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可燃冰开采 这场能源狂欢的春药建议先别吃

2017-05-20 09:32:07 来源: 网易科学人
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可燃冰开采,中国又一次“或将是最大赢家”吗?官方媒体“援引”俄罗斯媒体的报道称“可燃冰成中国王牌 或推动新的能源革命”。中国真的突破了这一技术吗?以页岩气开采为代表,中国的钻勘技术确实有进步,但可燃冰的开采却另有关键和难度。

网易科学人栏目组综合报道

文︱王真

可燃冰开采,万民狂欢后的事实真相究竟是什么?

今日,官媒刊登题目名为《俄媒称可燃冰成中国王牌:可能使世界油气价格“崩溃”》一文,文章援引《俄罗斯报》网站的报道称,“毫无疑问,如果中国确能成功实现工业开发“可燃冰”,那么北京在同美国争夺世界最发达经济体的战役中又多了一张非常重要的王牌。因此中国官员的喜悦之情完全可以理解。”

可燃冰开采,万民狂欢后的事实真相究竟是什么?

有个把“外媒”夸很正常,毕竟有钱人的好朋友就是多,关键是要自己夸!

中国官方媒体央视网18日报道称:“我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。”

国土资源部中国地质调查局副局长李金发表示:“我相信,在2030年以前,具有最大潜力的天然气水合物资源将会得到商业性开发利用。”

2030年商业化开采,中国的时间表有了。美帝和日本的时间表呢?传统的勘探开发强国加拿大、法国、荷兰、英国呢?

先来看看美帝的情况:

根据新华网的报道,“美国十分重视可燃冰研究,2000年曾通过《天然气水合物研究与开发法案》。此后美国能源部多次拨款支持可燃冰研究,最近一次是在2016年9月,宣布投入380万美元支持6个新的可燃冰研究项目。”

“投入380万美元”,在海量的“海底黄金”和中国的强势竞争面前,这数字把一切都说清楚了,也没有任何时间表。这是为什么?

再来看看日本:

日本一共两次尝试开采可燃冰,第一次失败,第二次基本成功。第一次是在2013年,日本尝试过开采海底可燃冰并提取了甲烷,但由于海底砂流入开采井,试验仅6天就被迫中断。试验持续12天后也因出砂问题中断,未能完成原计划连续三四周稳定生产的目标,12天产气量只有3.5万立方米。第二次是在2017年前后,2017年5月4日,日本经济产业省资源能源厅4日宣布,日本石油天然气金属矿物资源机构成功从日本近海海底埋藏的可燃冰中提取出甲烷。但日本资源能源厅石油天然气课长定光裕树表示,由于日本开采试验没有达到目标,可能不得不调整商业化的时间。

日本宣布成功比中国早了14天,但不敢宣称任何“第一”,也不敢公布时间表。

回过头来说说可燃冰到底是什么东西。

可燃冰的结构是甲烷为主的有机分子被包在水分子组成的“笼子”里,由于甲烷是天然气的主要成分,所以其学名是天然气水合物。它之所以被称作“可燃冰”,一方面是因为既含水又呈固体,看来像冰,另一方面,甲烷与水分子结合很弱,外界稍加扰动就可以让其分离出来,很容易点燃。

可燃冰开采 这场能源狂欢的春药建议先别吃

可燃冰

甲烷是清洁燃料,燃烧后只生成二氧化碳和水,相对于煤炭来说,的确是清洁能源。但甲烷是温室气体,如果开采后,不能把它集中利用,导致它排放到大气中同样容易造成污染。

根据现有数据的预估,可燃冰资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍。仅中国海域预测远景资源量就达到800亿吨油当量,世界资源量约为2100万亿立方,可供人类使用1000年。

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中央电视台更是报道称,以一辆使用天然气为燃料的汽车为例,一次加100升天然气能跑300公里的话,那么加入相同体积的可燃冰,这辆车就能跑5万公里。清华大学能源互联网创新研究院政策研究室主任何继江直接指出表示,央视的上述说法“与现实毫无关系,很不科学。”

另一方面,可燃冰的开采难度极大,规模化开采需要顾及的问题太多,否则引发的不仅仅失败,而是灾难。

根据公开资料,可燃冰有三种开采方法: 热激发法、化学药剂激发法和减压法

热激发法。这种方法是将水蒸气、热水、热盐水或其它热流体泵入水合物地层,也可采用开采重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器。其缺点是造成大量的热损失,效率很低。特别是在永久冻土区,即使利用绝热管道,永冻层也会降低传递给储集层的有效热量。

化学药剂激发法。有些化学药剂如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等可以改变水合物形成的相平衡条件,降低水合物稳定温度。将上述化学药剂泵入水合物层内,就会引起水合物的分解。此法较热激发法作用缓慢,且费用太昂贵。在海洋中由于水合物的压力较高,因而不宜采用此法。

