作者:陆琦 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/5/19 13:49:36
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中科院助力我国首次海域可燃冰成功试采

 

5月18日,我国南海神狐海域天然气水合物(又称“可燃冰”)试采实现连续187个小时的稳定产气,我国全球首次实现海域可燃冰试采成功。党中央和国务院的贺电指出,中国人民又攀登上了世界科技的新高峰,将对能源生产和消费革命产生深远影响。

“试采成功是产业化的关键一步。”中科院广州能源所天然气水合物研究中心首席科学家、中科院天然气水合物重点实验室主任李小森接受《中国科学报》专访时表示,这只是一个开始,可燃冰从试采到商业开采仍然任重而道远。

世界瞩目的战略资源

通俗地讲,可燃冰是甲烷类天然气被包进水分子中,在海底低温与压力下形成的一种类似冰的透明结晶。它主要分布在海底和永久冻土层内,资源量巨大,是全球煤炭、石油、天然气资源总量的两倍。

李小森告诉记者,可燃冰储量巨大。世界可燃冰的储量约为2×1016立方米,其有机碳约占全球有机碳的53.3%,而可燃冰蕴藏量约为现有地球化石燃料(石油、天然气和煤)总碳量的2倍。南海海域是我国可燃冰主要的分布区。

和人们熟悉的海底石油、海底天然气田相比,可燃冰是“高潜力”能源。1立方米的可燃冰分解后可释放出约0.8立方米的水和164立方米的天然气,燃烧产生的能量明显高于煤炭、石油,燃烧污染却又比煤、石油小,更加清洁环保。

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。不过,李小森坦言,可燃冰的开采是公认的世界性难题。

目前,除了中国以外,美国、日本、印度等国均通过国家级研发计划取得了可燃冰样品,加拿大、俄罗斯、德国、韩国、挪威等国也都在研究可燃冰问题。

“国家队”的20年积累

中国科学院作为国家科学技术的“国家队”,是最早从事可燃冰研究的机构之一。

中科院广州能源所从上世纪90年代初即开始进行可燃冰的基础研究,并于2003年组建中科院广州天然气水合物研究中心,联合中科院南海海洋所、广州地化所等兄弟单位,主要开展可燃冰的勘探、开采基础理论和关键技术研究。

李小森介绍说,在中国地质调查局、科技部、国家自然科学基金委等项目的支持下,通过开展南海神狐海域可燃冰的富集规律和成藏机制的研究,指出了开采的有利靶区;建立了国际领先的中试规模的可燃冰开采综合模拟技术系统,确立了基于模拟的水合物开采和安全控制方案,助力我国可燃冰的成功试采。

相对于美国和日本,中国的可燃冰研究要相对滞后。直到2007年,我们才在我国南海北部获取了可燃冰样品。经过十年攻关,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。

在李小森看来,这与前期多年的研究积累以及国外成功、失败的经验借鉴密不可分。

商业开采任重道远

“试采成功是产业化的关键一步,但实现商业开采目标依然面临诸多挑战。”李小森表示,路还很长。

根据国土资源科技创新规划,“十三五”期间,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;力争2030年前进行可燃冰商业开发。

对此,李小森认为,需从开采技术优化、过程安全控制、地层稳定性及环境影响等方面开展深入研究。

“针对南海神狐海域可燃冰矿藏,首先还要从机理上进一步开展研究。”李小森说,“如果机理、本质没有搞清楚,开采后期肯定会产生不良影响,比如开采不当会引发海底失稳、滑坡等情况。”

此外,可燃冰在海底1100-3000米左右,其所处的地质环境又非常复杂,因此开采过程中的能量损失很大。李小森表示,前期先把开采的方法和工艺掌握了,后期还要考虑方法的高效性,降低成本,为商业化开发打下基础。

可燃冰从试采到商业开采仍然任重而道远。“虽然难度很大,但是我们国家开发成功之后,它的广泛利用更具意义。我们所有‘水合物人’都有紧迫感,正在持续努力中。”李小森说。

 

 
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