6月2日,国土资源部召开南海神狐海域天然气水合物试采成功新闻发布会,介绍了我国试采最新进展及取得的重大成果,并回答了记者有关天然气水合物开发等问题。
  本次海域天然气水合物的试采作业区位于珠海市东南320千米的神狐海域,开采的是水深1266
米海底以下203~277米的天然气水合物矿藏。试采安全评估和环境监测结果显示,钻井作业安全,海底地层稳定,大气和海水甲烷含量无异常变化。
  高度重视可燃冰开采的环境影响
  天然气水合物又称“可燃冰”。此前,一直有个别专家和学者以及社会各界的部分同志对可燃冰可能引发重大环境恶变表示担忧。有的人认为,如果开采方法不当,或引起甲烷气体泄漏造成严重的温室效应,或导致海底大型塌陷、滑坡、崩塌等地质灾害,引发地震、海啸等灾害。还有人认为,全球变暖或海面下降,将引起可燃冰分解并释放大量甲烷气体,产生大气污染,加剧全球温室效应,甚至导致生物大灭绝。
  事实并非如此。
  通过海洋可燃冰试采案例,我们可进一步了解到,当钻头抵达赋存于水深1000
米、1266米海底沉积物中的可燃冰时,井底大气压处于13~14个兆帕(130~140个大气压),需要采取深潜泵抽取降压技术,方可使可燃冰失压分解。而不是人们凭空想象的那样可燃冰一旦被钻探触及,立即引起降压分解甚至难于控制其流量。
  对于海底地层失衡出现塌陷等灾害,人们也不必过于担忧。其一,目前试采可燃冰的最大日产量仅3.5万立方米天然气,产气量很少,不会引起海底塌陷,滑坡、崩塌等地质灾害;其二,即使未来大规模开发,由于可燃冰储层厚度相对较小,产气周期长,海底地形变化的速度将非常缓慢,期间可通过填充二氧化碳气体,将其转化为二氧化碳水合物,从而占据可燃冰曾经赋存的空间,更好地维护海底沉积层的稳定。
  根据可燃冰地球化学调查结果,发现海底可燃冰受地质构造作用或深部热解气影响,导致温度升高时,出现可燃冰分解后天然气逃逸,主要呈现冷泉、泥火山、底劈构造等形式,但是在其逃逸过程中,会被与可燃冰有关的大量化学自养生物群落所吞噬,如细菌席、深海双壳类(包括贻贝、蛤类、管蠕虫、冰蠕虫等),甚至被海水氧化分解,几乎难以逃入距离海底500
米以上的海水范围内。这表明,在可燃冰开采过程中,即使有微量的甲烷泄漏,同样会被海底大量的化学自养生物群落所吞噬,使其难以逃入大气中。
  更重要的是,当前的钻井技术、固井技术、井控技术、完井技术、监测技术等已相对成熟,且不断发展。开采前进行细致的井场工程地质调查,制订科学的开采技术方案,优化设备最佳组合,完善安全保障措施等,都可以有效避免因工程重大事故导致甲烷气体泄漏。
  如今,我国通过长期的室内试采模拟实验,已自主研制了试采技术装备、工艺流程和防砂堵塞等关键技术,在环境监测方面则实现了多学科多手段环境评价、立体环境监测和井下原位实时测量技术。
  据了解,中国地质调查局自组织实施可燃冰调查以来,直到试采前后,一直进行环境监测与对此分析,未发现空气、海面、表层海水有甲烷污染。
  据介绍,中国地质调查局始终把环境保护放在突出位置,此次试采,充分考虑了各种环境风险因素,制订了全流程的科学、安全、环保施工方案,并在施工过程中严格遵守。试采前,开展了多个航次的环境基线调查,获取了海洋地质、海洋生物、海水化学等本底数据以及海底地层力学参数等。
  试采过程中,按照国际通用的环境管理体系、工艺安全风险管理等标准,采取严格的环境保护措施。利用大气、海水、海底和井下四位一体监测体系,对甲烷、二氧化碳等参数及海底沉降进行实时监测,与本底数据对比显示,甲烷等参数无异常变化,海底地形无变化,没有环境污染,未发生地质灾害。
  据介绍,试采结束后,还将继续进行全方位的立体环境监测,获取海洋环境参数,评价天然气水合物环境效应,为制订天然气水合物开采的环境保护方案提供科学依据。同时,围绕环境保护将进一步完善理论技术方法体系,为安全可控的资源开发创造条件;加强环境保护与安全生产技术研发,实现天然气水合物绿色开发。
  安全绿色开发可燃冰将造福人类
  另一个问题,全球气候变化与海平面上升能否引发海底可燃冰因环境失稳而大量泄漏?
  对于可燃冰,自然界可燃冰是在高压(3~30个兆帕)、低温(0℃~16℃)环境下,由天然气与水结合形成的似冰状物质。海底可燃冰主要赋存在陆坡水深800~3000米海底之下几米至500
米厚(最大约1000米厚)的沉积物中,海底表面极少存在。当海底之下的可燃冰储层温度升高,或压力降低时,可引起可燃冰分解产生甲烷。
  海水温度在垂直分布上大致分为3层,上层为混合层,由水面至水深50米,水层接近等温;中层为温度跃层,水深一般50~200米(个别达350米),水温随深度会急剧降低,温度梯度变化大;下层为冷水层,水深200米以下,水温随深度降低十分缓慢。水深200米以下(保守说法600米以下),其不同水深处的水温几乎长期保持相对稳定状态,表明不论太阳辐射能量和全球气候在昼夜、月度、年度甚至近百年如何变化,难于引起水深600米以下的水温变化。所以,即使全球变暖,其缓慢的温度升高,也难以影响到水深1000米及更深的海底表面温度升高,更难以引起海底之下可燃冰储层温度升高。
  据科学推测,如果现今地表冰体全部融化,则全球海平面将会上升80~90米,那么海底压力将会增大,更有助增加海底可燃冰的稳定性。
  假设地球现在马上进入新的冰期,海平面可能会降低100
多米,海底压力会有所减小,但在可燃冰分布区域的海底远远大于3
个兆帕(30个大气压),高压和低温环境完全满足可燃冰赋存条件,难以导致海底可燃冰环境失稳而大量泄漏。
  在当前试采和未来产业化开发进程中,只要我们高度重视环境问题,加强开采安全与环境评价,建立相应的动态监测、灾害预警和控制技术,可燃冰将成为可大规模开发利用的清洁能源,从而造福人类。我们要更多地关心和支持我国可燃冰开采关键技术攻关事业,推进可燃冰高效快速分解技术发展,不断突破大规模产业化生产利用技术难关,进一步提高产量、降低成本,加快产业化开发进程,为经济社会可持续发展、海洋生态文明建设提供有利保障!