减压法。通过降低压力来引起天然气水合物稳定的相平衡曲线移动,从而达到促使水合物分解的目的。一般是通过在水合物层下的游离气聚集层中,“降低”天然气压力或形成一个天然气“囊”(由热激发或化学药剂的作用人为形成),使与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水。开采水合物层下的游离气是降低储层压力的一种有效方法,此外,通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的,进而达到控制水合物分解的效果。减压法的优点是不需要昂贵的连续激发,但只使用减压法开采天然气水合物速度很慢。 目前,还找不到其他先进的方法了。

说完可燃冰的情况,再来说说中国的这次“领跑世界的可燃冰开采”。说是历史性突破,是可以的。因为在中国历史上确实是第一次试采可燃冰(其实我们在2008年就专门进行过可燃冰钻探,取了样并可点燃,但没试采),但说是试采成功,就带有很大程度的误导性。如果仅仅说把水合物中的气采出来了,就叫试采成功,也无可厚非,但这只是自说自话。因为这与国际上公认的试采成功的技术和标准根本不是一回事。

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我们所看到的宣传资料中没有任何技术上的突破。无论是钻井技术和采气技术都是常规技术。钻井船也是常规深海钻井船。只不过是在适应水深和钻井深度上有所突破,但这与可燃冰开采没有关系。

也就是说钻井船并不是为开采可燃冰特造的专用船,也没有对开采可燃冰有特殊的技术设备和开采可燃冰专用装置。此次使用的钻井技术,可燃冰开采技术和钻井船舶装备都是石油天然气勘探开发的常规技术和装备。这种用常规油气勘探开发的技术和装备来开采可燃冰全世界所有大石油公司都会干,都能干。大家都知道中国是可燃冰理论研究也包括勘探开采技术研究的后来者。

但是为什么其他国家先行者们,那些国际大公司都不这样来试呢?是因为谁都不敢用这种常规技术和生产方式来开采。严格地说不仅是要有特殊开采技术,更难的是特殊的生态保护技术。为什么?因为可燃冰一般埋藏在海底500米以浅的地方。可燃冰的封存是靠温度即靠零度以下的低温结成冰而封存的。

也就是说它不像我们常规的油气田一样在油气层的上面有厚厚的盖层,能把油和气封住而不外溢。可燃冰上面没有任何盖层,只要温度升高了,冰融化了,水合物中的甲烷气就会从海底各处溢出来。同时,可燃冰又像页岩油/气一样是大面积连续分布在海底之下的。可以理解。随着人类的开采活动,可燃冰开采层及周围的温度一定会上升。当温度高于冰的熔点时,可燃冰就是真正的水合物了,其中的绝大部分甲烷气体就不会顺着我们常规采油的管道往外流,它可以不受限制的四处溢出。如果出现大面积海底甲烷气溢出,就会是生态灾难。

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所以可燃冰开采的真正技术难度不是如何能把气开采出来,而是开采气的同时不使温度升高,不使甲烷气从海底溢出。

有什么样的技术可以把可燃冰融化后溢出的甲烷气盖在海底之下而不溢出海底呢?这就是为什么至今世界没有人去做我们现在做的这种实验。因为没有实质意义。即使称为试采成功,也不敢用这种方式大规模开采。如果说试采成功,仅仅表明该海域有可燃冰,并证实是可燃冰。

明白了这一点,再看报道所说的“领跑全球”就有点自欺欺人了。有种假说叫做“可燃冰喷射假说(clathrate gun hypothesis)”。这个假说是指大海温度上升和/或海平面下降触发了蕴藏在海底和冻土层中的天然气水合物爆发性释放的一种假说。因为甲烷本身就是一种强劲的温室气体,当它逸出时,它将导致温度进一步升高,并搅动可燃冰,这实际上是启动了一个失控的不可逆的过程,一旦发生犹如枪口连续发射。

“可燃冰喷射假说”提出,当发生“喷射”时,可能导致在人类的寿命时间尺度内会突发性失控变暖,恢复到二叠纪-三叠纪恐龙灭绝时期。

可燃冰开采,万民狂欢后的事实真相究竟是什么?

现在让我们看电视片“大灾难之甲烷爆炸”,描写了全球的灾难,可燃冰爆炸是目前可用的核武器爆炸的1万倍,造成地球物种灭绝。不要轻易否认它是错的,研究者的确担心潜伏在海洋底部的甲烷爆炸,这就是人们一直不动可燃冰的原因。

希望人们可以正视这一可怕后果,采取非常必要的安全措施。亦或者,本文纯属杞人忧天。

【本文系网易科学人整合报道】

王真 本文来源:网易科学人 责任编辑:王真_NT5228
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