未来世纪的新能源--海底

来源:中国海洋报   发布时间:2015-05-20 23:48:56 

可燃冰是一个新鲜的热名词。俗话说,水火不相容。可当今世界上却有许多海洋科学家正在为埋在海底的能燃烧的冰而忙禄,这冰被称为天然气水合物。

天然气水合物是一种白色固体物质,外形像冰雪,有极强的燃烧力,可作为上等能源。天然气水合物由水分子和燃气分子,主要是甲烷分子组成,此外还有少量的硫化氢、二氧化碳、氮和其它烃类气体,在低温(-10℃~10℃)和高压(100个大气压以上)条件下,甲烷气体和水分子能够合成类冰固态物质,具有极强的储载气体的能力,一个单位体积的天然水合物可储载100倍~200倍于这意味着气体水合物的能量密度是煤和黑色页岩的10倍,是传统天然气的2倍~5倍。在海洋中,约有90%的区域都具备天然气水合物生成的温度和压力条件。这个体积的气体储载量,1立方米的固体水合物包容有180立方米的甲烷气体。目前公认全球的可燃冰总能量是所有煤、石油、天然气总和的2倍~3倍。

天然气水合物是近20年来才被人们发现的,由于其能量高、分布广、埋藏浅、规模大等特点,正崭露头角,有可能成为下个世纪的重要能源。全球天然气水合物中的含碳总量大约是地球上全部化石燃料(煤、石油、高烃天然气等)含碳总量的两倍,世界上绝大部分的天然气化合物分布在海洋里,储存在水深300米~500米,海底之下500米~1000米的范围以内。海洋里天然水合物的资源量约为1.8亿亿立方米,约合1.1万亿吨,是陆地资源量的100倍。

1994年,美国能源部制定了国家项目甲烷水合物研究计划。1995年,国际深海钻探组织在美国东海岸外,大西洋西部海底的布莱克海台处,打了一系列深海钻孔,首次证明该处海底的天然气水合物具有商业开采价值,并初步估算出该区水合物的资源量多达100亿吨,可满足美国105年的天燃气需要。1998年,美国参议院5月通过决议,把天然气水合物资源作为国家发展的战略能源列入国家的长远计划,决议批准用于天然气水合物资源研究开发的每年投入2000万美元,并要求能源部和地质调查局等有关部门组织力量进行深入研究,希望2015进行商业开采。

日本于1994年针对海底天然气水合物制定出庞大研究计划,投巨资对日本周边海域,特别是南海海槽和鄂霍茨克海开展了海底天然气水合物的大规模调查,初估调查区的水合物的资源量可满足日本100年能源消耗,并拟于1999年进行海底水合物的钻探实验。

世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区是大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东岸外的布莱克海台等西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、日本南海海槽,苏拉威西海和新西芏兰北部海域等,东太平洋海域的中美海槽、加州滨外和秘鲁海槽等,北极的巴伦支海和波弗特海,以及大陆内的黑海与里海等。

国外开展天然气水合物研究,是由于高压输气管道中常常遇到天然气水合物堵塞问题而引起。对天然气水合物的成因,科学家认为需要三个条件,一是足够低的温度,二是有较高的压力,三是原始物质棗气和水的足够的富集.这可从几乎所有著名的海底天然气水合物都位于大陆斜坡、岛坡、岛基,而且通常均赋存在具有较厚和较年轻盖层的沉积盆地内,这与海洋沉积层和有关的有机质环大陆分布有关。许多科学家曾探讨并提出了天然气水合物是先存天然气储集层的一部分,其后在原地固结形成;另一种观点认为,天然气水合物储集层可能是游离态天然气进入气水合物稳定带而形成的。流动的天然气也可被圈闭于含冰的永冻区底部而转化为天然气水合物,有时也发现天然气水合物与腐烂中的生物质有密切关系,这种生物质便是气水合物中天然来源。

对这种具有巨大潜力和前景的新能源矿产,一些发达国家已经开始进行开发性研究,初步找出可从中获取可燃性气体(主要是甲烷)的工艺技术。从目前情况看,开发成本相对较高,对环境的影响问题也未解决,但因日本等国的重视和对实验研究的积极投入,可望较快取得突破,更早实现商业性开发,使之真正成为下一个世纪的新型能源。

世界各国海洋权益的竞争,其实是海洋资源的竞争。西方等各国已十分瞩目海底天然气水合物的研究与开发,不仅把海底天然气水合物当作21世纪具有商业开发前景的海洋能源,而且在战略上将其视为争夺海洋权益的重要因子。认识到海底天然气水合物潜在的战略意义,美国、加拿大、德国、英国、欧共体、日本等西方发达国家和组织从能源战略角度考虑,纷纷制订了长远发展规划,深入开展了海底天然气水合物物理性质、勘探技术、开发工艺、经济评价、环境影响等方面的研究工作,取得了多方面的成果。发展中国家如印度、巴西、韩国等也已行动起来,分别制定了本国的研究开发计划。目前国际上已经形成了一个天然气水合物研究的热潮。

此外,海底天然气水合物对人类生存环境及海底工程设施的灾害影响,也日益引起科学家们和世界各国政府的关注。天然气水合物中的甲烷,其温室效应为二氧化碳的20倍,世界上海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷容量的3000倍。一旦让海底天然气化合物中的甲烷气大量的逃逸到大气上去,会造成大气温度的升温,使陆地的冰川融化和海平面上升,将产生无法想象的灾难性后果,对我们赖以生存的环境造成巨大的威胁。再有,如条件变化使甲烷气释出,使海底软化,出现大规模的海底滑坡,会毁坏海底工程设施,甚至产生严重的地质灾害,如破坏海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台。还有的科学家正在试图用海底天然气水合物的释放来解释百慕大三角的秘密。目前,海底天然气水合物可能造成的环境问题已引起世界科学家的高度重视,成为西方发达国家竞相研究的热点。

我国的海洋学家也开始了对这一海底资源的探索,中国大洋协会紧紧把握海底资源研究开发的新动态,在李廷栋、金翔龙院士等专家的倡议下,在国内率先开展了海底天然气水合物信息、资料的收集调研,编写了天然气水合物找矿前景与方法调研报告,计划进一步安排天然气水合物资源经济评价研究、勘探技术开发、环境影响研究等有关工作,并计划在今年的海上航次中,对天然气水合物的成矿前景进行初步调查。

我国南海海底资源丰富的可燃冰的发现,极大地鼓午了广大的海洋科学工作者。长期以来,有人认为亚热带地区的南海海域不可能存在可燃冰,因为这里没有冻土带。对此专家见解是由于特殊的物理性能,天燃气和水也可在温度2℃~5℃内结晶,而南海海底600米~2000米以下的温度和压力都很适合可燃冰的生成。

据预测,我国2010年石油需求量约2.5亿吨,而我国石油工业在进入90年代后,老油区稳产难度增大,新油区上产不到位,且石油资源形势严峻,出现了可采储量入不敷出、增产幅度不大的形势,我国已由石油输出国转变为进口国,到2010年我国的石油缺口近1亿吨。随着国民经济的持续快速稳定发展,我国能源需求与供应的紧张矛盾将长期存在,同时我国能源储量的人均占有量也远低于世界人均占有量。因此,我国应从保障21世纪经济可持续发展的战略能源角度出发,全面规划能源政策,把天然气水合物资源的研究开发纳入我国的能源发展和保障计划。

Copyright © 2004-2021 hycfw.com Inc. All Rights Reserved. 山东海洋网络科技有限公司 版权所有
用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈
x