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30多国家地区研究可燃冰 商业化开采面临4大挑战

2017-05-20 07:26:39 来源: 21世纪经济报道(广州)
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(原标题:30多个国家和地区研究可燃冰 商业化开采面临四大挑战)

根据中科院广州天然气水合物研究中心吴能友等人2012年发表的论文,根据不完全统计,已有30多个国家和地区开展了可燃冰的调查研究,至今已有美国、加拿大、日本、韩国、中国、印度、德国、新西兰等国设立国家研究计划,开展资源调查、钻探、实验开采技术以及环境影响评价研究等系统研究。

“尽管可燃冰看上去很美,但全球都处在试验开采的阶段,还远远不能实现商业化开采。”厦门大学中国能源研究院院长林伯强对21世纪经济报道分析,可燃冰的商业化开采还面临技术难、成本高、环境风险大等诸多挑战,未来十年内难以解决。

林伯强认为,可燃冰全球储量惊人,如果能够实现商业化开采,将深刻改变全球能源生产和消费结构。

研究结果表明,全球可燃冰资源量约为20万亿吨油当量,是常规天然气地质资源量的50倍、煤炭及石油和天然气总含碳量的两倍。

全球已有5个可燃冰矿点开采

根据广州海洋地质调查局高级工程师曾繁彩等人2012年发表的论文,截至2010年,全球范围内已直接或者间接发现的可燃冰矿点有230处,其中97%的水合物矿点集中在海洋,剩下的3%水合物矿点主要位于陆地冻土带。

俄罗斯科学家Makogon Y.F在2010年发表的论文中指出,世界上已调查发现并圈定的可燃冰主要分布在西太平洋海域的白令湾、鄂霍次克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、南海海槽、苏拉威西海、新西兰北岛;东太平洋海域的中央海槽、北加利福尼亚-俄勒冈滨外、秘鲁海槽;大西洋海域的美国东海湾外布莱克海台、墨西哥湾、加勒比海、南美东海岸外陆缘、非洲西海岸海域;印度洋的阿曼海湾;北极的巴伦支海和波弗特海;南极的罗斯海和威德尔海,以及黑海、里海和贝加尔湖。

考虑到可燃冰前景广阔,世界各国都对其勘探开采给予高度重视。

根据中科院广州天然气水合物研究中心吴能友等人2012年发表的论文,根据不完全统计,已有30多个国家和地区开展了可燃冰的调查研究,至今已有美国、加拿大、日本、韩国、中国、印度、德国、新西兰等国设立国家研究计划,开展资源调查、钻探、实验开采技术以及环境影响评价研究等系统研究。

根据21世纪经济报道记者的不完全统计,截至2017年5月19日,全球范围内已有5个可燃冰矿点开展了水合物试开采工作。

其中,具体来说,加拿大的麦肯奇三角洲、美国的阿拉斯加北坡、日本的爱知县东南部的海槽、中国的南海神狐海域只是进行了实验性开采,仅有前苏联在西伯利亚的Messoyakha气田在商业上成功进行了可燃冰的商业化开发。

1969-1979年,前苏联在Messoyakha气田进行过释压法开采可燃冰的实验,并取得了较好的效果。

该矿藏由游离的天然气藏和可燃冰藏两部分组成,储层为白垩纪砂岩,总储量约4000亿立方米,其中1/3的气体来自可燃冰藏。该油田从1969年开始试采到1990年最终停产,断断续续生产了17年,从Messoyakha矿藏开采出的天然气中约36%(约51.7亿立方米)的气体产自可燃冰。

21世纪经济报道综合采访获悉,目前世界各国对可燃冰的调查研究和开发准备工作,正在逐步深入,对其物化性质、产出条件、分布规律、勘察技术、开采工艺、经济评价以及环境影响评价进行研究,研究重点逐渐由资源调查向开发利用发展。

美、日或推迟商业化开采时间

目前,在中国之外,美国和日本是世界上可燃冰勘探开发投入比较多、比较积极的国家,并取得了一定的成绩。

其中,美国2012年在阿拉斯加北部陆坡利用二氧化碳置换甲烷进行可燃冰试开采取得成功。共注入二氧化碳和氮气混合气0.59万立方米,依靠井底压力自回流开采,采气时间30天,累计产气量约2.8万立方米,最高日产量达5000立方米。

