2018年1月12日,由中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、國(guó)際能源署(IEA)、聯(lián)合國(guó)項(xiàng)目事務(wù)署(UNOPS)指導(dǎo),中國(guó)能源研究會(huì)分布式能源專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)能源網(wǎng)等聯(lián)合主辦,國(guó)家電網(wǎng)公司、漢能控股集團(tuán)等協(xié)辦的"2018未來能源大會(huì)"在北京隆重召開。中國(guó)石油大學(xué)(華東)原副校長(zhǎng)方華燦先生作致辭演講。
以下內(nèi)容根據(jù)演講實(shí)錄整理摘編:
方華燦:各位領(lǐng)導(dǎo),各位來賓,我今天給大家匯報(bào)的題目,是可燃冰及其海上開采的技術(shù)和裝備。
我匯報(bào)的主要內(nèi)容有5個(gè),第一個(gè),可燃冰的主要特點(diǎn)。第二個(gè)就是它資源儲(chǔ)量和分布。第三個(gè),我們?cè)嚥傻募夹g(shù)和裝備。第四個(gè)是四項(xiàng)挑戰(zhàn)。第五個(gè)是四個(gè)戰(zhàn)略意義。
去年5月18號(hào),國(guó)土資源部的姜大明部長(zhǎng)宣布,我們國(guó)家在南海天然氣水合物試采成功,標(biāo)志著我們國(guó)家已經(jīng)成為在全世界第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域里面可燃冰試開采當(dāng)中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國(guó)家。黨中央發(fā)來賀電,給出高度的評(píng)價(jià),中國(guó)人民勇攀世界高峰又一個(gè)標(biāo)志性的成就,對(duì)推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命具有重要而深遠(yuǎn)的影響。這是黨中央和國(guó)務(wù)院的評(píng)價(jià)。
這一次試采的地方是距離香港285公里,如果從珠海坐直升飛機(jī)的話,90分鐘,一個(gè)半小時(shí)就可以到達(dá)。這次的可燃冰是在水深1266米,在海底下是200米到277米,是整個(gè)這個(gè)礦藏的厚度。面積128平方公里,資源儲(chǔ)量1500億立方米,相當(dāng)于1.5億噸石油儲(chǔ)量,在神狐海域有11個(gè)礦井。
下面講第一個(gè)問題,可燃冰??扇急V產(chǎn)的主要特點(diǎn):可燃冰它的學(xué)名叫天然氣水合物,為什么管它叫可燃冰呢?第一是它一點(diǎn)就能著,第二個(gè),它里面的化學(xué)成分是甲烷和水,所以它又跟冰不同,冰你點(diǎn)它不著,冰里面沒有甲烷,所以我們叫類冰狀的結(jié)晶物質(zhì),因?yàn)樗惐?,又可以點(diǎn)著,所以我們俗名叫可燃冰。
可燃冰分海上可燃冰,陸地可燃冰,海上的可燃冰因?yàn)槲覀円蟮蜏馗邏海畋仨氁笥?00米,因?yàn)槟阋〉脑拤毫Σ粔颉T酵5兹囟嚷?,所以往海底越深也不行,溫度太高了。所以一般是在海底以下底?00米到800米,頂層就是由幾米到100米。如果我們海底有甲烷氣,從斷層里面溢出來,它在合適的壓力和溫度之下,就形成可燃冰的礦藏。
陸地一般可燃冰的礦藏是在有凍土的上面或者下面,這個(gè)由于微生物在底層里面的作用,所以它就產(chǎn)生出來甲烷氣,在適合的低溫、適合的壓力下就成為可燃冰礦藏。
第一個(gè)特點(diǎn),能量密度比較高,可燃冰可以說是一個(gè)能量塊,它體積很小,但是能量很大。它比天然氣、煤炭、燃油、液化天然氣能量密度都要大。天然氣跟可燃冰來比較,一個(gè)立方米的可燃冰分解出來164立方米的天然氣,并不等于說它的熱能值是天然氣的163倍,為什么呢?因?yàn)樗诜纸獬黾淄榈臅r(shí)候要吸收大量的熱,是靠能量。所以這樣的話就要把損耗能量刨除,最后它的熱值就是70到200MJ,單位體積的能量,叫做體積能量密度是70到200,而天然氣是35到40,所以它是天然氣的2到5倍。跟液化天然氣比較,液化天然氣雖然一個(gè)立方米釋放出600立方米的天然氣,但是它也不是天然氣能量的600倍,因?yàn)樗彩且拇罅康哪芰?。所以?shí)際上液化天然氣它的質(zhì)量能量密度,就是單位一公斤它的能量是50個(gè)MJ,可燃冰如果是質(zhì)量能量密度的話,一公斤是56個(gè)MJ,比它略微高一點(diǎn)。
