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  • “可燃冰”开采

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    简述/“可燃冰”开采 编辑

      日前,国土资源部召开新闻发布会,宣布我国在青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获天然气水合物(俗称“可燃冰”)实物样品,成为世界上第一次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家。

    作为“后石油时代”的重要替代能源,在永久冻土区成功获取“可燃冰”,不少国人为之欢欣鼓舞。然而也有人对“可燃冰” 的开采利用提出质疑和警告,认为一旦开采不当,将会对环境造成严重后果。那么,到底如何安全、有效地开采“可燃冰”呢?10月28日,本报记者采访了国土资源部、中国地质调查局和中国地质科学院有关专家。

    环境问题成“瓶颈”/“可燃冰”开采 编辑

      天然气水合物赋存于海底沉积物和陆地冻土带中,是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的。在标准状况下,1单位体积的天然气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体。“天然气水合物藏的开采会改变天然气水合物赖以赋存的温度、压力条件,引起天然气水合物的分解,因此,在‘可燃冰’的开采过程中如果不能有效地实现对温压条件的控制,就可能产生一系列环境问题,如温室效应的加剧、海洋生态的变化以及海底滑塌事件等。”国土资源部总工程师、中国地质调查局副局长张洪涛说。

      张洪涛介绍,“一方面,全球天然气水合物中蕴含的甲烷量约是大气圈中的3000倍;另一方面,天然气水合物分解产生的甲烷进入大气的量即使只有大气甲烷总量的0.5%,仍会明显加速全球变暖的进程。因此,天然气水合物开采过程中如果不能很好地对甲烷气体进行控制,就必然会加剧全球温室效应。”

      除温室效应外,海洋环境中的天然气水合物开采还会带来更多问题。张洪涛举例说:“甲烷气体如果大量排入海水中,其氧化作用会消耗海水中大量的氧气,对海洋微生物生长发育带来危害;如果进入海水中的甲烷量特别大,还可能造成海水汽化和海啸等,危害海面作业甚至海域航空作业。”

      此外,天然气水合物在开采过程中还会分解产生大量的水,释放岩层孔隙空间,使其赋存区地层发生固结性变差,引发海底滑塌等地质灾变。“近年来研究发现,因海底天然气水合物分解而导致陆坡区稳定性降低是海底滑塌事件产生的重要原因。”张洪涛介绍说。

    仍处于科学勘探阶段/“可燃冰”开采 编辑

      作为21世纪极具商业开发前景的新型战略资源,“可燃冰”成为许多国家和部分国际组织关注的热点,但是目前全世界对“可燃冰”的研究大都处于科学勘探层面,尚未进入实质性商业开发阶段。目前的主流预测是:在2020年前后能实现陆上冻土区天然气水合物的商业性开发,2030年—2050年有望实现海底天然气水合物的商业性开发。

      “2002年春,美国、日本、加拿大、德国、印度5国合作,对加拿大麦肯齐冻土区Mallik—5L—38井的天然气水合物进行了试验性开发,通过注入80摄氏度的钻探泥浆,成功从1200米深的水合物层中分理出甲烷气体,同时进行减压法实验也获得了成功。由此,天然气水合物进入到开发利用阶段。”中国地质科学院矿产资源研究所研究员祝有海介绍。

      我国对天然气水合物的调查研究起步较晚。祝有海回忆:“20世纪80年代初,仅有少数研究人员关注国际天然气水合物的研究进展,并将有关情况介绍到国内;上世纪90年代末期才进入快速发展时期;特别是进入21世纪,国家加快推进天然气水合物调查研究的进程,经过近十年努力,在海域和陆域先后钻获天然气水合物实物样品。”

    找不到理想开采方法不能大量开采/“可燃冰”开采 编辑

      考虑到“可燃冰”开发不当可能引发的环境地质灾害,世界各国均采取了谨慎的态度和明智的做法——在没有找到理想的开采方法解决对自然界环境的影响之前,不能像常规一次性矿产资源那样大量开采。

      祝有海向记者分别列举了传统的和新型的天然气水合物开采方法。“作为天然气水合物传统开采方法中最有前景的一种技术,减压开采法通过降低压力促使天然气水合物分解。此法成本较低,适合大面积开采,尤其适用于存在下伏游离气层的天然气水合物藏的开采。但它对天然气水合物藏的性质有特殊要求——只有位于温压平衡边界附近时,减压开采法才具有经济可行性。”对于日本研究者提出的“二氧化碳置换开采法”,祝有海解释说,其依据的仍是天然气水合物稳定带的压力条件。“在一定温度下,天然气水合物保持稳定需要的压力比二氧化碳水合物更高,因此在特定压力范围内,天然气水合物会分解,而二氧化碳水合物则易于形成并保持稳定。此时向天然气水合物藏内注入二氧化碳气体,就可能与天然气水合物分解出的水生成二氧化碳水合物——这种作用释放出的热量可使天然气水合物的分解反应得以持续进行。”

      此外,还有热激发开采法、化学试剂注入开采法、固体开采法等方法。这些方法的可行性和效果仍需要在今后的实践中进行检验和加以完善。

      与发达国家相比,我国在可燃冰开发利用的“起跑”阶段落后了一大步。张洪涛表示,虽然追赶的难度很大,但在为国家找到未来接续能源的紧迫使命感下,中国的地质工作者有责任缩短与发达国家的差距。“如果说过去的10年,我们完成了一个‘有没有’的问题,那么今后10年,我们要解决的是‘有多少’以及首采地段和方法的问题——这些能够顺利完成,我国的可燃冰开发利用就有条件进入商业市场了。”

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