我国首次海域可燃冰试采成功

2017年5月10日(农历2017年4月15日)，我国首次海域可燃冰试采成功。中国在南海北部神狐海域进行的首次天然气水合物(可燃冰)试采成功。南海神狐海域天然气水合物于2017年3月28日正式开始试采，2017年5月10日下午2点52分点火成功。至5月17日下午3点连续7天产气总量11.32万方，平均日产1.6万方，最高瞬时日产3.5万方，甲烷含量达99.5%，日前试采正常，产量稳定，超额完成预定目标。我国成为了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。当天，国务院发去了对海域天然气水合物试采成功的贺电。可燃冰指天然气水合物，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，多呈白色或浅灰色。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，顾称可燃冰，又称作固体瓦斯或者气冰。可燃冰甲烷含量占80%~99.9%，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染比煤、石油、天然气都小得多，但能量高于煤、石油、天然气是被。而且可燃冰储量极其丰富，据估计可燃冰中所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍，仅我国南海海域预测远景资源量就有近800亿吨油当量，世界资源量约为2100万亿立方，全球储量足够人类使用1000年。因而被誉为21世纪最理想的潜在替代能源，是世界重要的战略资源。可燃冰赋存于水深大于100-250米和大于400-650的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里的压力和温度条件能使可燃冰处于稳定的固态。可燃冰的开采难度极大，开采时难以有序、可控、不发生地质等次生灾害。可燃冰由于是在高压低温的条件下形成，一旦失压，或者温度升高，可燃冰就会变成气体，体积急剧增大160多倍。在冻土中的开采难度相对较小。而在海底中，有水有岩石，一些淤泥中有可燃冰，一些岩石层中也储存有可燃冰。一旦钻孔密封不好，大量海水灌入，可能造成更多范围内的失稳，大量的温室气体溢出，甚至引发海底滑坡和更大的灾害。因为甲烷的温室效应为二氧化碳的20倍，若有不慎让海底可燃冰中的甲烷逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。目前的开采方法主要有传统开采中的：热激发开采发、减压开采发、化学试剂诸如开采发，以及新型开采中的：二氧化碳置换开采发和固体开采发。目前已有40多个国家相继开展了天然气水合物的研究和勘查。全球可燃冰研发活跃的国家主要有中国、美国、日本、加拿大、韩国、和印度等，各国竞相投入巨资开展天然气水合物试采，竞争异常激烈。其中美国和加拿大在陆地上进行过试采，但效果不理想。日本成功于2013年3月于日本南海海槽可燃冰气田分离出天然气，但试采的六天之后，因出砂等技术问题失败，试采被迫停止。2017年4月在同一海域进行第二次试采，第一口试采井累计产气3.5万立方米，5月15日再次因出砂问题终止产气。与日本试采的可燃冰矿相比，我国海域主要属于泥质粉砂型储层，这也是占全球90%以上比例的储藏类型。砂细导致渗透率更差，同时我国的可燃冰水深大，储层埋层浅，施工难度更大。我国海域可燃冰试采将使用深水半潜式平台通过降压进行开采。首先，平台从动员位置自航至作业井位，然后进行钻探、安装实验设备、降压试气等一系列试采作业程序，直至点火试采成功。我国突破海域可燃冰钻采技术，意义重大，为历史性突破。作为全球能源消费的第一大国，我国在可燃冰项目起步较晚，但目前我国的可燃冰开采技术却领跑全世界。这不仅表明我国天然气水合物勘查和开发的核心技术得到验证，也标志着中国在这一领域的综合实力达到顶尖水平。答疑解惑可燃冰是啥?可燃冰，也就是我们所说的天然气水合物，就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。从外形上看上去，可燃冰就像是白色或浅灰色的冰雪晶体。这时候如果有火源，它就可以像固体酒精一样被点燃，所以被称为“可燃冰”。能够做什么?可燃冰是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形与冰相似。由于含有大量甲烷等可燃气体，因此极易燃烧。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，避免了最让人们头疼的污染问题。科学家们如获至宝，把可燃冰称作“属于未来的能源”。有什么特点?可燃冰的最大特点就是能量密度高。它占用体积小，却蕴含大量的能量。举个例子，一辆使用天然气为燃料的汽车，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。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》中机器人争夺的“能量块”，占用体积小，蕴含的能量却不可估量。事实上，1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天然气。有什么风险?可燃冰使用前景广阔，但同时也存在风险。据估算，全球海底可燃冰的甲烷总量大约是地球大气中甲烷总量的3000倍，如果开采不慎导致甲烷气体的大量泄漏，将可能引发强烈的温室效应。如何安全、经济地开采可燃冰，并且从中分离出甲烷气体，依然是目前各国研究和利用可燃冰的核心难题。开采难点怕失压、怕高温《天然气地球科学》编辑部主任、研究员郑军卫表示，可燃冰开采的难点，不在于从海底或冻土中把它们采出来，难点在于有序、可控，不发生地质等次生灾害。郑军卫解释说，天然气水合物即可燃冰，是在高压，同时低温的条件下形成的。一旦失压，或者温度升高，可燃冰就会变成气体，体积急剧增大160多倍。在冻土中，开采难度相对较小。怕“海底滑坡”在海底，有水有岩石，一些淤泥中有可燃冰，一些岩石层中也储存有可燃冰。一旦钻孔密封不好，大量海水灌入，可能造成更大范围内的失稳，大量的温室气体逸出，甚至引发海底滑坡和更大的灾害。中国石油大学(华东)化学工程学院高大统发表的《可燃冰，离大规模开采还有多远》一文中，引述相关学者的说法时，也提到“海底滑坡”这一陷阱。郑军卫总结说，所以，可燃冰开采的关键技术还是钻井技术，如果能保证有序、平稳、连续地出天然气，就是大的突破。他初步估计，受技术因素和经济因素的影响，商业开采可燃冰可能还需要10到20年时间。怕“出砂”问题2013年3月，日本深海钻探船“地球号”(Chikyu)进行了全球首次近海可燃冰试采。但试采的第六天，作业人员观察到产水率突然增加，井下压力立刻升高，且产气停止，并明显出砂。由于很难处理这一出砂问题，开采工作中止，作业人员也无法回收井下生产设备。特别容易分解可燃冰的主要成分是甲烷，就是人们日常煮饭时用到的天然气的主要成分。研究人员在实验室用液氮创造低温条件，人工合成的可燃冰纯度较高，没有砂砾，所以，呈雪白色。但在冻土、淤泥、岩石中，可燃冰因为混合了砂砾，其矿产资源外观如同矿石。可以像固体酒精一样被点燃。可燃冰一旦开采出来，如果不储存在液氮中，它就会分解，甲烷气体就会逸出。可燃冰被各国视为未来石油、天然气的战略性替代能源，是世界瞩目的战略资源，对我国能源安全及经济发展也有着重要意义。”发展历程1998年，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。2007年，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。2017年5月10日9时20分，神狐海域可燃冰试采开始，5小时32分钟后，试采点火成功。截至18日，经试气点火，本次试采已连续产气超过一周，最高产量3.5万立方米/天，平均日产超1.6万立方米，累计产气12万立方米，天然气产量稳定，甲烷含量最高达99.5%。