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3月30日，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局“海洋四號(hào)”科學(xué)考察船再度起航，赴我國南海北部海域考察可燃冰的情況。
下圖：科技人員通過海底照相機(jī)拍攝的南海北部陸坡存在可燃冰的相關(guān)地理特征(2004年8月攝)。
本報(bào)記者:周文杰 攝 |
6月5日，國土資源部宣布，我國海域天然氣水合物——“可燃冰”資源調(diào)查獲得重大突破。此消息如一石擊水，引起全世界能源資源界的廣泛關(guān)注。
“雖然可燃冰在近中期內(nèi)尚不能成為我國的一種能源選擇，但‘南海大發(fā)現(xiàn)’使得我國天然氣水合物調(diào)查研究水平一舉步入世界先進(jìn)行列，它向我們展示了后石油時(shí)代我國能源戰(zhàn)略的又一種選擇。”國家發(fā)改委能源研究所副所長戴彥德在接受本報(bào)記者采訪時(shí)如此表述。
歷史性突破
采集可燃冰實(shí)物樣品是公認(rèn)的世界性難題。據(jù)了解，國土資源部從1999年開始啟動(dòng)可燃冰海上勘查，前后歷經(jīng)9年，累計(jì)投入經(jīng)費(fèi)達(dá)5億元。
所謂“可燃冰”，是人們對天然氣水合物形象而通俗的稱呼。它存在于海底或陸地的凍土帶內(nèi)，是由天然氣與水在高壓低溫條件下結(jié)晶形成的固態(tài)化合物。由于純凈的天然氣水合物呈白色，形似冰雪，并可以像固體酒精一樣直接被點(diǎn)燃，因此就有了“可燃冰”的名字。
研究結(jié)果顯示，可燃冰的能量密度非常高，1立方米可燃冰可以釋放出164立方米的天然氣。與此同時(shí)，綜合考察表明，目前世界上可燃冰資源量很大，據(jù)保守估算，其所含有的有機(jī)碳總資源量已相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍。特別是可燃冰主要成分是甲烷，由于燃燒后幾乎沒有污染，因此被認(rèn)為是一種綠色的新型能源。
實(shí)際上，我國從1997年就開始組織對天然氣水合物的前期研究。今年4月21日，我國正式啟動(dòng)南海北部陸坡海域天然氣水合物鉆探工作。5月1日凌晨，鉆探船在南海北部神狐海域的一號(hào)鉆探站位獲取了可燃冰的樣品，其沉積層厚18米，甲烷含量99.7%。
“我們將保壓巖芯樣品放入水中，涌出了大量氣泡，將這些釋放的氣體直接點(diǎn)燃，火苗是藍(lán)色的，非常旺盛。”航次首席科學(xué)家、中國地質(zhì)調(diào)查局張海啟博士回憶起當(dāng)時(shí)的情景時(shí)，仍然十分興奮。張海啟告訴記者，在第一個(gè)站位取得成功后，他們又于5月15日在第四個(gè)站位成功獲得了可燃冰實(shí)物樣品，其測試結(jié)果更是振奮人心，可燃冰沉積層厚度達(dá)34米，氣體中甲烷含量高達(dá)99.8%。“無論是礦層厚度、水合物豐度，還是甲烷純度，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出世界上其他地區(qū)類似分散浸染狀的水合物，我們鉆獲了一種從未被發(fā)現(xiàn)的全新類型樣品。”張海啟說。
我國此次在南海北部成功鉆獲可燃冰，被業(yè)界公認(rèn)為“繼美國、日本、印度之后第四個(gè)通過國家級研發(fā)計(jì)劃采到天然氣水合物實(shí)物樣品的國家”。同時(shí)，作為首次獲取高純度天然氣水合物實(shí)物樣品的國家，我國的天然氣水合物研究同樣取得了歷史性突破。戴彥德說，此舉表明我國南海北部海域里含有巨大的天然氣水合物資源，作為一種優(yōu)質(zhì)的石油替代性資源，可燃冰的發(fā)現(xiàn)為我過能源界展示了一個(gè)美好的前景。
世界性命題
隨著可供人類開采的石油、煤炭等化石能源不斷減少，許多國家都在尋找新的替代能源，可燃冰的發(fā)現(xiàn)立即引起人們的關(guān)注。一些國家相繼把可燃冰作為后續(xù)能源進(jìn)行開發(fā)研究，對可燃冰的科學(xué)考察取得可喜成績。美國、日本等國家先后在海底獲得了可燃冰實(shí)物樣品，而加拿大在凍土帶內(nèi)找到了可燃冰。一些發(fā)達(dá)國家甚至將利用該能源的時(shí)間表定在2015年。
“在可燃冰的開發(fā)利用方面，一些發(fā)達(dá)國家可能走得要快一些，但可燃冰資源的發(fā)現(xiàn)將預(yù)示著一個(gè)時(shí)代的到來，這個(gè)時(shí)代是由世界能源界發(fā)展方向決定的，而并不能說由哪個(gè)國家來決定。”戴彥德說，可燃冰的開發(fā)利用是一個(gè)世界性的命題，中國如今也更大程度地參與到這個(gè)命題當(dāng)中，我們應(yīng)該盡自己的努力，力爭在可燃冰時(shí)代到來的時(shí)候擁有更多話語權(quán)。
