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可燃冰试采结束后还有长征路,预计2030年产能达10亿立方米!

日期:2017-09-12    来源:泥浆网

国际燃气网

2017
09/12
10:44
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关键词: 天然气水合物 可燃冰试采 天然气水合物产业

    2017年5月18日,我国在南海神狐海域水深1266米海底以下203~277米的天然气水合物矿藏连续稳定试采成功,首次实现对资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物的安全可控开采,至今年7月9日至7月18日,本次试采按照施工方案进行试采井的封井作业。7月18日后,转入监测井作业,探测地层物性变化,确定水合物分解区域,了解储层改变的情况以及水合物分解波及的地层空间范围。7月29日,试采现场指挥部成员已全部撤出,这标志着我国首次海域天然气水合物试采圆满结束。
 
    本次试采取得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果,创造了产气时长和总量的世界纪录。
 
    党中央和国务院的贺电指出:天然气水合物是资源量丰富的高效清洁能源,是未来全球能源发展的战略制高点;我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。同时,“海域天然气水合物试采成功只是万里长征迈出的关键一步,后续任务依然艰巨繁重”,国务院贺电如是说。
 
    1. 天然气水合物是一种资源量丰富的高效清洁能源
 
    天然气水合物(Natural Gas Hydrate)也称甲烷水合物或可燃冰,分子式为CH4·8H2O,甲烷含量占80%~99.9%。在标准状况下,1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小很多,被誉为“21世纪具有商业开发前景的战略资源”。 天然气水合物广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。据估算,全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍。
 
    2. 天然气水合物的开采方法及商业开发难点
 
    天然气水合物开采时,需将固体的可燃冰升温减压,释放出甲烷气体。现有方法主要包括以下几种:
 
    (1)热解开采法:包括循环注入热流体加热、火驱法加热、井下电磁加热以及微波加热等,对可燃冰储层直接加热以促使水合物的分解。这种方法的主要问题是热利用效率较低。
 
    (2)减压开采法:①采用低密度泥浆钻井,降低水合物储层压力促进水合物分解释放甲烷;②当水合物储层下方存在游离气或其他流体时,通过泵出储层下方的流体来降低水合物储层的压力。只有当水合物储层位于温压平衡边界附近时,减压开采法才具有经济可行性。
 
    (3)化学试剂注入开采法:通过向水合物储层中注入盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等,破坏天然气水合物的相平衡条件,促使水合物分解。该方法所需的化学试剂费用昂贵,对水合物分解的作用缓慢,另有潜在的环境污染问题。
 
    (4)CO2置换开采法。在一定的温度条件下,甲烷水合物保持稳定需要的压力比CO2水合物更高。在某一特定的压力范围内向储层内注入CO2,CO2与天然气水合物分解出的水生成CO2水合物,并释放出热量使天然气水合物的分解反应持续进行,从而置换出甲烷气体。
 
    (5)混合开采法。钻进水合物储层,注入泥浆促使天然气水合物在原地分解为气液混合相,采集混有气、液、固体水合物的混合泥浆,然后将这种混合泥浆在海底井口处或海面生产平台进行处理,促使天然气水合物彻底分解,从而获取天然气。
 
    综合来看,上述开采技术都不成熟,制约了水合物的大规模商业化开发。同时,水合物中的甲烷一旦大量逃逸到大气中,会极大地加剧温室效应;海底水合物储层大量分解也会降低海底地层强度,诱发大规模的海底滑坡等问题,毁坏海底工程设施。所以,“安全高效环保的海底天然气水合物开采技术”仍是一个需要大力攻关的技术难题。
 
    3. 合作是本次试采成功的关键
 
    海域水合物试采不仅需要大量的人、财、物力投入,而且需要众多部门和产业的协同配套。虽然美、日、德、印、加、韩等国均制订了天然气水合物研究开发计划,但他们的研究力量却很分散。我国首次试采不仅得到国土资源部和中国地质调查局的高度重视和直接领导,国家发改委、财政部、科技部等有关部门和广东省委、省政府等地方政府也对水合物试采给予了大力支持,使海域水合物试采在重点领域和关键环节率先实现了突破创新。
 
    1998年,中国地质调查局提出开展南海北部陆坡甲烷水合物资源调查与评价。2002年,我国批转设立了天然气水合物资源调查与评价专项,正式拉开了大规模、多学科、多手段开展海域水合物资源调查评价的专项。2015年,“海马”号4500米级非载人遥控潜水器在珠江口盆地西部海域实施水合物钻探,为海域天然气水合物试采提供了重要参考靶区。
 
    2016年,水合物试采现场指挥部成立,广州海洋地质调查局作为水合物试采的承担单位,坚持以目标为导向,全面统筹协调、组织推进试采各项工作;青岛海洋地质研究所充分发挥水合物基础研究优势,顺利完成试采前期地质设计;北京大学作为技术支撑团队,开展水合物基础物性和产能模拟研究,为决策制定提供参考依据;中石油海洋工程公司作为试采工程总承包方,科学编制工程设计,高效完成现场施工;优选全球最先进的第七代钻井平台——蓝鲸Ⅰ号作为施工平台,为试采连续安全作业提供了坚强保障。我国首次天然气水合物试采工作正式启动。经过18个月的连续奋战,锁定试采目标、完成井位优选论证、开展试采工程设计、制订详细工作方案……终于取得了试采成功。
 
    4. 加快推进我国南海天然气水合物产业化进程
 
     8月28日,国土资源部、广东省人民政府、中国石油天然气集团公司在北京签署《推进南海神狐海域天然气水合物勘查开采先导试验区建设战略合作协议》,此次战略合作协议的签署,标志着我国天然气水合物勘探开发事业进入新阶段。预计在2030年初步建成可燃冰勘察开发示范基地,形成上游勘探开发,中游运输储备,下游综合利用的产业布局,达到年生产能力10亿立方米。
 
    作为科学家预测的“21世纪的主要能源”,天然气水合物有广阔的开发前景。期待中国企业能够发挥海洋资源勘探开发的装备和技术优势,进一步划拨专项科研资金、设立大型天然物水合物科研项目、集中优势科研力量,对我国南海和东海的天然气水合物的勘探开发和可持续的商业化集输利用等进行系统研究,从而抢占天然气水合物这一“未来全球能源发展的战略制高点”,为推进绿色发展、保障国家能源安全作出新的更大贡献。
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