可燃冰号称可代替石油,中国的储量全球第一,现在为什么不提了?

文摘   2024-09-07 10:22   广东  


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南海的可燃冰





我国南海的可燃冰是一种具有巨大潜力的新型能源,其资源量相当于650亿吨石油,按照目前我国的能源消耗水平,可以使用130年左右。


01
相当650亿吨石油!
当今世界,能源问题已成为全球关注的焦点。能源是社会发展和经济繁荣的基石,而且与环境可持续性密切相关。随着人口的增长、城市化的加速以及工业化进程的推进,对能源的需求不断增加,而传统能源资源逐渐枯竭,环境污染和气候变化等问题也日益突出。在这个背景下,全球各国纷纷转向可再生能源和清洁能源的开发和利用,以实现能源的可持续供应和环境的可持续发展。
我国很早就开始寻找各种可再生能源和清洁能源,
光伏产业、风能利用、三峡大坝等都涉及到清洁能源的利用。
比如我国南海也在研究新能源,
南海可燃冰自主钻探完成海试。这意味着我们将很快能将南海可燃冰利用起来。那么可燃冰是什么?我们多久可以用上可燃冰?
什么是可燃冰?可燃冰,也称为天然气水合物,是一种在极低温和高压条件下形成的天然气和水形成的冰状物质。它的结构是天然气分子被水分子包裹形成的晶体结构。可燃冰主要由甲烷(天然气的主要成分)组成,因此被认为是一种清洁能源资源。
可燃冰具有多个优势,它是一种巨大的天然气资源,全球储量巨大。据估计,全球可燃冰储量可能达到数万亿立方米,远远超过传统天然气储量。
它主要分布在海洋的大陆架和深海沉积物中,覆盖范围广泛,存在于世界各大洋和许多国家的领海和专属经济区内。可燃冰燃烧后产生的二氧化碳排放相对较低,
与传统化石燃料相比具有较低的碳排放,有助于减少温室气体排放和气候变化。
除了作为能源资源,可燃冰还具有其他应用领域。
例如,可燃冰可以用作高效的储气体,用于调节能源供应和需求之间的平衡。此外,可燃冰中的水分子也可以用于淡化海水,解决淡水资源短缺问题。
南海有多少可燃冰?
根据相关专家的评估,我国的可燃冰资源主要集中在南海,其资源总量相当于650亿吨石油,可供我国使用130年,可以有效替代化石能源。南海的可燃冰资源主要集中在东沙、西沙和神狐等海域,但开采起来也还有难度。
可燃冰主要存在于深海和高海拔地区,开采环境极为恶劣。海底水深、压力高、温度低,加之海冰、海浪等自然条件的影响,增加了开采的复杂性。而且可燃冰是一种水合物,由水分子和天然气分子结合而成。在开采过程中,破坏水合物结构就会导致气体释放和水合物崩解,这会引发渗透和压力增加等问题。而且可燃冰开采可能对海洋生态系统和环境造成一定的影响,如底部沉积物的扰动、潜在的温室气体释放等。
目前,可燃冰的开采技术还相对不成熟。开采可燃冰需要采用先进的钻探、开采、提取和输送设备,才能有效地从海底或冰层中提取和分离出天然气。而我国目前正将开采设备更换为自己研发的设备,这无疑更加大了难度。
我国南海地区的可燃冰主要赋存于水深300米以下的海底,而进行海底开采需要克服海洋水压、黑暗视觉等特殊环境条件。在深海环境下,海洋水压随着水深的增加而增大,对开采设备和管道系统的耐压性提出了更高的要求。此外,深海环境下的光线非常有限,对机器设备操作和视觉观察都带来了困难。简而言之,我国南海的可燃冰资源虽然丰富,但短时间来看开采还面临着种种困难。
多久可以用?目前,可燃冰开采技术仍处于探索和试验阶段。虽然一些国家已经进行了试采和实验性开采,但在实现大规模商业化开采之前,还需要解决一系列技术和工程挑战。
关键技术领域包括提取和分离可燃冰中的天然气、水合物稳定性控制、深海设备的设计与制造、远程操控和自主导航等。同时,还需要制定完善的环境保护和监管政策,确保开采活动对海洋生态系统和环境的影响最小化。另外,经济可行性和市场需求也是决定大规模开采的重要因素。可燃冰的开采成本相对较高,需要进行全面的经济评估,确保开采活动具有可持续性和盈利性。市场对可燃冰的需求和价格也会对其开采的发展产生影响。
中海油研究院给出了一个循序渐进的时间表。预计将在2028年到2030年间建成试验区,初步形成产业规模。从这一点来看,我们至少可以在2030年实现小规模的开采和使用。至于后续的开发,则需要看市场表现再做决定。

