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未来潜在的新型能源:可燃冰

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发表于 2010-12-3 18:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
这是一种与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰体融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据科学家测算:可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
    
    作为未来潜在的新型能源,可燃冰已成为各国竞相开发的宝库。但由于开采成本、技术等方面的限制,可燃冰的商业开发仍然还是件很遥远的事情。   
   
    在经过长久的期待和无数次研究试验之后,我国可燃冰的开发终于迈出了实质性的一步。经中国地质调查局授权,2006年12月,广州海洋地质调查局与辉固国际(香港)有限公司在广州签订可燃冰钻探合同,辉固公司Bavenit工程钻探船将于2007年3~6月间在我国南海海域实施可燃冰钻探。  

     据悉,按照预定计划,我国将于2007年5月实现可燃冰实物样品的“零突破”,2010~2015年进行试开采,在2020年前后实现商业开发。  

    开发现状  

    与发达国家相比,我国对可燃冰的调查研究晚了近30年。1990年,中国科学院兰州冻土工程国家重点实验室率先在实验室内开展了可燃冰的试验研究,并成功合成了可燃冰。随后,研究人员对青藏高原多年冻土区可燃冰形成的可能性进行了初步研究,并开展了多年冻土区可燃冰目标靶区的圈定工作。

    目前,国内可燃冰的初期勘探工作主要由国土资源部和中海油承担。此外,中国大洋矿产资源研究开发协会也将在今后的调查航次中增加可燃冰的调查项目,着力于国际海底的勘探开发。  

    调查表明,我国南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等3处均有可燃冰存在,仅南海北部的可燃冰储量估计相当于中国陆上石油总量的50%左右。受此资源前景的鼓舞,国家发改委于2006年8月21日公布了名为《中国石油替代能源发展概述》的研究报告,报告称在未来10年,我国将投入8亿元进行勘探研究。  

    成本高昂

    “可燃冰商业开发还是件很遥远的事情,我国现在还处于地质调查阶段。”中国工程院院士、国土资源部广州海洋地质调查局首席科学家金庆焕表示。  

    尽管储量丰富,但可燃冰的商业应用尚面临诸多难题。金庆焕介绍说,可燃冰的分布没有规律,相对不稳定,不像油气田,厚度可达上百米、面积达几十公里。正是由于可燃冰这种飘忽不定的特性,使得开采难度很大,开发成本过高。  

    上世纪80年代末,大洋钻探计划(ODP)127、131航次在日本周缘海域进行钻探,获得了天然气水合物及BSR异常广布的重要发现。日本现已基本完成了周边海域可燃冰的调查与评价,钻探了7口探井,圈定了12块矿集区,并成功取得可燃冰样本。虽然如此,但其发现的9处可燃冰分布区,矿层厚度也不过15米。  

    由于可燃冰勘探成本过高,各国可燃冰的勘探开发以政府投入为主。美国是开展海洋可燃冰调查最早的国家,1991年美国投入800万美元制定了可燃冰10年研究计划,1999年又计划投入2亿美元制定“国家甲烷水合物多年研究和开发项目计划”,计划2010年投入试生产,2020年投入商业生产。由于能源匮乏,日本1992年开始重视海洋可燃冰,1995年投入150亿日元制定了5年期“甲烷水合物研究及开发推进初步计划”,计划于2010年进行试生产。  

    目前,美国和日本进行的可燃冰勘探研究,成本高达200美元/立方米。根据每立方米可燃冰释放能量相当于170立方米天然气计算,其折合天然气的成本达到每立方米1.2美元左右,这跟国内天然气造价每立方米1元左右相比,简直是天上地下。  因此,进行商业开发很显然难过成本关。  

    中科院冻土工程国家重点实验室主任程国栋院士介绍,可燃冰开采所使用的方法与开采过程中经济性评价有关,对于不同地区的成藏条件来说,不同的开采方法所需费用不同,而海洋中可燃冰的勘测和开采平台搭建所需费用比陆地上要高得多。

