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可燃冰 后石油时代的选择

`清洁能源网   2007 年 06 月 15 日 00:00   来源:经济参考报

   65日,国土资源部宣布,我国海域天然气水合物--“可燃冰”资源调查获得重大突破。此消息如一石击水,引起全世界能源资源界的广泛关注。

  “虽然可燃冰在近中期内尚不能成为我国的一种能源选择,但‘南海大发现’使得我国天然气水合物调查研究水平一举步入世界先进行列,它向我们展示了后石油时代我国能源战略的又一种选择。”国家发改委能源研究所副所长戴彦德在接受本报记者采访时如此表述。

  历史性突破

  采集可燃冰实物样品是公认的世界性难题。据了解,国土资源部从1999年开始启动可燃冰海上勘查,前后历经9年,累计投入经费达5亿元。

  所谓“可燃冰”,是人们对天然气水合物形象而通俗的称呼。它存在于海底或陆地的冻土带内,是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态化合物。由于纯净的天然气水合物呈白色,形似冰雪,并可以像固体酒精一样直接被点燃,因此就有了“可燃冰”的名字。

  研究结果显示,可燃冰的能量密度非常高,1立方米可燃冰可以释放出164立方米的天然气。与此同时,综合考察表明,目前世界上可燃冰资源量很大,据保守估算,其所含有的有机碳总资源量已相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍。特别是可燃冰主要成分是甲烷,由于燃烧后几乎没有污染,因此被认为是一种绿色的新型能源。

  实际上,我国从1997年就开始组织对天然气水合物的前期研究。今年421日,我国正式启动南海北部陆坡海域天然气水合物钻探工作。51日凌晨,钻探船在南海北部神狐海域的一号钻探站位获取了可燃冰的样品,其沉积层厚18米,甲烷含量99.7%

  “我们将保压岩芯样品放入水中,涌出了大量气泡,将这些释放的气体直接点燃,火苗是蓝色的,非常旺盛。”航次首席科学家、中国地质调查局张海啟博士回忆起当时的情景时,仍然十分兴奋。张海啟告诉记者,在第一个站位取得成功后,他们又于515日在第四个站位成功获得了可燃冰实物样品,其测试结果更是振奋人心,可燃冰沉积层厚度达34米,气体中甲烷含量高达99.8%。“无论是矿层厚度、水合物丰度,还是甲烷纯度,都远远超出世界上其他地区类似分散浸染状的水合物,我们钻获了一种从未被发现的全新类型样品。”张海啟说。

  我国此次在南海北部成功钻获可燃冰,被业界公认为“继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划采到天然气水合物实物样品的国家”。同时,作为首次获取高纯度天然气水合物实物样品的国家,我国的天然气水合物研究同样取得了历史性突破。戴彦德说,此举表明我国南海北部海域里含有巨大的天然气水合物资源,作为一种优质的石油替代性资源,可燃冰的发现为我过能源界展示了一个美好的前景。

  世界性命题

  随着可供人类开采的石油、煤炭等化石能源不断减少,许多国家都在寻找新的替代能源,可燃冰的发现立即引起人们的关注。一些国家相继把可燃冰作为后续能源进行开发研究,对可燃冰的科学考察取得可喜成绩。美国、日本等国家先后在海底获得了可燃冰实物样品,而加拿大在冻土带内找到了可燃冰。一些发达国家甚至将利用该能源的时间表定在2015年。

  “在可燃冰的开发利用方面,一些发达国家可能走得要快一些,但可燃冰资源的发现将预示着一个时代的到来,这个时代是由世界能源界发展方向决定的,而并不能说由哪个国家来决定。”戴彦德说,可燃冰的开发利用是一个世界性的命题,中国如今也更大程度地参与到这个命题当中,我们应该尽自己的努力,力争在可燃冰时代到来的时候拥有更多话语权。

  戴彦德告诉记者,随着全球气候变暖以及常规的化石能源日益走向枯竭,全人类开始积极寻求后石油时代的能源替代问题。从目前看主要有两个方向,一是以风能、太阳能、潮汐能、生物质能为代表的可再生能源,另外一个方向就是作为低碳能源的可燃冰。对石油替代资源必须尽早着手进行开发,至少要提前15年,甚至是二、三十年就开始投入,因此世界各国都很重视对可燃冰的开发利用。“毕竟从其储量之大、分布范围之广和应用前景之好来看,可燃冰是传统化石能源之后最佳的接替性能源。”戴彦德如是说。

