中国可燃冰储量世界第一,2030年能实现商业性开发吗?多难开采?
隨著人類進入現代工業文明,人們對于石油氣資源的依賴不斷加深。我們生活衣食住行的各個方面都離不開石油氣資源的加持,因此,石油氣資源又被稱為工業的“血液”,無論是在日常生活之中還是在國家戰略規劃里都有著無可替代的重要性。
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然而,石油氣這些傳統能源的使用和燃燒對于環境的影響和破壞日趨明顯,依靠石油氣資源蓬勃的工業產能所排放的廢氣廢水和汽車尾氣,對我們的生態環境造成了極大的污染。這些污染氣體所含的二氧化碳使得大氣引發溫室效應,造成一系列生態平衡的影響,甚至危及到人類自身。而石油制作的塑料制品也對自然造成了不可磨滅的污染和損害,危及到許多海洋動物的生命安危。
所以,尋找安全可靠的綠色能源,對于保護人類所棲息的地球環境來說至關重要。而大名鼎鼎的可燃冰似乎就是一種不錯的新能源。目前,中國可燃冰儲量位居世界第一,但由于可燃冰的開采難度十分巨大,目前可燃冰還處于一種封閉的狀態,不能用于大規模的開發使用。然而,隨著科技的發展,可燃冰的勘探開采技術得到一定的突破,因此,有專家表示,對于中國來說,2030年似乎就有望實現對可燃冰的商業性開發。
可燃冰
我們先來研究一下可燃冰這種神奇的能源。
可燃冰,它是一種天然氣水化合物,是天然氣在高壓低溫條件下形成的結晶物質,通常分布在深海或陸地之下的永久凍土之中。因為它外觀像冰,遇火即燃,因此得名“可燃冰”,又被稱為“固體瓦斯”和“氣冰”。可燃冰的優勢在于其燃燒過后僅會產生水和極少量的二氧化碳,標準狀況下,一單位體積的可燃冰可產生164單位體積的甲烷,氣體污染遠遠小于煤氣石油;因此,可燃冰被視為可接替石油的下一任綠色環保能源。
從物理特性上來看,可燃冰的密度接近冰但是略低于冰的密度。聲波在可燃冰內的傳播速度也高于其它含氣沉淀物。形成可燃冰最主要的三個條件是:溫度、壓力、原材料;關于可燃冰的形成,主要有海洋形成和陸地形成兩種形成模式。可燃冰生成溫度為零到十度,超過20度就會開始分解,而海底溫度通常保持在2-4攝氏度,而陸地下層的凍土也能滿足這個溫度。
其次,可燃冰在0攝氏度的溫度條件下只需要30個大氣壓就可以形成,而且氣壓越大,可燃物越不容易分解。這個氣壓程度只要是足夠深的海水或者地底都可以做到。
最后,海底和地底的有機物沉積分解所產生的碳能夠轉化為充足的氣源,為可燃冰提供足夠的“原材料”。在溫度氣壓和氣源三者兼備的情況下,可燃冰就會在介質之中的間隙孔洞之中產生。
可燃冰的發現最初誕生于實驗室之中,早在兩百多年前,科學家就在實驗室之中合成了人工可燃冰。但是在那個時候人們并未證實大自然中也有可燃冰的存在,直到1934年,美國一位群眾在被堵塞的輸氣管道中發現了熊熊燃燒的冰塊,證實了可燃冰的自然存在。1968年,蘇聯一位地質學家在西伯利亞的麥索亞哈凍土下發現了第一座可燃冰礦藏。1979年,美國挑戰者號鉆探船在海底鉆探過程之中發現了海底可燃冰。
自2000年起,人們對可燃冰的研究與勘探持續深入,世界上許多個國家和地區都在進行對可燃冰的研究和勘探。而我國也先后在南海和青藏高原凍土區進行可燃冰的勘探,在南海北部鉆獲的可燃冰使中國成為世界上第四個通過國家研發計劃成功取到可燃冰的國家。后來,在南海西部海域也逐漸發現了世界上規模最大的“可燃冰”存在的“海馬冷泉”,面積廣達618平方公里。
中國開采可燃冰有哪些好處?
在現代科技極度發達的工業時代,能源的地位不言而喻,甚至成為了國與國之間博弈的籌碼甚至是一種侵略的目的性。因此,能源對一個國家有著十分重要的戰略意義,對于我國也不例外。
目前,中國已勘探的可燃冰儲量居世界第一,這意味著我們擁有世界上最多的可燃冰能源。這使得極度依賴進口石油資源的我國有了一個重大的能源突破口,如果能成功對巨大的可燃冰儲量進行開采和利用,那么就可以代替石油能源的使用,緩解我國對于石油進口的依賴。
同時,如果我國搶占了商業化開發可燃冰能源的先機,就能夠在國際上獲得可燃冰的壟斷權力,甚至向其他國家出口可燃冰能源,以此來獲得經濟效益和戰略目的。
所以,儲量第一的可燃冰能源對于中國來說就是一個巨大的寶藏和契機,給中國未來的能源發展道路奠定了無限可能性。與此同時,可燃冰的商業化開發和大規模使用也能使石油能源的排放污染得到遏制,減少對于中國的氣候環境污染乃至整個世界的氣候污染,有利于保護生態環境,扼制溫室效應。
因此,對于可燃冰資源的開發勘探至關重要。而我國遲遲未實現可燃冰資源的商業大規模開發,正是受制于開發技術和開發環境的限制。
開采可燃冰到底有多難?