93號(hào)汽油是46個(gè)MJ,液化天然氣比它高一點(diǎn),可燃冰也比它高一點(diǎn)。煤不用說了,是10倍。這是第一個(gè)特點(diǎn),能量密度高。
第二個(gè)特點(diǎn),它是屬于綠色清潔環(huán)保的能源??扇急鼮槭裁磳儆诰G色清潔能源呢?它如果燃燒的話,它燃燒以后只產(chǎn)生水和二氧化碳,沒有氮和硫的氧化物。天然氣也是綠色能源,還有核能也是綠色能源,但是可燃冰跟它相比,核能有安全隱患,這個(gè)不如它。跟天然氣相比,天然氣的儲(chǔ)量不如它,它的儲(chǔ)量比天然氣多很多。
第三個(gè)特點(diǎn),它屬于可再生能源。可再生能源的定義,凡是來源于植物、動(dòng)物、微生物,除了礦石燃料以外的能源都叫可再生能源。上午中科院院士也提了,凡是生物質(zhì)的能源都是可再生能源,如果按這個(gè)定義來說,我們?nèi)澜缛×?44個(gè)可燃冰的樣本進(jìn)行測(cè)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,天然氣都是由微生物分解有機(jī)質(zhì)所生成的甲烷氣體,所以它是屬于生物質(zhì)能源,因此屬于可再生能源。
第四個(gè)特點(diǎn),礦藏儲(chǔ)量豐富。根據(jù)全球來統(tǒng)計(jì),包括陸地凍土層、極地下層,將近2100萬(wàn)億立方米。
第二個(gè)問題,講可燃冰資源的儲(chǔ)量和分布??扇急膬?chǔ)量非常豐富,在全球可燃冰的資源量大約是20萬(wàn)億噸油當(dāng)量,相當(dāng)于目前已經(jīng)探明的煤炭、石油、天然氣總含碳量的兩倍,是常規(guī)的天然氣地質(zhì)資源量的50倍。所以為什么說它儲(chǔ)量非常豐富啊,科學(xué)家認(rèn)為,它可以供人類使用一千年,由此可以看到,可燃冰的資源儲(chǔ)量是非常的豐富。
看看我們中國(guó)的情況,我們國(guó)家大體上是這樣的,總資源量是1000億噸油當(dāng)量,相當(dāng)于常規(guī)天然氣已經(jīng)探明儲(chǔ)量的2.8倍,科學(xué)家們估計(jì),可以供我國(guó)500年以上消費(fèi)。從陸地上來看,主要分布在青藏高原,我們?cè)?009年6月,在世界上首次發(fā)現(xiàn)了中低緯度可燃冰的礦藏,2016年,在青南藏北又選了9個(gè)地區(qū)的勘探,其中找到了350億噸的標(biāo)準(zhǔn)油當(dāng)量陸地上的可燃冰。
我們國(guó)家海上可燃冰的資源量怎么樣,海上也十分豐富,744億噸油當(dāng)量,加上陸地上探明的350億噸油當(dāng)量,加起來就是1000億噸。目前我們探明可開采石油儲(chǔ)量的60多億噸的16倍。海上我們目前可燃冰的資源達(dá)到186億噸油當(dāng)量,相當(dāng)于南海深水勘探已經(jīng)探明的油氣儲(chǔ)量的6倍,達(dá)到了陸上石油資源總量的50%。
我們國(guó)家可燃冰資源的分布,陸地上青藏高原在東北稍微有一點(diǎn),東海有,南海北部,包括西沙、瓊東南、南沙群島。
第三個(gè)問題,試采可燃冰的技術(shù)和裝備。
我們這次在神狐海域的可燃冰儲(chǔ)藏是泥質(zhì)粉砂的礦藏,因此我們這次開采不僅對(duì)我們國(guó)家有重要意義,對(duì)全世界都有戰(zhàn)略意義。我們這次進(jìn)行試采泥質(zhì)粉砂型的可燃冰礦藏,因?yàn)槿澜缍紱]有成熟的經(jīng)驗(yàn)和方法,我們就是摸著石頭過河。這次摸索出來的技術(shù)方案,理論裝備,都是叫中國(guó)方案、中國(guó)技術(shù)、中國(guó)裝備,因?yàn)槲覀兪歉鶕?jù)我們的技術(shù)摸索出來的。
先說中國(guó)方案,這個(gè)方案指的是工程方案,就是你如何把海底深處的可燃冰里面的甲烷氣體分解出來,這是一個(gè)工程。分解出來之后,你如何把它開采到水面上,這就叫做可燃冰試采的工程。如何做?這就是方案。當(dāng)然這包括很多方面,中國(guó)方案最主要的一個(gè)是用控制減壓法來把甲烷氣分解出來。再一個(gè)用水力降低的方法。泥沙跟水合物混在一起的礦藏,在上面鉆孔,那就是豆腐上打鐵,技術(shù)非常難,要解決一系列的技術(shù)難題。