6月2日,国土资源部召开南海神狐海域天然气水合物试采成功新闻发布会,介绍了我国海域天然气水合物试采最新进展及取得的重大成果,并回答了记者有关天然气水合物(俗称“可燃冰”)开发等问题。如何更好地开发天然气水合物这一新型能源,一直是社会关注的焦点——  我国可燃冰试采获得圆满成功  我国本次的试采作业区位于珠海市东南320千米的神狐海域,开采的是水深1266米海底以下203~277米的天然气水合物矿藏。  3月28日,第一口试采井开钻。从5月10日下午14时52分点火成功至5月26日,试采井连续产气16天,平均日产超过1万立方米。到5月18日上午10时,连续产气近8天,平均日产超过1.6万立方米,超额完成“日产万方、持续一周”的预定目标。国土资源部部长姜大明在现场宣布我国海域天然气水合物首次试采成功,中共中央、国务院发来贺电。  5月27日开始,按照施工方案开展温度、压力变化对储层、井底、井筒、气体流量等影响的科学测试研究工作。截至目前,已连续产气超过22天,平均日产8350立方米,气压气流稳定,井底状态良好。  试采安全评估和环境监测结果显示,钻井作业安全,海底地层稳定,大气和海水甲烷含量无异常变化。  自20世纪80年代以来,一些国家有计划地实施深海可燃冰战略性绿色能源调查,发现海底可燃冰资源潜力极其巨大。2011年美国能源部国家能源实验室《天然气水合物能源资源潜力》研究报告发布,全球可燃冰资源量相当于20万亿吨油当量,是当前已发现的煤、石油、天然气等常规化石能源碳总量的两倍。目前,结合我国调查最新结果,估算我国海域可燃冰资源量达800亿吨油当量。  为提前做好未来战略性资源开发利用的技术储备,2002年、2007年、2008年、2012年,美国、加拿大、日本等国家联合在加拿大的马更些三角洲、美国阿拉斯加等陆地冻土区进行可燃冰试采。  日本在总结陆地可燃冰试采经验的基础上,于2013年3月12日首次在其海域水深约1000米的海底进行可燃冰试采,利用深潜泵将井底从最初的13.5兆帕降低到4.5兆帕,致使可燃冰失压分解,在产生甲烷气体过程,由可燃冰分解水从储层中带出大量的砂子,堵塞了井壁网孔,迫使试采于3月18日终止,6天共产出天然气约12万立方米,平均日产天然气2万立方米;2017年5月4日,日本在其相同海域水深约1000米海底以下350米的含可燃冰储层,使用降压法和具有记忆功能的不锈钢防砂网(GeoFORM防砂系统)进行试采,又因出砂堵塞防砂系统于5月15日中止,共产出天然气约3.5万立方米。  高度重视可燃冰开采的环境影响  此前,一直有个别专家和学者以及社会各界的部分同志,对可燃冰可能引发重大环境恶变表示担忧。有的人认为,如果开采方法不当,或引起甲烷气体泄漏造成严重的温室效应,或导致海底大型塌陷、滑坡、崩塌等地质灾害,引发地震、海啸等灾害。还有人认为,全球变暖或海面下降,将引起可燃冰分解并释放大量甲烷气体,产生大气污染,加剧全球温室效应,甚至导致生物大灭绝。  事实并非如此。  通过海洋可燃冰试采案例,我们可进一步了解到,当钻头抵达赋存于水深1000米、1266米海底沉积物中的可燃冰时,井底大气压处于13~14个兆帕(130~140个大气压),需要采取深潜泵抽取降压技术,方可使可燃冰失压分解。而不是人们凭空想象的那样可燃冰一旦被钻探触及,立即引起降压分解甚至难于控制其流量。  对于海底地层失衡出现塌陷等灾害,人们也不必过于担忧。其一,目前试采可燃冰的最大日产量仅3.5万立方米天然气,产气量很少,不会引起海底塌陷,滑坡、崩塌等地质灾害;其二,即使未来大规模开发,由于可燃冰储层厚度相对较小,产气周期长,海底地形变化的速度将非常缓慢,期间可通过填充二氧化碳气体,将其转化为二氧化碳水合物,从而占据可燃冰曾经赋存的空间,更好地维护海底沉积层的稳定。  根据可燃冰地球化学调查结果,发现海底可燃冰受地质构造作用或深部热解气影响,导致温度升高时,出现可燃冰分解后天然气逃逸,主要呈现冷泉、泥火山、底劈构造等形式,但是在其逃逸过程中,会被与可燃冰有关的大量化学自养生物群落所吞噬,如细菌席、深海双壳类(包括贻贝、蛤类、管蠕虫、冰蠕虫等),甚至被海水氧化分解,几乎难以逃入距离海底500米以上的海水范围内。