我國南海一把火,燒出5000億噸可燃冰,“藍鯨一號”功不可沒

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自從工業化以來,一個國傢的發展就離不開能源,而隨著社會科學、經濟的不斷的發展,我們“心儀”的能源也從煤炭、石油發展到瞭一些更加清潔、環保的能源,例如風能、水能、核能等等。

除瞭這些我們經常聽到的清潔能源之外,還有一種高潛力能源也正處於開發當中,那就是可燃冰,它污染小、儲量大,被國際公認為石油的“接替能源”。雖然可燃冰有著種種好處,但它的劣勢也很明顯:開采難度很高,高到世界大國都曾為此頭疼、高到可燃冰的開采一直不如人意。

直到2017年,南海的一把大火,“燒”出瞭可燃冰開采的“中國方案”,我國似乎看到瞭可燃冰作為“替代能源”的曙光,而這一切,“藍鯨一號”功不可沒。

一種儲量巨大的清潔能源

顧名思義,可燃冰是一種外觀像冰、遇火即燃的物質,它的正式名稱叫做“天然氣水合物”,實際上是天然氣和水在高壓、低溫條件下形成的一種類似冰的物質。

1810年,科學傢首次在實驗室中發現瞭可燃冰,但當時其實並沒有引起大傢的重視,1946年,蘇聯學者提出隻要有合適的溫度和壓力,“自然界必定有可燃冰”,在堅持尋找20多年後,蘇聯地質學傢終於在西伯利亞發現瞭可燃冰礦藏。

經過研究,科學傢發現,1單位體積的可燃冰可以分解最多164單位體積的甲烷,而且,可燃冰是一種燃燒值很高的清潔能源,因為其每立方米燃燒產生的能量是等量常規天然氣的1.43倍,也比現在我們使用的煤炭、石油要高。

而且,可燃冰不像煤炭、石油等能源燃燒後還會產生煙塵或者其他有害物質,它在燃燒後隻會產生二氧化碳和水,其對環境的污染顯然很小,因此被認為是一種具有很高潛力的替代能源。

基於以上原因,人們對可燃冰產生瞭巨大的興趣,自從20世紀60年代起,世界大國都制定瞭可燃冰的開采計劃,至今人們在海洋和凍土發現的可燃冰礦點已經超過瞭230處。

潛在氣體聯合會估計,可燃冰中至少含有1萬億噸碳,是現在已經探明的所有化石燃料中碳含量的2倍之多;還有科學傢預計,海底可燃冰可供人類使用上1000年,如果這一切預計屬實,可燃冰將會成為未來不可或缺的替代能源。

根據現在的勘探,我國的可燃冰資源儲量位居世界第一,其中又以南海的可燃冰儲量最為豐富,2018年的初步預計表明,我國海域的可燃冰資源含量大約與800億噸油當量。

清潔環保、儲量大,可燃冰的重要性可見一斑,因此,也有人將可燃冰比作黃金。不過,也許從某種角度而言,可燃冰作為一種清潔能源,能為人類作出的貢獻可比黃金要高得多瞭。

不過,盡管可燃冰在地球上的儲量巨大,但可燃冰的開采似乎一直是人類的一個難題,不僅中國在幾十年的時間內都沒有攻克這個難題,其實西方大國也大多沒有能解決可燃冰開采的問題。

難以開采的可燃冰

如前所述,可燃冰是因為低溫高壓而形成的,而在可燃冰的開采過程中如果不能有效地控制溫度和壓力條件,就可能會導致溫室效應加劇甚至是海底滑塌事件等一系列環境問題,也正是因此,可燃冰的開采難度被稱之為“豆腐上打鐵、用金剛鉆繡花”。

一方面,如果開采不慎,可燃冰將會迅速氣化、大量釋放甲烷氣體,可能導致海床崩塌或是其他災害;另外一方面,可燃冰中甲烷的溫室效應是二氧化碳的20倍,若是在開采過程中讓甲烷逃逸到大氣中去,將會迅速加劇溫室效應。

另外,在可燃冰的開采過程中還會產生大量的水,釋放巖層孔隙空間,這將會導致相關地區的穩定性變差,這 也可能會引發地質災害或是對海底電纜、海洋石油鉆井平臺造成破壞。因此,美國方面曾發出警告稱,開發可燃冰必須十分謹慎,以免釀成後患。

現在可燃冰的開采主要有三種方法,但這三種方法都存在著一定的缺陷,不是開采效率不高,就是開采所需的條件比較苛刻,要不然就是會造成環境問題,因此,其實現在可燃冰的開采並不盡如意。

自從我國在上個世紀在南海發現瞭數量可觀的可燃冰之後,就一直在研究經濟可行的可燃冰開采方法,但由於技術和經濟條件所限,以及外國對我們“卡脖子”,我國在後來的幾十年內都未能成功開采可燃冰。

可不管多艱難,我國科學傢從未放棄對這種清潔能源的開采研究,直到2017年5月18日,南海上的一把大火終於宣告瞭我國科學傢的成功,這意味著我國南海所蘊藏的5000億噸“黃金”——優質可燃冰——將可能被我們利用,我們的能源危機可能將“不復存在”。

為什麼我國在2017年能夠成功開采可燃冰?科研人員表示,我國新交付的“藍鯨1號”功不可沒。

2017年2月13日,中集來福士正式交付半潛式鉆井平臺“藍鯨1號”,它是我國完全自主知識產權產品,代表著當今世界海洋鉆井平臺設計建造的最高水平,也是我們新一代的“大國利器”。