  后石油时代的选择

  虽然可燃冰的开发利用引起了世界各国的高度关注,但要对这种资源进行大量开采,并将其作为一种新型能源加以利用,在中短期内并不容易。“可燃冰是后石油时代的一种能源,从长远发展看,人类对它寄予了很高期望,但却并不是近中期的能源选择。”戴彦德说,目前世界各国对可燃冰仅限于一种“发现式”的认识,还有很多初级问题没有搞清楚,“目前谈开发还为时过早”。

  “目前很多国家都只是证明其在某一地区内含有可燃冰这种资源,但却很难说出具体的可采储量。”戴彦德表示,由于可燃冰分布于海底,因此勘探起来有很大难度,至少现阶段世界各国都不能像探测石油、天然气一样,通过分析地质构造和进一步勘探,确认可燃冰的探明可采储量。“储量尚不明了,何谈开采、利用?”

  戴彦德的观点得到了业界的认同。有关研究成果表明,可燃冰形成的必要条件是低温和高压,因而它主要存在于冻土层和海底大陆坡中。这些赋存所需要的特殊温度和压力条件,使人们采集可燃冰的实物样品十分困难,不仅需要高投资,还需要游泳航海、地质钻探、样品取存等方面的高技术和先进设备。

  “采集实物样本尚且具有一定的难度,可燃冰的开发利用就更是难上加难了。”专业人士指出,开发可燃冰非常危险,由于水化物是在低温高压下形成的,它的主要成分是甲烷80%、二氧化碳20%,一旦脱离地下和海底,气化造成的“温室效应”十分严重。且开采时还有可能导致海床崩塌使甲烷大量释放,释放过程中一旦失控,难免酿成灾难。因此业界认为可燃冰成为新能源只是人类的一个希望,在今后几十年内可望而不可即。

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  “可燃冰”发现的历史进程

  

  1810年,可燃冰首次在实验室被发现。

  1934年,前苏联在被堵塞的天然气输气管道里发现可燃冰,这一发现引起前苏联人的重视。

  1965年,前苏联首次在西西伯利亚永久冻土带发现可燃冰矿藏,并引起多国科学家的注意。

  1970年,前苏联开始对该可燃冰矿床进行商业开采。

  1971年,美国学者Stoll等人在深海钻探岩心中首次发现海洋天然气水合物,并正式提出“天然气水合物”(即可燃冰)概念。

  1974年,前苏联在黑海1950米深处发现可燃冰的冰状晶体样品。

  1979年,国际深海钻探计划(DSDP)6667航次在墨西哥湾实施深海钻探,从海底获得91.24米的可燃冰岩心,首次验证了海底天然气水合物矿藏的存在。

  1981年,DSDP利用“格罗玛•挑战者号”钻探船从海底获取3英尺长可燃冰岩心。

  1992年,大洋钻探计划(ODP)146航次在美国俄勒冈州西部大陆边缘Cascadia海台获取可燃冰岩心。

  1995年,ODP164航次在美国东部海域布莱克海台实施了一系列深海钻探,取得了大量可燃冰岩心,并首次证明该矿藏具有商业开发价值。

  1997年,ODP考察队利用潜水艇在美国南卡罗来纳海上的布莱克海台首次完成了ODP直接测量和海底观察。同年,ODP在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陆坡区实施了深海钻探,取得可燃冰岩心。

  1998年,日本通过与加拿大合作,在加拿大西北Mackenzie三角洲进行了水合物钻探,在890952米深处获得37米可燃冰岩心。该钻井深1150米,是高纬度地区永冻土带研究气体水合物的第一口井。

  1999年,日本在其静冈县御前崎近海挖掘出外观看起来像湿润雪团一样的可燃冰。

  ……

  20073月,美国、日本和德国的几家公司和科研机构在加拿大西北部海域进行了一次联合试验开采,工作人员打了一口深1200米的钻井,一直通到可燃冰层,通过井注入温水后,可燃冰的甲烷便溶在了温水中,然后把溶有甲烷的温水再抽回地面,进行分离得到甲烷。

  到目前为止,在世界海域内至少已有60处直接或间接发现了可燃冰。

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