这表明,在可燃冰开采过程中,即使有微量的甲烷泄漏,同样会被海底大量的化学自养生物群落所吞噬,使其难以逃入大气中。  更重要的是,当前的钻井技术、固井技术、井控技术、完井技术、监测技术等已相对成熟,且不断发展。开采前进行细致的井场工程地质调查,制定科学的开采技术方案,优化设备最佳组合,完善安全保障措施等,都可以有效避免因工程重大事故导致甲烷气体泄漏。  如今,我国通过长期的室内试采模拟实验,已自主研制了试采技术装备、工艺流程和防砂堵塞等关键技术,在环境监测方面则实现了多学科多手段环境评价、立体环境监测和井下原位实时测量技术。  据了解,中国地质调查局自组织实施可燃冰调查以来,直到试采前后,一直进行环境监测与对此分析,未发现空气、海面、表层海水有甲烷污染。  据介绍,中国地质调查局始终把环境保护放在突出位置,此次试采,充分考虑了各种环境风险因素,制定了全流程的科学、安全、环保施工方案,并在施工过程中严格遵守。试采前,开展了多个航次的环境基线调查,获取了海洋地质、海洋生物、海水化学等本底数据以及海底地层力学参数等。  试采过程中,按照国际通用的环境管理体系、工艺安全风险管理等标准,采取严格的环境保护措施。利用大气、海水、海底和井下四位一体监测体系,对甲烷、二氧化碳等参数及海底沉降进行实时监测,与本底数据对比显示,甲烷等参数无异常变化,海底地形无变化,没有环境污染,未发生地质灾害。  据介绍,试采结束后,还将继续进行全方位的立体环境监测,,获取海洋环境参数,评价天然气水合物环境效应,为制定天然气水合物开采的环境保护方案提供科学依据。同时,围绕环境保护将进一步完善理论技术方法体系,为安全可控的资源开发创造条件;加强环境保护与安全生产技术研发,实现天然气水合物绿色开发。  安全绿色开发可燃冰将造福人类  另一个问题,全球气候变化与海平面上升能否引发海底可燃冰因环境失稳而大量泄漏?  对于可燃冰,自然界可燃冰是在高压(3~30个兆帕)、低温(0℃~16℃)环境下,由天然气与水结合形成的似冰状物质,海底可燃冰主要赋存在陆坡水深800~3000米海底之下几米至500米厚(最大约1000米厚)的沉积物中,海底表面极少存在。当海底之下的可燃冰储层温度升高,或压力降低时,可引起可燃冰分解产生甲烷。  海水温度在垂直分布上大致分为三个层,上层为混合层,由水面至水深50米,水层接近等温;中层为温度跃层,水深一般50~200米(个别达350米),水温随深度会急剧降低,温度梯度变化大;下层为冷水层,水深200米以下,水温随深度降低十分缓慢。水深200米以下(保守说法600米以下),其不同水深处的水温几乎长期保持相对稳定状态,表明不论太阳辐射能量和全球气候在昼夜、月度、年度甚至近百年如何变化,难于引起水深600米以下的水温变化。所以,即使全球变暖,其缓慢的温度升高,也难以影响到水深1000米及更深的海底表面温度升高,更难以引起海底之下可燃冰储层温度升高。  据科学推测,如果现今地表冰体全部融化,则全球海平面将会上升80~90米,那么海底压力将会增大,更有助增加海底可燃冰的稳定性。  假设地球现在马上进入新的冰期,海平面可能会降低100多米,海底压力会有所减小,但在可燃冰分布区域的海底远远大于3个兆帕(30个大气压),高压和低温环境完全满足可燃冰赋存条件,难以导致海底可燃冰环境失稳而大量泄漏。  在当前试采和未来商业开发进程中,只要我们高度重视环境问题,加强开采安全与环境评价,建立相应的动态监测、灾害预警和控制技术,可燃冰将成为可大规模开发利用的清洁能源,从而造福人类。我们要更多地关心和支持我国可燃冰开采关键技术攻关事业,推进可燃冰高效快速分解技术发展,不断突破大规模商业化生产利用技术难关,进一步提高产量、降低成本,加快商业化开发进程,为经济社会可持续发展、海洋生态文明建设提供有利保障!  (作者单位:中国地质调查局发展研究中心)