戴彥德告訴記者，隨著全球氣候變暖以及常規(guī)的化石能源日益走向枯竭，全人類開始積極尋求后石油時(shí)代的能源替代問題。從目前看主要有兩個(gè)方向，一是以風(fēng)能、太陽能、潮汐能、生物質(zhì)能為代表的可再生能源，另外一個(gè)方向就是作為低碳能源的可燃冰。對石油替代資源必須盡早著手進(jìn)行開發(fā)，至少要提前15年，甚至是二、三十年就開始投入，因此世界各國都很重視對可燃冰的開發(fā)利用。“畢竟從其儲(chǔ)量之大、分布范圍之廣和應(yīng)用前景之好來看，可燃冰是傳統(tǒng)化石能源之后最佳的接替性能源。”戴彥德如是說。
后石油時(shí)代的選擇
雖然可燃冰的開發(fā)利用引起了世界各國的高度關(guān)注，但要對這種資源進(jìn)行大量開采，并將其作為一種新型能源加以利用，在中短期內(nèi)并不容易。“可燃冰是后石油時(shí)代的一種能源，從長遠(yuǎn)發(fā)展看，人類對它寄予了很高期望，但卻并不是近中期的能源選擇。”戴彥德說，目前世界各國對可燃冰僅限于一種“發(fā)現(xiàn)式”的認(rèn)識(shí)，還有很多初級問題沒有搞清楚，“目前談開發(fā)還為時(shí)過早”。
“目前很多國家都只是證明其在某一地區(qū)內(nèi)含有可燃冰這種資源，但卻很難說出具體的可采儲(chǔ)量。”戴彥德表示，由于可燃冰分布于海底，因此勘探起來有很大難度，至少現(xiàn)階段世界各國都不能像探測石油、天然氣一樣，通過分析地質(zhì)構(gòu)造和進(jìn)一步勘探，確認(rèn)可燃冰的探明可采儲(chǔ)量。“儲(chǔ)量尚不明了，何談開采、利用？”
戴彥德的觀點(diǎn)得到了業(yè)界的認(rèn)同。有關(guān)研究成果表明，可燃冰形成的必要條件是低溫和高壓，因而它主要存在于凍土層和海底大陸坡中。這些賦存所需要的特殊溫度和壓力條件，使人們采集可燃冰的實(shí)物樣品十分困難，不僅需要高投資，還需要游泳航海、地質(zhì)鉆探、樣品取存等方面的高技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備。
“采集實(shí)物樣本尚且具有一定的難度，可燃冰的開發(fā)利用就更是難上加難了。”專業(yè)人士指出，開發(fā)可燃冰非常危險(xiǎn)，由于水化物是在低溫高壓下形成的，它的主要成分是甲烷80%、二氧化碳20%，一旦脫離地下和海底，氣化造成的“溫室效應(yīng)”十分嚴(yán)重。且開采時(shí)還有可能導(dǎo)致海床崩塌使甲烷大量釋放，釋放過程中一旦失控，難免釀成災(zāi)難。因此業(yè)界認(rèn)為可燃冰成為新能源只是人類的一個(gè)希望，在今后幾十年內(nèi)可望而不可即。
新聞鏈接
“可燃冰”發(fā)現(xiàn)的歷史進(jìn)程
1810年，可燃冰首次在實(shí)驗(yàn)室被發(fā)現(xiàn)。
1934年，前蘇聯(lián)在被堵塞的天然氣輸氣管道里發(fā)現(xiàn)可燃冰，這一發(fā)現(xiàn)引起前蘇聯(lián)人的重視。
1965年，前蘇聯(lián)首次在西西伯利亞永久凍土帶發(fā)現(xiàn)可燃冰礦藏，并引起多國科學(xué)家的注意。
1970年，前蘇聯(lián)開始對該可燃冰礦床進(jìn)行商業(yè)開采。
1971年，美國學(xué)者Stoll等人在深海鉆探巖心中首次發(fā)現(xiàn)海洋天然氣水合物，并正式提出“天然氣水合物”(即可燃冰)概念。
1974年，前蘇聯(lián)在黑海1950米深處發(fā)現(xiàn)可燃冰的冰狀晶體樣品。
1979年，國際深海鉆探計(jì)劃(DSDP)第66和67航次在墨西哥灣實(shí)施深海鉆探，從海底獲得91.24米的可燃冰巖心，首次驗(yàn)證了海底天然氣水合物礦藏的存在。
1981年，DSDP利用“格羅瑪·挑戰(zhàn)者號(hào)”鉆探船從海底獲取3英尺長可燃冰巖心。
1992年，大洋鉆探計(jì)劃(ODP)第146航次在美國俄勒岡州西部大陸邊緣Cascadia海臺(tái)獲取可燃冰巖心。
1995年，ODP第164航次在美國東部海域布萊克海臺(tái)實(shí)施了一系列深海鉆探，取得了大量可燃冰巖心，并首次證明該礦藏具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值。
1997年，ODP考察隊(duì)利用潛水艇在美國南卡羅來納海上的布萊克海臺(tái)首次完成了ODP直接測量和海底觀察。同年，ODP在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區(qū)實(shí)施了深海鉆探，取得可燃冰巖心。
1998年，日本通過與加拿大合作，在加拿大西北Mackenzie三角洲進(jìn)行了水合物鉆探，在890至952米深處獲得37米可燃冰巖心。該鉆井深1150米，是高緯度地區(qū)永凍土帶研究氣體水合物的第一口井。
1999年，日本在其靜岡縣御前崎近海挖掘出外觀看起來像濕潤雪團(tuán)一樣的可燃冰。
……
2007年3月，美國、日本和德國的幾家公司和科研機(jī)構(gòu)在加拿大西北部海域進(jìn)行了一次聯(lián)合試驗(yàn)開采，工作人員打了一口深1200米的鉆井，一直通到可燃冰層，通過井注入溫水后，可燃冰的甲烷便溶在了溫水中，然后把溶有甲烷的溫水再抽回地面，進(jìn)行分離得到甲烷。
到目前為止，在世界海域內(nèi)至少已有60處直接或間接發(fā)現(xiàn)了可燃冰。 |