“藍鯨1號”是一個甲板面積有2個足球場大小、高度相當於37層樓的“龐然大物”,其最大鉆井深度可達15240米,號稱“鉆到地球的最深點都沒問題”。

“藍鯨1號”的交付意味著我國又創造瞭2個世界之最,即全球作業水深、鉆井深度最深的半潛式鉆井平臺。

根據專傢介紹,“藍鯨1號”在設計上有兩點“顛覆瞭傳統”,一是它擁有左右兩個鐵臂,一個鉆井、一個接管,相互協作提高瞭工作效率;二是它一次出海可以攜帶370根油管,能夠為開采提供充足的物料資源,這樣一來,“藍鯨1號”的鉆井效率提高瞭約30%。

“藍鯨1號”交付後,很快投入瞭我國首次海域可燃冰試采工作中。

這次試采的作業區位於珠海市東南的神狐海域——根據相關報道——自從2017年5月10日試氣點火之後,我國連續開采可燃冰60天、累計產氣量超過30萬立方米,創造瞭全球持續產氣時間最長、產氣總量最大的世界紀錄,並且開采氣流穩定、開采對環境安全也沒有造成重大影響,真正實現瞭試采的成功,因此,說“藍鯨1號”是我國可燃冰開采的“最大功臣”似乎也不為過。

這次試采不僅讓世界震驚,也讓世界羨慕,因為這是全球首次實現開發難度最大的泥質粉砂型可燃冰安全可控的開采,而這種泥質粉砂型可燃冰的儲量占全球可燃冰總量的90%以上。

換句話說,我國成功掌握瞭一種西方國傢——哪怕是美國——都不曾掌握的技術,為可燃冰的開采提供瞭“中國方案”。

我國也因此在可燃冰開采領域一躍走到瞭世界前列,那些曾經看不起我們的對手,現在不是想要重金購買的技術,就是想與我們“合作開發”,即使拉不下“臉面”來,也在密切關註著我國的一舉一動,希望能從中分一杯羹。

但現在,主動權在我國手中,我們有什麼理由要和這些西方國傢“合作開發”?

什麼時候能用上可燃冰?

雖然我們說西方國傢曾經也在可燃冰上對我們“卡脖子”,但實際上,就算是美國在可燃冰的開采上也並不是那麼順利,要不然也不至於讓他們“眼紅”我國的技術,所以可燃冰開采的“中國方案”對世界有著十分深遠的影響。

一方面,我國率先建立瞭可燃冰“兩型三期”的成礦理論和“三相控制”開采理論,確保瞭可燃冰開采過程的安全可控。

可燃冰的成功開采不僅能夠保障我國國傢能源安全,還能夠促進我國海洋經濟發展、促進我國新一輪發展產業變革,有助於我國實現海洋強國戰略。

另外一方面,可燃冰開采的“中國方案”將助力“一帶一路”的發展。因為我國試采成功的泥質粉砂型可燃冰同樣廣泛分佈在“一帶一路”沿線國傢,沿線國傢也都希望對可燃冰進行開發利用。我國完全可以以技術輸出的方式與沿線國傢合作,改變各國的能源結構、解決能源問題,助推經濟發展。

不過,專傢表示,成功試采隻是意味著可燃冰開采達到瞭“技術上可行”的階段,但真正要實現民用化、商業化,我們還有許多問題要解決。例如,如何才能進一步降低可燃冰的開采和運輸成本;例如,如何才能降低開采對周邊環境和礦藏的影響。

2017年時,專傢表示,基於我國現在可燃冰調查研究和技術儲備的狀態,我國要在2030年左右才可能實現可燃冰的商業化開采,不過我國的科學傢從未停止努力,而似乎,這一天有可能提早到來。

2020年,我國進行瞭第二輪可燃冰試采,這一次我們隻用瞭1個月就開采瞭86.14萬立方米的天然氣,是第一輪60天產氣總量的2.8倍,奠定瞭商業開采的技術基礎。

2021年12月,中科院李小森團隊研制出瞭全球首套大尺度、全尺寸開采井天然氣水合物三維綜合試驗開采系統。

經過大量實驗研究,科學傢確認這套系統能夠顯著提升可燃冰開采的經濟性和安全性,並降低可燃冰開采的風險,這意味著我國距離可燃冰的民用化又近瞭一步,也許就在不久的將來,我們就能真正實現可燃冰的商業化應用。

這對我們來說,無疑是一個好消息,因為對於我們這樣一個能源需求極大的國傢而言,能源安全是重中之重。數據顯示,我國在2011年時就已經超過日本,成為瞭世界上最大的煤炭進口國,2015年則超過美國成為瞭全球最大的原油進口國。

現在,我國不僅能源對外依賴度比較高,而且像是馬六甲這樣重要的能源通道還掌握在西方手中,國傢能源安全面臨著巨大的威脅。

而一旦可燃冰能夠實現規模化開采和應用,我國的能源安全問題將迎刃而解,這也將在很大程度上改善我國的能源消費結構,讓我國的能源消費邁入更加綠色環保的新時代。

更重要的是,這將會大大削弱美國現在十分看重的“能源霸權”,進而削弱美國在全球的霸權,就讓我們拭目以待。

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  • 本文由 发表于 2022年1月4日
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