我們這個(gè)方案里面可以用原理圖來說明一下,我們用控制減壓法,這個(gè)地方是我們可燃冰的礦藏,上面是水面了,我們?cè)趺礃鱼@這么一口井,要穿過海底一段,穿過礦藏,再向下延伸一點(diǎn),水就到這里面,這樣壓力很大。我們用一個(gè)潛水泵,把水抽出去,水位就降低了,對(duì)礦藏的壓力就降低了,降低到臨界值的時(shí)候?qū)⒓淄榉纸獬鰜恚盟Ω羁p法就進(jìn)來了,水氣往上走,我們從這里可以收集甲烷氣體,抽出來的水從這里走,這就是我們創(chuàng)新的控制減壓法,用這個(gè)方案來分解和采出甲烷氣體。
水力割縫法,就是沿著這個(gè)井的深度,在礦藏上面,每隔一米半左右,用水力噴射,沿著徑向方向,用高壓水流噴射,這樣就有利于甲烷氣體出來。
中國(guó)技術(shù)就是為了解決分解出來,采出來,我們有一系列的問題,鉆井、完井、測(cè)井、采氣等等,我們一共有十幾項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),第一個(gè)是防砂技術(shù),我們?cè)谕昃臅r(shí)候做好了防砂工藝,因此解決了防砂技術(shù)問題。
再舉一個(gè)例子,內(nèi)波災(zāi)害的報(bào)警信息技術(shù),南海里特有的內(nèi)波,內(nèi)波管它叫看不見的波,它不是在水面上的波浪,它在水里面,但是它一到的時(shí)候,垂直方向的位移非常大,所以對(duì)水下各種設(shè)施危害非常嚴(yán)重。我們經(jīng)過這次研究能夠做到,提前6小時(shí)把預(yù)警信息發(fā)送到安全平臺(tái)上,這樣就可以防止內(nèi)波的災(zāi)害,這都是一個(gè)創(chuàng)新。
中國(guó)裝備。這最核心的就是藍(lán)鯨一號(hào)鉆井平臺(tái),它是目前世界上最大的,鉆井深度及水深最深的一個(gè)鉆井工作平臺(tái)。藍(lán)鯨一號(hào)有很多的創(chuàng)新,比如說它用的鋼板,100毫米的超厚鋼板,60毫米的鋼板已經(jīng)是叫特厚鋼板了,它是100毫米,用了43000噸,北京的鳥巢結(jié)構(gòu)鋼是42000噸,比它還多1000噸。它用的高壓泥漿管線,耐高壓、耐腐蝕。它有雙鉆井井架,提高鉆井效率30%。
藍(lán)鯨一號(hào)是2月做出來的,緊跟著我們又有藍(lán)鯨二號(hào),去年8月出廠。一搜藍(lán)鯨一號(hào)或者二號(hào),造價(jià)大約是5到8億美元,相當(dāng)于一個(gè)輕型航母,所以叫深海航母。
第四個(gè)問題,可燃冰開采的四項(xiàng)挑戰(zhàn)。對(duì)可燃冰來講挑戰(zhàn)有四個(gè),第一個(gè),就是豆腐上打鐵,技術(shù)很難。雖進(jìn)行試采成功了,但離商業(yè)化還很遠(yuǎn),怎么高效而且經(jīng)濟(jì),還要下很大的工夫。
第二,成本很高。根據(jù)美國(guó)能源部公開的資料,200美元可燃冰分解出來的天然氣一個(gè)立方米,因?yàn)槭?64立方米,所以相當(dāng)于一個(gè)立方米的成本超過了一美元以上。目前中國(guó)的商業(yè)化天然氣北京一個(gè)立方米5元,上海是2.5元。
第三,風(fēng)險(xiǎn)很大。如果整個(gè)礦藏可燃冰一下汽化,整個(gè)變成氣了,這下海底就被破壞了,就要塌陷,所有上面的各種設(shè)施都要?dú)У簟_@是一方面風(fēng)險(xiǎn)。第二方面風(fēng)險(xiǎn)就是泄露,天然氣泄露的話,是大氣層的300倍,所以很少一點(diǎn)就很嚴(yán)重。它燃燒以后產(chǎn)生二氧化碳,這樣對(duì)全球變暖也是起很重要的影響。
第四,投入大。目前全球只有美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)、中國(guó)、印度、德國(guó)、新西蘭國(guó)家撥款制定研究計(jì)劃開展研究,其中美國(guó)和日本每年投資額只有10億、6億,這樣不利于可燃冰開采的發(fā)展。
第五,可燃冰開采的戰(zhàn)略意義。
