今天,5月18日,国土资源部发布消息,中国首次海域天然气水合物(可燃冰)试采成功。
根据国土资源部中国地质调查局消息,自5月10日起,该局从水深1266米海底以下的203-277米可燃冰矿藏开采出天然气。截至5月18日10时,此次试采最高产量达3.5万立方米/天,平均日产超过1万立方米,其中甲烷含量最高达99.5%。因在试开采中连续7天19小时获得稳定产气,中国,成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家,走在了世界前列。有媒体称,人类能源格局翻开了新的篇章。5月18日这个日子,非常可能会被写入中国能源发展史。

可燃冰主要成分是甲烷与水分子,是天然气和水在低温、高压条件下形成的一种白色或灰色固体结晶物质,因其形似冰块,故称可燃冰,还被俗称为“固体瓦斯”或“气冰”。不过,它的大名叫:天然气水合物。
可燃冰热量很高:1立方米的可燃冰可以释放出164立方米的天然气和0.8立方米的水;非常清洁:燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水,且二氧化硫的产生量极低;储量很高:可能储量相当于全球已知煤、石油和天然气总储量的2倍,足够人类使用上千年。
中国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带。其中,中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量,约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。我国海域的可燃冰资源量,按照官方预测已经达到800亿吨油的当量,非常具有潜力,是短期内可以接替常规油气资源的一种清洁能源!可以想象,如果可燃冰可以被开发利用的话,那将对中国能源乃至世界能源市场产生何种影响。
其实人类对可燃冰的认识,已近百年之久,只是至今没有大规模利用。那么,这么好的能源,为什么一直没有开发利用呢?一个字——难!
因绝大部分埋藏于海底,所以可燃冰开采难度十分巨大。
一是可燃冰的不稳定性。海域的天然气水合物大多赋存于距海面900米~1200米处,埋藏在海床0米~300米的深度。甲烷在寒冷、黑暗的条件下,以冰一样的状态存在。在采样时,要改变它的物理状态,很容易就使其融化。
二是海底的压力。海底压力非常大,对采样机、钻机等设备材料的耐压性、密封性以及传感器精密程度的要求都很高。
三是环境影响不明。可燃冰从固体状态变成天然气和水的状态时,体积比例是1∶164。这一突然变化的过程使空间体积瞬间增大,就会带来很大压力,对环境甚至是地质灾害的影响不明,这种突然的变化是否会带来海底海啸、海底滑坡、泥石流和微地震等,且环境变化是否可控都是疑问。
早在2007年,我国就首次在神狐海域钻获可燃冰实物样品,证明南海可燃冰资源远景良好。但由于大规模钻探海底“可燃冰”很可能使海床不稳定,对海底管道和通讯电缆造成破坏。水合物分解产生的天然气甚至可能因此喷出海面,这不仅会对船舶造成危险,甚至可能引发强烈温室效应。因此其开发始终未能广泛推进。
可以看出,天然气水合物的试开采一直是一项世界性难题,事实上中国并不是第一个进行这一尝试的国家。已有超过30个国家和地区在进行“可燃冰”的研究与调查勘探,而早在2013年时,日本就曾经尝试开采可燃冰。当时虽然他们成功开采产气,但6天之后,由于泥沙堵住了钻井通道,他们的试采被迫停止,最终他们在6天的时间里从可燃冰中提取了12万方的天然气。
而根据外媒的报道,就在今年5月4日,日本人重新开始了第二次尝试,并于当日再次成功产气。但这次尝试在5月15日再次被迫中断,原因同样是钻井通道一直有泥沙灌入,不断干扰开采工作。最终他们在12天的时间里从开采的可燃冰中仅提取了3.5万方的天然气。
据了解,此次中国的试采,科学家们利用了“降压法”,将海底原本稳定的压力降低,从而打破了天然气水合物储层的成藏条件,之后再将分散在类似海绵空隙中一样的可燃冰聚集,利用中国自主研发的一套水、沙、气分离核心技术最终将天然气取出。今天我们不仅总共挖出12万方的可燃冰,已经打破了日本的纪录,更是实现了日均稳定产气超过一万方,而且已经持续超过一周连续产气。持续稳定产气,这一意义更为重大。
不过,虽然试采成功,但正如党中央国务院的贺电所说:“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。”