预计我国在2030年左右有望实现可燃冰商业化开发——中国领跑可燃冰开采

 

在人类日益为能源所困的今天,可燃冰的成功试采自然是万众瞩目。此次我国在全球范围内首次成功试开采,实现了六大技术体系二十项关键技术自主创新。但这仅是万里长征迈出关键性一步,未来要实现产业化和商业化开采,仍有长路要走——

 

6月9日,经济日报·中国经济网记者乘坐直升机从珠海起飞,在浩瀚的南海上空飞行一个半小时后,稳稳降落在一个屹立于海面的庞然大物上——“蓝鲸一号”钻井平台。

这是一座37层楼高的大家伙,是我国自主建造的目前世界最大作业水深、最深钻井深度的半潜式钻井平台。近来这里正吸引着全世界的目光,我国在这里成功实现了可燃冰的试开采。

可燃冰,简而言之,即可以燃烧的冰块,学名为“天然气水合物”,是由甲烷为主的有机分子被水分子包裹而成,其热值比石油高许多,燃烧后只生成二氧化碳和水,储量据称可供人类使用千年。

在人类日益为能源所困的今天,可燃冰的成功试采自然是万众瞩目。因此,5月18日,我国宣布试采可燃冰成功,成为全球首个海域可燃冰试采获得连续稳定气流的国家后,夸赞和质疑扑面而来。有人说,可燃冰开采没那么容易,环保是否过关得打个问号。还有人认为,开采成功后很快将产业化,资本市场上沾些边的股票随之一飞冲天。

记者此番前来,就是要一探究竟,我们可以安全环保地开采可燃冰吗?技术上我们能在全球实现领跑吗?产业化究竟还有多长的路要走?