02
下五洋采“冰”
可上九天揽月,可下五洋采“冰”——2017年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。这是我国首次实现海域可燃冰试采成功,是“中国理论”“中国技术”“中国装备”所凝结而成的突出成就。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。
从2017年5月10日起,源源不断的天然气从1200多米的深海底之下200多米的底层中开采上来,点燃了全球最大海上钻探平台“蓝鲸一号”的喷火装置。这是我国首次、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。
和人们熟悉的海底石油、海底天然气田相比,可燃冰要神秘得多。但这种由水和天然气在高压、低温情况下形成的类冰状结晶物质,却是标准的“高潜力”能源。
它燃烧值高——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。
它资源储量丰富——可燃冰广泛分布于全球大洋海域,以及陆地冻土层和极地下面。估算其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍。“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,对我国能源安全及经济发展也有着重要意义。”试采现场指挥部总指挥、广州海洋地质调查局局长叶建良说。
“蓝鲸1号”实现了中国在可燃冰开采领域“零”的突破,经受住12级强台风考验,累计采气60万立方米,创造了产气时长和总量的双世界纪录。
蓝鲸是地球上最大的动物,“蓝鲸1号”也是实打实的海上“巨无霸”。放眼望去,整个钻井平台长117米、宽92.7米、高118米,从船底到钻井架顶足足有37层楼高,7万吨排水量比“辽宁舰”航母的满载排水量还要大。更让人惊艳的是其作业能力,最大钻井深度15240米,比地球上最深的马里亚纳海沟还要深,电缆拉放长度达120万米,相当于从北京到上海的距离,代表了目前人类在海洋工程领域的最高水平。
与传统单钻塔平台相比,“蓝鲸1号”配置了高效的液压双钻塔和全球领先的DP3闭环动力管理系统,可提升30%作业效率,节省10%的燃料消耗。
“蓝鲸1号”先后荣获2014 World Oil 颁发的最佳钻井科技奖以及2016 OTC 最佳设计亮点奖。2015年5月,国务院总理李克强在巴西“中国装备制造业展览”上,参观了“蓝鲸1号”模型,为平台点赞。
“蓝鲸1号”拥有27354台设备,40000多根管路,50000多个MCC报验点,电缆拉放长度120万米。作为最先进一代超深水双钻塔半潜式钻井平台,该平台不仅在物理量上远超于其他项目,而且在设计建造过程中,克服了技术攻关、项目管理、全球采购、实际作业应用等诸多挑战。
中集来福士仅用9个月就完成了平台的设计任务,比标准设计周期缩短了3个月;首次使用100毫米NVF690超厚钢板,在全球率先成功完成裂纹尖端张开位移(CTOD)实验,使中集来福士成为全球唯一一家通过CTOD实验,并具有该类焊接生产能力的企业;在项目中首次运用“日清日结、日事日毕”的精益管理,提高生产进度15%。
2017年5月18日,在我国南海神狐海域作业的钻井平台“蓝鲸1号”首次实现了海域可燃冰试采。自此,中国成为全球领先掌握可燃冰试采技术的国家,这一突破对于促进我国能源安全保障,优化能源结构具有里程碑意义。
可燃冰的学名是天然气水合物,大多分布于陆地冻土区或距海面900到1200米的深海沉积物中,是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质,燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水,与石油、天然气相比,具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等优点。有专家估计,可燃冰仅海域储量就可供人类使用1000年,被公认为是石油、天然气的接替能源。
可燃冰具有巨大的经济价值和重要的战略意义,引起全球各主要资源国的高度关注。我国是可燃冰资源储量最多的国家之一,除了陆地冻土区外,整个南海的可燃冰地质资源量约为700亿吨油当量,远景资源储量可达上千亿吨油当量,开发前景十分广阔。
可燃冰试采项目作为实施国家能源战略的一个重点项目备受瞩目,但其勘探开发仍需要攻克巨大的技术障碍和环境障碍,如果技术不成熟,可能导致海底地质灾害、海底大量温室气体涌入大气等问题,引发环境危机。多年来,由中国地质调查局主导,在中国石油天然气集团公司等企业的支持下,中国在可燃冰的调研勘探、试开采技术验证等领域取得了丰硕成果。
“蓝鲸1号”在南海成功试采可燃冰,标志着我国在该领域取得了重大技术突破,为可燃冰的商业化开发铺路,将对我国能源结构产生重大影响,提高能源自给率,保障国家能源安全,同时缓解煤炭、石油等带来的环境污染问题,推动我国经济社会持续健康发展。
作为“蓝鲸1号”的姊妹钻井平台,“蓝鲸2号”的实力同样不容小觑。“蓝鲸2号”由中集来福士设计建造,长117米、宽92.7米、高118米,自重43725吨,有37层楼高,可以在全球95%的海域开展作业。
尽管“蓝鲸2号”与“蓝鲸1号”整体设计和概念设计基本相同,但“蓝鲸2号”的“内功”在以往基础上大大增强,建造工艺等方面实现重大创新突破。
“蓝鲸2号”也配备了世界先进的DP3动力定位系统,可通过收集底部8个推进器的转速、风向、风浪、海流等环境参数,进行精密科学的计算和分析,实时控制推进器的转速和方向,能确保平台在恶劣海况下岿然不动。
2019年,“蓝鲸2号”成功完成了DP3动力定位系统操作模式下的电力系统的闭环试验,实现了海洋工程能源及动力系统优化的重大突破,意味着中国在这一领域已经处于国际领先地位。

据测算,只有在原油价格稳定在每桶80美元以上时,可燃冰开采才有利可图。而近年来,国际原油价格一直在50-60美元左右徘徊,这无疑给可燃冰产业泼了一盆冷水。

从上世纪60年代首次发现可燃冰至今,人类对这种神奇物质的认识还很有限。尽管各国都在加紧研究,但要真正实现商业化开采,还有很长的路要走。环保与效益的平衡,技术与成本的权衡,供给与需求的博弈,都是摆在可燃冰面前的"大山"。但我们相信,随着科技的不断进步,

这些难题终会迎刃而解。

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