    既然陆地开采可燃冰成本相对较低,那对我国来说是否可行?“我国也在对青藏高原可燃冰的存在情况进行调查,但青藏高原生态脆弱,很难实行开采。”金庆焕认为。  

    造成成本高昂的原因首先是勘探规模太小,没有形成规模效应,其次是勘探运输工程等辅助设施费用很高。有乐观人士表示,只要将勘探成本降低,可燃冰是可以得到大规模应用的。可燃冰的勘探生产可与常规油气同时进行,使可燃冰成为常规油气勘探开发的“副产品”,以降低生产成本。根据国际评估,未来水合物的开采成本相当于20美元的石油成本,在经济上是完全可以接受的。  

    技术瓶颈  

    除了高昂的开采成本外,可燃冰的开发利用目前还面临许多技术瓶颈,如可燃冰的形成机理及时空分布、分解条件及环境效应、储运技术等。  

    据测算,甲烷的全球变暖潜能在20年的期间内是二氧化碳的56倍。而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏,都足以导致甲烷气体的大量泄漏。上个世纪,全球变暖0.8℃,这一变化正在对海洋产生影响,可能导致可燃冰的离散而加剧全球变暖的趋势。 此外,陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难,一旦出了井喷事故,就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。经调查研究证明,在美国大西洋大陆边缘发生的多次滑坡几乎都与可燃冰矿层的断裂有关。  

    “陆地冻土开发可燃冰比海底开发要容易得多,熔化掉就可以,没有环境问题,并且可以控制其稳定性。”广州海洋地质调查局总工程师黄永祥指出。2002年,以日本为主导,在加拿大西北部永久冻土带的麦肯齐河三角洲Mallik地区开采可燃冰试验成功。但开采陆上永久冻土层中的可燃冰时,永久冻土层熔化也会引起地盘的下降。

    遗憾的是,据中国石油大学化工学院陈光进教授介绍,对于上述技术问题,目前还没有有效的解决办法。专家指出,对海底水合物开发而言,关键的问题是找到水合物密集的矿藏,在不破坏海床稳定性的前提下进行开发。但到目前为止,对可燃冰的钻探、开采和集输技术的研究尚不多见,还没有形成成熟的技术体系。  

    近年来,我国在可燃冰的研究方面取得了不少新进展。2006年,经过 5 年的攻关,我国首套有自主知识产权的可燃冰保真取样器研制成功,其最大工作水深可达 3000米。近期,中科院广州可燃冰研究中心与中海油石油研究中心共同承担的“可燃冰开采与输运过程实验模拟与理论分析”项目,通过了专家组验收。据中科院广州可燃冰研究中心首席科学家樊栓狮介绍,该项目开发了国内第一套可燃冰开采过程数值模拟源程序,获得了可燃冰分解、藏动态变化过程的重要实验数据,确定了开采过程中的关键控制因素。  

    虽然如此,我国关于可燃冰的开发研究目前基本上还处于实验阶段。黄永祥表示,我国可燃冰开采现在还没有成功的方案,只有等到可燃冰资源量模清楚了、条件成熟了,才能考虑商业开发。
发表于 2010-12-6 15:04 | 显示全部楼层
这个东西已经不新鲜了,,,
头像被屏蔽
发表于 2010-12-8 13:45 | 显示全部楼层
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发表于 2010-12-16 15:30 | 显示全部楼层
学习了!
应该会像笔者说的那样成为未来的主燃料
发表于 2011-1-4 14:17 | 显示全部楼层
从楼主的几个帖子中学到不少新能源知识。谢谢。
frankli 该用户已被删除
发表于 2011-1-24 10:34 | 显示全部楼层
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发表于 2011-2-15 19:15 | 显示全部楼层
学到不少新能源知识
发表于 2011-10-24 16:14 | 显示全部楼层
可供行业学习
发表于 2012-6-30 16:52 | 显示全部楼层
学习了
发表于 2017-11-25 18:08 | 显示全部楼层
看看------
发表于 2018-1-16 16:57 | 显示全部楼层
学习学习。谢谢分享
发表于 2018-4-10 10:23 | 显示全部楼层
感谢分享学习中
发表于 2018-10-11 13:18 | 显示全部楼层
应该会像笔者说的那样成为未来的主燃料---------多谢分享!
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