第一,從政治來看,有利于和海域周邊鄰國(guó)的外交事務(wù)。如果我們可燃冰商業(yè)化以后,我們就有了實(shí)力開發(fā)海域里面的南海、東海的可燃冰。這對(duì)解決東海、南海的爭(zhēng)端是非常有利的,這是個(gè)政治問題。因?yàn)槲覀冇辛诉@個(gè)實(shí)力,鄰國(guó)沒有,他就得想辦法跟咱們合作,才能分一杯羹。這樣我們倡導(dǎo)的合作開發(fā),才有可能成為大戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)。
第二能源方面,有利于天然氣供給的安全保障。2016年是5億噸石油,自己生產(chǎn)能力是2億噸,對(duì)外依存度是60%,最新的2017年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),到2017年的11月份,我們國(guó)家產(chǎn)油1.8億噸,降幅4.1%,12月17號(hào),進(jìn)口的燃油達(dá)到3.9億噸,所以2017年的11月底統(tǒng)計(jì),我們的依存度達(dá)到68%,這個(gè)對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)制約很大。一方面我們要考慮石油來源地多元化,從中東、俄羅斯、非洲很多的地方買油,另外一方面,買油之后還要保證運(yùn)輸、安全、暢通,所以這樣就需要建設(shè)強(qiáng)大的海軍,開辟境外的港口,和海運(yùn)沿岸國(guó)家保持良好的關(guān)系。所以我們過去耗費(fèi)了大量的外交資源,一旦我們有實(shí)力,商業(yè)化開采可燃冰,這樣我們進(jìn)口石油的數(shù)量、節(jié)奏、供應(yīng)方,都可以隨時(shí)調(diào)節(jié),可以說是全盤皆活,游刃有余。那時(shí)候我們國(guó)家石油、天然氣的問題就可以更好的解決。
第三個(gè)戰(zhàn)略意義,就是制造方面,我們有利于打造中國(guó)制造的一張新的名片,這次我們藍(lán)鯨一號(hào)跟藍(lán)鯨二號(hào)鉆井平臺(tái)出來,鉆井深度是世界最深的,達(dá)到15240米,工作水深是世界最深的,達(dá)到3658米,這樣一個(gè)最大的、最深的鉆井平臺(tái),世界上第七代鉆井平臺(tái),使我們藍(lán)鯨一號(hào)將會(huì)錦上添花,給出一個(gè)新的中國(guó)制造名片。
第四個(gè)戰(zhàn)略意義,商業(yè)方面有利于獲得部分全球能源的定價(jià)權(quán)?,F(xiàn)在全球有三個(gè)原油期貨交易中心,一個(gè)英國(guó)倫敦,一個(gè)美國(guó)紐約,一個(gè)在新加坡,就是酸性原油的期貨交易中心,前兩個(gè)紐約、英國(guó),這是金融中心,新加坡因?yàn)槎笫刂R六甲海峽,中東原油經(jīng)過東亞國(guó)家,必經(jīng)那里,所以他可以坐地喊價(jià)。我們2014年底,國(guó)際能源期貨交易中心建立起來,預(yù)計(jì)是2017年底開始進(jìn)行交易。如果我們可燃冰商業(yè)化開采成功之后,將進(jìn)一步對(duì)我們有利,對(duì)我們獲取部分全球能源的定價(jià)權(quán)非常有利。因?yàn)槲覀兊娜加推谪浻绊懥Υ蟠笤黾恿耍运膫€(gè)有利于是可燃冰重要的戰(zhàn)略意義。
我們可燃冰試采成功的時(shí)候,中共中央發(fā)出賀電里說,海域天然氣水合物試采成功,只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的關(guān)鍵一步,后續(xù)任務(wù)依然艱巨繁重,希望你們?yōu)橥七M(jìn)綠色發(fā)展,保證國(guó)家能源安全作出新的更大貢獻(xiàn),為實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一百年奮斗目標(biāo),實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)再立新功。我認(rèn)為這些殷切希望,對(duì)我們所有與能源有關(guān)的工作者都是適用的,堅(jiān)信大家一定會(huì)不忘初心,牢記使命,再接再勵(lì),繼續(xù)奮斗,迎接推進(jìn)綠色發(fā)展,保證國(guó)家能源安全的繁重艱巨任務(wù),不斷取得新的勝利。祝大家在實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的新長(zhǎng)征路上再建輝煌!謝謝大家!
責(zé)任編輯: 江曉蓓