日本2013年成功实现海底可燃冰试采,并在6天内试采出12万立方米的天然气,初步具备了在近海海底开采可燃冰的关键技术。

尽管美国和日本走在世界前列,但由于这两个国家也只做过实验性开采,受制于技术和成本等其他原因,两国商业化开采可燃冰的时间都可能延迟。

具体来说,美国已推迟了原定2015年进行可燃冰商业性开采的计划,具体时间待定。不过,美国地质调查局则认为最早也要到2025年才能看到成效。

日本此前的《海洋基本计划》提出,日本将力争在2018年前为商业开采海底可燃冰确立全套技术基础,并在2023-2029年间实现商业化开发。但是日本今年4月在爱知县东南部的海槽再次进行试采时受挫。

“美国页岩气革命的成功,导致可燃冰对美国的战略意义相对削弱,受此影响可燃冰的商业化进程放缓。”林伯强分析,与美国不同,日本可能推迟可燃冰商业化开采时间,是迫不得已,预计未来依然会继续加大投入,推动可燃冰开采早日实现商业化。

国家发改委能源所副研究员崔成对21世纪经济报道分析,日本是全球范围内推动可燃冰开发最为积极的国家,这是因为日本90%以上能源依靠进口,可燃冰对提高其能源的自主供给能力至关重要。

崔成分析,在福岛核事故之后,核电在日本国内反对声不断。在可再生能源领域,日本风能资源有限,太阳能大规模应用还不具备条件,而周边海域里有较多可燃冰资源,因此日本大力下注可燃冰。

可燃冰开采面临四大挑战

很多人要问的一个问题就是,可燃冰的前景十分诱人,为什么从2002年试验开采之后一直未能进入大规模商业化开采?

21世纪经济报道记者综合采访梳理发现,这主要是因为可燃冰开采面临四项主要挑战。

首先,世界各国对“可燃冰”的开采仍处于研究试验阶段,还没有成熟完美的开采技术,但有3种开采方案。

其一,热解法。利用“可燃冰”在温度升高时会自动分解的特性,通过加温方式向可燃冰层注入热能,使其由固态分解出甲烷气体。这种开采方式基本上已获得成功,但整个开采过程要对甲烷进行两次分离,还要消耗大量能源来加热温水。

其二,置换法。将化学试剂注入“可燃冰”层中,使其与可燃冰发生反应,改变可燃冰的稳定平衡状态,使其发生失稳作用而进行开采。这种方法同“热解法”一样,对甲烷气体难以进行有效的收集,布设收集管道是个难题。

其三,降压法。“可燃冰”层下面往往存在游离的天然气,这些天然气被抽出后便能降低矿层的压力,使矿层中的“可燃冰”由于压力减小而失稳分解。

但多位业界专家对21世纪经济报道记者分析,无论采用哪种方案,由于“可燃冰”结构的特殊性和海底环境的复杂性,对“可燃冰”矿藏的开采都将极其困难。

在技术难度之外,开发成本过高也是制约可燃冰开采的一个重要原因。

美国能源部的公开资料显示,目前可燃冰开采成本平均高达每立方米200美元,即使按照1立方米可燃冰可转化164立方米的天然气来换算,其成本也在每立方米1美元以上,这远高于通过成熟技术开采常规天然气的成本。

制约可燃冰开采的第三个瓶颈即环境风险,主要表现在两个方面。

广州海洋地质调查局前总工程师黄永祥对21世纪经济报道介绍,可燃冰稳定性较差,一旦汽化,“封存”它的海底沉积物会失去稳定,不仅对海底管道、通信电缆和开采平台以及科学仪器造成破坏,而且还有可能造成大陆架边缘动荡从而引发海底塌方,甚至导致大规模海啸。

国务院参事、国土资源部原总工程师张洪涛分析,1单位的体积的可燃冰可以分解出164单位体积的甲烷,如果是瞬间融化,和爆炸一样,且由于可燃冰大多位于海底斜坡上,很容易导致海底滑坡和塌陷。

另一环境风险为可燃冰在开采过程中可能会造成成分泄露。可燃冰成分复杂,有甲烷,二氧化碳,还有乙烷和丙烷。

据测算,全球可燃冰中蕴含的甲烷量约是大气圈中的3000倍,而可燃冰分解产生的甲烷进入大气的量即使只有大气甲烷总量的0.5%,也会明显加速全球变暖的进程。

此外,可燃冰还面临着由于油气价格低位导致的研发投入不足的问题。

发改委能源所所长戴彦德对21世纪经济报道记者解释,尽管全球多个国家都将可燃冰视为一种战略能源,但是由于当前全球油气价格比较低,各国在可燃冰的研发投入上动力不足,这将在一定程度上阻碍可燃冰技术研发的进程。

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杨斌 本文来源:21世纪经济报道 责任编辑:任万顺_NF5229
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