从“蓝鲸一号”钻井平台往海中望去,蔚蓝的海面上波光粼粼,时不时有硕大的鱼跳跃出来。

可燃冰被誉为“未来的能源”。其能量密度非常高,同等条件下,可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出十倍。1立方米的可燃冰分解后可释放出164立方米的天然气。

但是,可燃冰开采难度之大也是业界公认的。可燃冰靠低温高压封存,如温度升高,水合物中的甲烷可能溢出;或者如冰块消融、压力回升,一旦控制不当,可能造成海底滑坡等地质灾害。

中国地质调查局总工程师严光生说,对于这两个难点,试采前就已经充分考虑、反复论证,部署了多个监测点实时监测,目前周边气体和海底地形都没有变化。

据了解,在试采前,中国地质调查局开展了10余个航次的环境基线调查,获取了海洋地质、海洋生物、海水化学等本底数据,以及海底地层力学参数等。在试采过程中,按照国际环境管理体系、工艺安全风险管理等标准,采取了严格的环境保护措施。

试采现场指挥部办公室副主任陆敬安说,试采过程中,通过大气、海水、海底和井下四位一体监测体系,对甲烷、二氧化碳等及海底沉降实行了实时监测。与本底数据对比显示,甲烷无异常变化,海底地形无变化,没有环境污染,未发生地质灾害。同时,我国第一台4500米作业级水下机器人“海马号”潜入海底,也没有发现海底地形变化和甲烷泄漏。

“蓝鲸一号”钻井平台长117米,宽度也有近百米。甲板很是开阔,试采现场指挥部办公室副主任谢文卫告诉记者,这个钻井平台配有双钻塔,可分别作业,井下环境监测仪,可实时监测数据,试采结束后,将一并取出。

陆敬安表示,试采结束后,还将继续进行全方位的立体环境监测,为制定天然气水合物开采的环境保护方案提供科学依据。

在“蓝鲸一号”钻井平台外,一个熊熊火炬耀眼地燃烧着。为安全起见,巨大的水幕把火炬和平台隔开。这个火炬燃烧的,就是从水深1266米海底以下200多米开采出来的天然气。

广州海洋局总工程师杨胜雄说,这是全球首次实现泥质粉砂型可燃冰的安全可控开采。这种类型的可燃冰,资源量占全球90%以上,开发难度最大。

据介绍,此次试采中我国实现了六大技术体系二十项关键技术自主创新。第一,防砂技术3项。包括“地层流体抽取”、未成岩超细储层防砂和天然气水合物二次生成预防技术。第二,储层改造技术3项。包括储层快速精细评价、产能动态评价等技术。第三,钻井和完井技术3项。包括窄密度窗口平衡钻井、井口稳定性增强和井中测试系统集成技术。第四,勘查技术4项。包括4500米级无人遥控潜水器探测、保压取样、海洋高分辨率地震探测和海洋可控源电磁探测技术等。

目前,不少大国在可燃冰领域开展角逐。其中,美国5月12日宣布,正在墨西哥湾开展可燃冰开采研究。2013年,日本在南海海槽开展了海上试采,但因出砂等技术问题失败。2017年4月份日本在同一海域第二次试采,5月15日再次因出砂问题中止产气。

有关专家表示,可燃冰是未来全球能源发展的战略制高点,我们在全球率先试采成功,实现了在这一领域的领跑而不是跟随。

可燃冰在全球主要分布在两类地区:一是水深300米至3000米的海底;二是陆上冻土区,尤其是南北极冻土区。有预测显示,全球天然气水合物资源量相当于21万亿吨油当量。

试采现场指挥部办公室主任邱海峻表示,我国海域天然气水合物资源量约800亿吨油当量。通过重点地区普查,已经圈定11个有利远景区,19个成矿区带。经过钻探验证圈定了两个千亿方级的矿藏。

有关专家表示,此次我国在全球范围内实现首次成功试开采,仅是万里长征迈出关键性一步,未来要实现产业化和商业化开采,仍有长路要走。

邱海峻表示,今后将围绕加快推进产业化进程的目标,争取神狐海域试采成果最大化。同时,继续加大天然气水合物资源调查力度,开展重点目标区的详查,提供2个至4个大型资源基地,为推进产业化奠定资源基础。此外,开展不同类型天然气水合物试采,把加强环境保护放在突出位置。

他表示,基于中国可燃冰调查研究和技术储备的现状,预计我国在2030年左右有望实现可燃冰的商业化开采。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注