的溫室氣體逸出，甚至引發海底滑坡和更大的災害。中國石油大學(華東)化學工程學院高大統發表的《可燃冰，離大規模開採還有多遠》一文中，引述相關學者的說法時，也提到“海底滑坡”這一陷阱。鄭軍衛總結說，所以，可燃冰開採的關鍵技術還是鑽井技術，如果能保證有序、平穩、連續地出天然氣，就是大的突破。他初步估計，受技術因素和經濟因素的影響，商業開採可燃冰可能還需要10到20年時間。怕“出砂”問題2013年3月，日本深海鑽探船“地球號”(Chikyu)進行了全球首次近海可燃冰試採。但試採的第六天，作業人員觀察到產水率突然增加，井下壓力立刻升高，且產氣停止，並明顯出砂。由於很難處理這一出砂問題，開採工作中止，作業人員也無法回收井下生產裝置。特別容易分解可燃冰的主要成分是甲烷，就是人們日常煮飯時用到的天然氣的主要成分。研究人員在實驗室用液氮創造低溫條件，人工合成的可燃冰純度較高，沒有砂礫，所以，呈雪白色。但在凍土、淤泥、岩石中，可燃冰因為混合了砂礫，其礦產資源外觀如同礦石。可以像固體酒精一樣被點燃。可燃冰一旦開採出來，如果不儲存在液氮中，它就會分解，甲烷氣體就會逸出。可燃冰被各國視為未來石油、天然氣的戰略性替代能源，是世界矚目的戰略資源，對我國能源安全及經濟發展也有著重要意義。”發展歷程1998年，和國際上早在上個世紀60年代就開始勘探、研究可燃冰相比，我國的可燃冰研究起步要晚到1998年，但中國科技工作者只用了不到20年就完成了從空白到趕超的全過程。2007年，在神狐海域鑽獲可燃冰，這使得我國成為繼美國、日本、印度之後，第四個透過國家級研發計劃在海底鑽獲可燃冰的國家。2015年，我國科技工作者在神狐海域準確定位了兩個可燃冰礦體。2016年，地質調查工作人員圍繞試採在神狐海域開展鑽探站位8個，全部發現可燃冰。2017年5月10日9時20分，神狐海域可燃冰試採開始，5小時32分鐘後，試採點火成功。截至18日，經試氣點火，本次試採已連續產氣超過一週，最高產量3.5萬立方米/天，平均日產超1.6萬立方米，累計產氣12萬立方米，天然氣產量穩定，甲烷含量最高達99.5%。