相关文章

可燃冰商业化前途难料:中国2030年或可商业开采

日前,日本经济产业省宣布,日本成功在近海地层蕴藏的可燃冰中分离出甲烷气体,标志着日本可燃冰商业化开采迈出了关键一步,成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。日本在世界上首次从海底采集到甲烷气体对于人类的开采是一次重大突破。据估算,日本周边海域可燃冰的天然气蕴藏量相当于日本100年的天然气消费量。如果日本能够将这项技术实现商业化利用,必然对日本乃至全球的能源消费结构产生重大影响。

可燃冰是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质,具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点,主要分布在海底和永久冻土层内,是公认的地球上尚未开发的、规模巨大的新型能源。日本此次成功分离出甲烷气体,向商业化开采迈出了重要一步,但离真正实现商业化开采仍然任重道远。

可燃冰虽然发展前景广阔,但目前资源量还不明确,也缺乏安全环保的开采技术,这是目前可燃冰开发中面临的突出问题。目前,国内外常见的开采技术主要包括注热开采法、降压开采法、化学剂开采法以及几种开发方式相结合的开采方法。近年来日本、美国等国家在开采方案上取得了重大进步,日本这次开采试验采用的是降压开采法。降压开采法是利用降低可燃冰沉积压力来促使其分解,一般通过降低可燃冰层之下的游离气聚集层中天然气压力,从而使与天然气接触的可燃冰变得不稳定,并且分解为天然气和水。降压开采法与其他方法相比,其特点是经济、简便易行、无需增加设备,是所有开采方法中的首选方法,更适合于大规模的可燃冰开发。美国研究人员则发明了一种二氧化碳置换法,在实验中已取得成功。这种方法将废弃的二氧化碳注入海底的可燃冰储层,从而将其中的甲烷分子置换出来。这种方法不仅释放的温室气体少,还能将大量的二氧化碳送入深海。但总的来说,这些技术是否能满足商业化开采的需求,目前仍是一个问号。

缺少成熟可靠的贮存运输方法也是可燃冰商业开采面临的难题,这会导致其成本较为昂贵。可燃冰在常压下不能稳定存在,温度超过20℃时就会分解,解决储存问题是可燃冰被大规模开发利用的关键之一。对于大规模的储存和运输手段,目前各国还在加紧研究相关技术和设施。可燃冰的开采成本也非常高,若使用现有的技术已可以做到获取可燃冰,但成本可能将达到每立方米200美元的“天价”。可燃冰如果开采不当会加剧温室效应。在开采中,一旦失去高压和低温的环境,甲烷就会迅速从包含物中脱离出来释放到大气中,而甲烷在造成全球气候变暖方面的影响,远远大于二氧化碳。

因此,从总体上讲,可燃冰进行商业化开采还有许多困扰全世界的共同难题。只有这些问题的悉数解决,我们才可以说可燃冰真正实现了商业化开采。但尽管如此,美国、加拿大、俄罗斯、印度、韩国等国家都分别制定了有关可燃冰的长期研究计划,计划在5年~10年内实现可燃冰的商业开采。例如美国早在1998年,就已将可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划,并计划到2015年进行商业性试开采;日本在今年出台的《海洋基本计划草案》中提出到2018年完善可燃冰的商业化开采技术;印度于1995年制定了为期5年的《全国气体水合物研究计划》,由国家投资5600万美元对其周边海域的可燃冰进行前期调查研究;韩国的《可燃冰开发10年计划》中计划投入2257亿韩元,用以研究开发深海勘探和商业生产技术。

我国2030或实现商业开采

我国对“可燃冰”的研究起步较晚,但我国对于开发应用“后石油时代”的新型清洁能源十分重视。2007年5月,我国在南海北部成功钻获了可燃冰实物样品,成为第4个通过国家级研发计划开采可燃冰实物样品的国家,这标志着我国可燃冰调查研究水平步入世界先进行列。近年来,在国家财政的大力支持和科研人员的努力下,我国在可燃冰热开采技术、减压开采技术、注化学药剂、二氧化碳置换开采技术、技术等方面取得重要进展。为加快对可燃冰的商业开采步伐,我国于2011年启动了为期3年的对可燃冰成矿规律的新一轮研究。2012年5月,我国第一艘自行设计的可燃冰综合调查船“海洋六号”,深入南海北部区域进行新一轮“精确调查”,并计划于今年开钻,以获取新的可燃冰实物样品。

总体来看,我国对可燃冰的研发居于世界先进行列。经过多年勘察,我国对于海域可燃冰的专题调查工作取得了重大的进展,目前已经在南海签订了25个成矿区块,控制资源量达到41亿吨。在西沙海槽,我国科学家已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里,其资源估算达4.1万亿立方米。在南海其他海域,同样也有可燃冰存在的必备条件。目前,我国已经形成由国家调查专项、国家“863”计划项目、“973”项目及三大石油公司的勘察项目组成的立体、多层次的勘察投入体系。

尽管我国经过多年发展,可燃冰的研究和勘探取得重大进展。但可燃冰的开采作为一个国际科学界的难点,在未来10年~15年间,我国关于可燃冰的研究仍将集中在“有多少”和“怎么采”两个问题上,主要就是解决评价和开采的技术方法。预计我国在2020年前后有望实现工业开采,海域可燃冰到2030年实现商业生产。

笔者认为,在此过程中,需要制定我国中长期可燃冰开发利用专项规划,充分依靠自主创新,提升我国深海勘探技术及海上装备水平,组织跨领域、跨学科的全国性攻关,大力研究可燃冰的开采技术方法体系。同时,需要加强国际合作借鉴国外先进的勘探开采技术方法。(作者刘明 工作单位为国家海洋局海洋发展战略研究所)