据估算,全球海底可燃冰的甲烷总量大约是地球大气中甲烷总量的3000倍,如果开采不慎导致甲烷气体的大量泄漏,将可能引发强烈的温室效应。如何安全地发开,防止甲烷气体造成对气候的损害,仍然是一个核心问题。
而且,目前国内可燃冰开发和商业进程还较弱,形成完备的产业链仍需要较长的路程。根据日本有关机构的估算,从海底的可燃冰中提取天然气的成本是美国天然气价格的5-15倍,可燃冰距离商业开发可能还比较远。
也有国内专业人士表示,目前宣传资料中无论是钻井技术和采气技术都是常规技术,钻井船也是常规深海钻井船,并不是为开采可燃冰特造的专用船,也没有对开采可燃冰有特殊的技术设备和开采可燃冰专用装置。而且,不仅要有特殊开采技术,更重要的是要有特殊的生态保护技术。随着人类的开采活动,可燃冰开采层及周围的温度一定会上升。当温度高于冰的熔点时,可燃冰就是真正的水合物了,其中的绝大部分甲烷气体就不会顺着我们常规采油的管道往外流,它可以不受限制的四处溢出。如果出现大面积海底甲烷气溢出,就会是生态灾难。因此可燃冰开采的真正技术难度不是如何能把气开采出来,而是开采气的同时不使温度升高,不使甲烷气从海底溢出。虽然此次试采成功,但能否用这种方式大规模开采还需要更详细的论证。
国土资源部中国地质调查局副局长李金发表示,在2030年以前,具有最大潜力的天然气水合物资源将会得到商业性开发利用。离现在还有10多年的时间,愿我们的开发技术取得新的突破,早日把各种难点攻克,让可燃冰商业化开化早日成为现实。
1998年
国土资源部成立后开展了国土资源大调查,进行了天然气水合物面上的调查和机理的研究;
2002年
天然气水合物被正式列入国家计划,正式启动了可燃冰资源调查与研究专项,圈出南海北部7个远景区共19个成矿区带。
2005年4月14日
中国官方宣布发现世界上规模最大的可燃冰分布区,其面积约为430平方公里。
2007年5月
中国成为继美国、日本、印度之后第四个成功在海底钻到了天然气水合物样品的国家;
2009年
中国在陆域永久冻土区祁连山钻探获得实物样品;
2013年
在我国珠江口盆地东部海域发现超千亿方级可燃冰物矿藏,中国在南海北部陆坡再次钻探获得新类型的水合物实物样品;
2015年
神狐海域再次发现超千亿方级可燃冰,而且矿藏分布广、厚度大、饱和度高;
2016年
中国使用自主研制的“海马”号4500米级无人遥控潜水器,在南海珠江口盆地西部海域首次发现了海底规模空前的活动性“冷泉”,活动的区域约350平方公里,并成功获取了可燃冰样品。
2017年
中国吉林大学宣布,成功研发了国内外首创的具有自主知识产权的可燃冰冷钻热采关键技术。在海拔4000公尺的青海省木里盆地,科研团队利用该技术首次钻获陆地可燃冰实物样品,并成功实现了陆地可燃冰试开采,打破了国外水合物钻探取样技术的垄断。
2017年5月18日
中国成为了全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。
附
中共中央、国务院对海域天然气水合物试采成功的贺电
国土资源部、中国地质调查局并参加海域天然气水合物试采任务的各参研参试单位和全体同志:
在海域天然气水合物试采成功之际,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,表示热烈的祝贺!
天然气水合物是资源量丰富的高效清洁能源,是未来全球能源发展的战略制高点。经过近20年不懈努力,我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新,实现了历史性突破。这是在以习近平同志为核心的党中央领导下,落实新发展理念,实施创新驱动发展战略,发挥我国社会主义制度可以集中力量办大事的政治优势,在掌握深海进入、深海探测、深海开发等关键技术方面取得的重大成果,是中国人民勇攀世界科技高峰的又一标志性成就,对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。
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。希望你们紧密团结在以习近平同志为核心的党中央周围,深入学习贯彻习近平总书记系列重要讲话精神特别是关于向地球深部进军的重要指示精神,依靠科技进步,保护海洋生态,促进天然气水合物勘查开采产业化进程,为推进绿色发展、保障国家能源安全作出新的更大贡献,为实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦再立新功!
中共中央
国务院
2017年5月18日