據科學家研究,全球可燃冰藏量能帶來的甲烷約為二百八十萬億到二千八百萬億立方米,可以滿足全球八十到八百年的天然氣需求。然而目前全球天然氣的開采量還不到總儲量的千分之一,足以見得可燃冰開采難度之大。
首先,可燃冰往往形成于地底的巖石深處或者深海區域的低溫高壓環境下,對勘探技術有著極大的考驗,由于可燃冰的“可燃性”,開采過程可能會造成環境溫度升高,氣溫膨脹導致可燃冰體積膨脹一百多倍,而可燃冰形成于地質的間隙空洞里,因此海底的地質環境也會隨之膨脹,從而引發海底塌方甚至海嘯。
其次,可燃冰所形成的環境往往也存在著大量的甲烷,盲目開采可能會導致甲烷的瘋狂泄漏,在加劇溫室效應的同時還可能會產生巨大的爆炸,十分危險且不可控。
所以,開采可燃冰并沒有那么容易。傳統的可燃冰開采方法,主要分為三種:首先是熱激發開采法,直接對地底的可燃冰礦層用微波電磁等方法進行加熱,使可燃冰加熱分解為水與天然氣,直接對分解出來的天然氣資源進行獲取。這種熱激發雖然可以實現循環助熱,開采速度快,但是由于目前只能對可燃冰局部進行加熱,如果全面加熱則有著過高的爆炸風險。因此目前這種方法熱利用效率低下,不適用于大規模的商業化開采。
其次是減壓開采法,通過低密度泥漿鉆井對可燃冰所在地層進行減壓,并泵出地層縫隙游離的氣體或流體達到給可燃冰減壓的目的,便于可燃冰的開發和利用。同時,這種方法不像熱激發開采法那樣需要連續激發加熱,挖個井一次性就可以達到目的,開發成本較低,也適用于大面積開采,是目前可燃冰開采方法里較有前景,利用率最高的一種技術。
不過這個技術也具有一定局限性:只有在可燃冰位于溫壓平衡邊界附近時。才具有經濟可行性。
還有一種是化學試劑注入開采法,通過將鹽水、醇類化學試劑注入可燃冰層來破壞可燃冰的平衡條件,促成可燃冰的自行分解。這種方法雖然可以降低開采初期耗費的能量,但是缺陷卻是顯而易見的:化學試劑的成本十分高昂且作用時間緩慢,甚至可能會造成環境污染。所以這種方法因經濟可行性并不太高而逐漸被淘汰。
所以,對于可燃冰的開采始終是能源界的一大難題。但是我們人類是不會因為這些難題就輕易放棄對于可燃冰的開發研究。
中國可燃冰能實現2030年的商業性開發嗎?
雖然可燃冰的規模化開發十分困難,阻礙重重。但是作為可燃冰能源儲量世界第一的大國,對于可燃冰的規模化開發研究自然是義不容辭。目前,中國對可燃冰的研究已經持續了二十多年,終于在2020年成功開發出多達90萬立方米的可燃冰,創下了世界紀錄。
而中國本次實現可燃冰能源的開發正是使用的鉆井降壓法,在南海建立了名為“藍鯨一號”的鉆井平臺,配置了高效的液壓雙鉆塔和先進的閉環動力管理系統進行試采,并大獲成果。而這次可燃冰的成功開采也無疑鼓舞了我國對于大規模開采可燃冰的信心和希望,據專家研究表明,我國有望在2030年實現對可燃冰的規模商業化開采。
可是,2030年我國真的能實現可燃冰的商業開發嗎?根據目前開發的進展來看,我國還正處在集成現有技術的嘗試階段,雖然對可燃冰的開采已經初具規模,但是可燃冰開采的過程中仍然存在一定的問題,且目前對可燃冰的開采還不夠環保,不能很好解決開采過程中甲烷泄漏的問題,被開采后的地層也面臨地質危害。因此可燃冰開采技術還有著很大的進步空間,目前尚不夠成熟。
但是,我國的試采仍然為可燃冰的商業開發打開了思路和前景,為以后更好地打開可燃冰商業開發打下基礎。相信隨著技術和科學的不斷進步和突破,2030年實現可燃冰商業規模開發能成為現實,同時促使開采勘探產業的技術升級,拉動開采勘探的產業鏈。
總結:
所以,目前中國離2030年實現可燃冰商業開發仍有距離,但近年中國科技日新月異,因此我們也可以對中國可燃冰拭目以待。同時,我們也該意識到,目前人們對于可燃冰的研究開發,并不能實現利用可燃冰來扼制溫室效應的目的。所以在可燃冰得到正確開發利用之前,我們仍要時刻注意環境保護和維持生態平衡,有了安身立命的健康生存環境,才能讓社會迎來更好的發展。
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總結
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