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可燃冰:清洁能源的新突破

(2017-05-19 06:17:22)
标签:

可燃冰

清洁能源

能量密度

试采指标

ppl

分类: 他山之石
可燃冰:清洁能源的新突破

可燃冰

518日,一条重磅新闻引起各方关注:我国首次实现可燃冰试采成功。不仅在能源的开发技术上有了新的突破,更将为能源生产和消费革命产生深远的影响。

一、可燃冰的特点

可燃冰,是由天然气和水在高压低温的条件下形成的类冰状的结晶化合物。从外形上看,就像是白色或浅灰色的冰雪晶体,如果有火源,就像固体酒精一样被点燃,所以被称为可燃冰

如果将同等体积的固体酒精和可燃冰同时点燃,可燃冰的燃烧时间远远长于同体积的固体酒精。可燃冰就像《变形金刚》中机器人争夺能量块,占用体积小,蕴含的能量却不可估量。1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天然气。一辆使用天然气为燃料的汽车,如果加100升天然气一次能跑300公里的话,那么加入相同体积的可燃冰,这辆车可以跑5万公里。而且燃烧后产生的残渣和废气远远小于现在的常规能源,避免了最让人们头疼的污染问题,所以被人们称之为“属于未来的能源”。

据估算,世界可燃冰总资源量大约相当于全球已知煤、石油和天然气总资源量的两倍。储量巨大、高效清洁、燃烧值高等特点使得可燃冰被誉为21世纪最具商业开发前景的绿色清洁战略能源,也成为各国竞相研究开发的热点。

二、我国的可燃冰储量

可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中,是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。南海海域是我国可燃冰最主要的分布区,全国可燃冰资源储存量约相当于1000亿吨油当量,其中有近800亿吨在南海。

和国际上早在上个世纪60年代就开始勘探、研究可燃冰相比,我国的可燃冰研究起步要晚到1998年,但中国科技工作者只用了不到20年就完成了从空白到赶超的全过程。

1998年立项后,1999年我国就开始了南海和陆地冻土区的可燃冰调查工作,2007年就在神狐海域钻获可燃冰,这使得我国成为继美国、日本、印度之后,第四个通过国家级研发计划在海底钻获可燃冰的国家。2015年,我国科技工作者在神狐海域准确定位了两个可燃冰矿体。2016年,地质调查工作人员围绕试采在神狐海域开展钻探站位8个,全部发现可燃冰。

三、试采成功

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。日本、加拿大等国都在加紧对这种未来能源进行试开采尝试,但都因种种原因未能实现或未达到连续产气的预定目标。

今年2月,刚刚“诞生”的海上平台“蓝鲸一号”,这个净重超过43000吨、37层楼高的庞然大物,从烟台起航驶抵南海北部神狐海域,投入了试采可燃冰的任务。开采现场距香港约285公里,采气点位于水深1266米海底以下200米的海床中。

510日正式出气至今,已累计产出超12万立方米,甲烷含量高达99.5%的天然气。这是我国首次、也是全球首次对资源量占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰成功实现试采。

国际公认的试采成功的标志有两个:一是日均产气一万方以上,二是连续一周不间断。我国的这次试采同时实现了上述两个指标。2013年,日本曾尝试进行过海域天然气水合物(可燃冰)的试开采工作,虽然成功出气,但六天之后,由于泥沙堵住了钻井通道,试采被迫停止。

我国科学家在本次试采中利用降压法,将海底原本稳定的压力降低,从而打破了天然气水合物储层的成藏条件,之后再将分散在类似海绵空隙中一样的可燃冰聚集,利用我国自主研发的一套水、沙、气分离核心技术最终将天然气取出。实现可燃冰全流程试采核心技术的重大突破,形成了国际领先的新型试采工艺,还开发了大量拥有自主知识产权的工具并实现成功应用。

四、改变能源供给格局

从“蓝鲸一号”起步的可燃冰试采,不仅对我国未来的能源安全保障、优化能源结构具有重要意义,甚至可能给世界能源接替研发格局带来改变。

本次试开采之后,我国可燃冰开采将进入“科学积累”的新阶段。在系统总结本次试采经验、优化试采技术工艺的基础上,还将开展更多种类型可燃冰试采,建立适合我国资源特点的开发利用技术体系,同时创建国家重点实验室、工程技术中心等创新平台,进一步提高可燃冰勘探开发和深海科技创新能力。

通过研制深远海油气及可燃冰勘探开发技术装备,我国将推进大洋海底矿产勘探及海洋可燃冰试采工程,力争2020年实现商业化试采,研制成功全海深潜水器和深远海核动力浮动平台技术。

 





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