海上核动力平台将为中国远海规模开发可燃冰解决关键问题

第一财经其他林春挺2017-05-19 20:11

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去年的4月21日上午,在广州黄埔南岗,大约有150名市民、学生及其他人员参加了一个题为“走近可燃冰”的科普讲座。讲座中传出这样的一个消息:“我国将在2017年开展海域天然气水合物开采试验。”

一年后的5月18日上午,国土资源部部长姜大明宣布,我国海域天然气水合物试采成功。姜大明表示,这次试采成功是我国首次、也是世界首次成功实现资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。我国实现了在这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越。

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。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。 天然气水合物甲烷含量占80%~99.9%,燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多,而且储量丰富,全球储量足够人类使用1000年,因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。

国家发改委能源研究所原所长周大地在接受第一财经1℃记者采访时说,“这意味着,我们需要有很强的深海作业能力。因为离大陆越远,作业难度和成本就越高,相关技术、资源补给等能力要求也很高。”但他表示,随着中国在这方面的能力不断提升,可燃冰的大规模开发定能实现。

中共中央、国务院向参加这次任务的全体参研参试单位和人员发去贺电。贺电指出,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。

远海作业,能源补给问题十分关键和难以解决。 “我们做好了为深海可燃冰开发提供相关资源的准备。”在资源补给方面,中国某海上核动力平台研发单位的一位工程师在接受1℃记者采访时说,“我们具备这个能力。”

起步晚成绩大

勘探显示,南海神狐海域有11个矿体,面积128平方公里,资源储存量1500亿立方米,相当于1.5亿吨石油储量。

中国地质调查局副局长李金发则表示,这次试采成功,将继美国引领页岩气革命之后,由中国引领可燃冰革命,进而推动整个世界能源利用格局的改变。

在上述讲“走近可燃冰”讲座上,广州海洋地质调查局海洋矿产地质调查所副所长、国家水合物专项项目“南海天然气水合物资源勘查”负责人梁金强介绍,天然气水合物是一种由水分子和气体分子组成的,具有三维笼状分子结构的似冰状结晶化合物。外观多呈白色或浅灰色晶体,外貌类似冰雪,可以像固体酒精一样被点燃。

梁金强说,形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和充足的气源。海底的低温和高压对于天然气水合物的形成非常有利,因此世界上的天然气水合物约有97%分布于海洋中,仅3%分布在陆地冻土带。

标准状态下,1体积的天然气水合物大概可以分解为164体积的甲烷气体。据估算,在世界各大洋中天然气水合物总资源量大约相当于全球已知煤、石油和天然气总储量的两倍。

由于天然气水合物的资源意义,从20世纪80年代开始,美国、英国、德国、加拿大、日本、印度、韩国等国家相继投入巨资并制定了天然气水合物勘查和开发的国家计划来进行本土和国际海底天然气水合物的调查研究和评价工作,取得了一系列重大成果进展。

中国天然水合物勘查起步相对较晚。

“对于海洋可燃冰的研究,我国是从1995年开始的,并于2007年5月成功获取了可燃冰实物样品,成为世界上第四个通过国家级开发项目发现可燃冰的国家。”中国地质调查局广州海洋地质调查局局长、试采现场指挥部总指挥叶建良介绍说。

1999年-2001年,广州海洋地质调查局获得了天然气水合物存在的多信息证据,并得到了国家高度重视。经过努力,2002年,中国正式批准设立天然气水合物资源勘查专项。从此,正式踏上了大规模、多学科、多手段开展天然气水合物资源调查的艰苦历程。

2013年6月1日-9月8日,广州海洋地质调查局在珠江口盆地实施了中国第二次天然气水合物钻探,钻获了大量块状、脉状、分散状等多种类型的水合物样品,圈定矿藏面积55平方千米,控制资源量超过1200亿立方米(折算成天然气)。该航次首次在中国南海获取了可视的块状天然气水合物实物样品。

这一新发现,填补了中国海域可视水合物的空白,极大地丰富了中国海域水合物的赋存类型,是继2007年钻探航次后发现的新的水合物赋存类型,具有重大勘探实践意义和重要的科学研究价值,是中国海域水合物资源调查勘探一个里程碑式的重大突破。

经过多年努力, 从2017年5月10日起,国土资源部中国地质调查局从终于中国南海神狐海域水深1266米海底以下203—277米的可燃冰矿藏开采出天然气。截至5月17日15时,总量试采12万立方米,最高产量达3.5万立方米/天,平均日产超过1.6万立方米,其中甲烷含量最高达99.5%。

时至今日,在可燃冰开采中,美国、加拿大在陆地上进行过试采,但效果不佳。日本曾于2013年在南海海槽进行了海上试采,但因出砂等技术问题失败。2017年4月,日本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日再次因出砂问题而中止产气。

海上核动力平台解决远海作业能源补给

据叶建良介绍, 此次试采实现了中国可燃冰勘查开发理论、技术、工程、装备的完全自主创新,在这一领域实现了从跟跑到领跑的跨越。试采现场指挥部办公室副主任谢文卫则补充说,通过这次试采,中国实现了可燃冰全流程试采核心技术的重大突破,形成了国际领先的新型试采工艺。

本次开采试验还为后续研究提出了很多课题。下一步重点是研究如何解决本次试验当中发现的一些问题,并在之后3—5年内开展第二次试采,进一步为商业化开采做好技术准备。

“技术突破非常重要。”周大地说,尽管此次中国在可燃冰开采中取得了很大的技术性突破,要想实现深海商业化开采,还有一段路要走,因为“越往深海走越不容易”。

一位不愿意透露姓名的业内技术专家向1℃记者表示,南海海域自然环境变化多端,这给开采工作带来了诸多不便,尤其给运输船舶带来的影响非常大。“海上台风多,运输距离长。”

另一个难度就像周大地所说的一样,在可燃冰开采过程中,如何实现资源补给是非常关键的。在这方面,上述接受1℃记者采访的中国某海上核动力平台研发单位的工程师表示,他们正在研发的海上核动力平台可以为包括可燃冰在内的中国油气开采工作提供帮助。“从行业的角度来讲,我们可以表个态,(我们为帮助可燃冰的开采)做了大量准备。”

海上核动力平台,又称海上浮动核电站,是小型核反应堆与船舶工程的有机结合,可为海洋石油开采和偏远岛屿提供安全、有效的能源供给,也可用于大功率船舶和海水淡化领域。海上核动力平台对中国开发利用新能源和全球能源的发展具有重大意义和深远影响。

2016年年初,国新办举行的国内首部涉核领域的《中国的核应急》白皮书透露,中国的海上浮动核电站正在规划当中。中国致力于建设海洋强国,而这样的核电站有利于中国对海洋资源进行充分的挖掘利用。

“我国要建设海洋强国,对海上资源的开采非常重要。但在海上作业,能源补给是个关键问题,目前的方法是带着柴油发电机,不仅费事,对海洋环境也不好。同时,西沙、南沙群岛有人居住和生活,他们所需的能源也要依靠柴油发电机。” 国防科工局副局长王毅韧此前说。

1℃记者从多个权威渠道获悉,目前,中国核工业集团、中国广核集团已经与中国船舶重工集团等船舶企业进行了海上浮动核电站的研发合作。 “进展相对顺利。”上述中国某海上核动力平台研发单位的工程师说。

这些工作为中国“领跑”可燃冰开发奠定了坚实的基础。

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编辑:张有义

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