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张洪涛:可燃冰有望替代石油
来源:              加入时间:  2010-09-12                   摄            张洪涛  文

 

国土资源部总工程师张洪涛:可燃冰有望替代石油

 

820,第三届中国能源环境高峰论坛在北京人民大会堂举行。国务院参事,国土资源部总工程师张洪涛出席了会议并做了可燃冰,就是天然气水合物的介绍。

 

张洪涛介绍说:“天然气水合物作为潜在可替代石油的新兴能源资源已经引起国际社会和各国水以及有关科学家学者的高度重视,天然气水合物是由碳氢气体与水分子组成的一种冰状的固体物质,俗称可燃冰,因为他是冰状,而且直接可以点着,他主要副村在高压,低温的世界海洋大陆边缘和高纬度冻土里。根据他的结构,有III型和H型,产状有块状,脉状,结合状,弥散型。他能量密度是非常高的,一方的可燃冰在常温常压条件下,大概能释放出160180立方米的碳氢4,就是甲烷。”

 

张洪涛介绍说:“中国调查局进行水合物的调查工作,首先中国有广阔的陆地冻土带,他是属于高山冻土,他的自然条件,不如极地冻土带,据我们测算,全国大概有215万平方公里的冻土区域,重点我们认为在青藏高原的和青海这边的祁连山,和东北的漠河盆地具有这个前景。通过这个工作,我们在祁连山选择了成矿条件相对有利,气源丰富,海拔相对较低,施工条件相对简单的一个盆地进行了钻探,在青海省的天军县进行了钻探,首钻就获取了可燃冰的样品,而且样品直接能够点燃,他是白色状,块附着在上面还是很明显的。”

 

 

全文如下:

谢谢主席先生,首先更正一下,我是第二作者,我们张洪涛总工正在云南贡山泥石流的现场,他委托我向论坛做一个汇报,关于可燃冰,就是天然气水合物的一个介绍。

首先我想介绍一下什么是水合物,天然气水合物的背景,众所周知,石油是不可再生的资源,有个计算41年,天然气使用年限是65年,油是79年,随着各国的工业和公共事业经济社会的快速发展,能源供给逐步下降,华氏能源耗尽速度在加快,天然气水合物作为潜在可替代石油的新兴能源资源已经引起国际社会和各国水以及有关科学家学者的高度重视,天然气水合物是由碳氢气体与水分子组成的一种冰状的固体物质,俗称可燃冰,因为他是冰状,而且直接可以点着,他主要副村在高压,低温的世界海洋大陆边缘和高纬度冻土里。根据他的结构,有III型和H型,产状有块状,脉状,结合状,弥散型。他能量密度是非常高的,一方的可燃冰在常温常压条件下,大概能释放出160—180立方米的碳氢4,就是甲烷。这是世界上有关国家取到的可燃冰的一些样品,像这个是在日本海,日本获取的块状的,这是07年的3月份,印度在印度洋获得块状水合物的样品,这是墨西哥湾的块状样品,这是世界上非常有名的在加拿大温哥华岛外海水合物集,叫卡四卡地亚这个地方获取的样品,这也是脉状的,另外在加拿大的陆地的基地冻土带里获得弥散状的水合物的样品。由于天然气水合物在海域和陆域分布广泛,能量密度高,因此他具有重大的资源意义。是公认将来解体石油天然气的理想的替代能源,有个著名的学者在06年的时候,做了这么一个能源结构和发展预测的趋势的一个预测图,可以看出来,到了21世纪就开始逐渐对他开发的装备工作,也就是说在21世纪初一直到2050年左右,就能够达到一个应用的高峰,就是绿线,这是天然气,而其他的常规能源就越来越少了。可燃冰的资源量是非常巨大的一个天文数字,据一个估算,说他2.1×1616次方的立方米,也就是有2.1亿立方,是目前人类已知的,包括海域和陆地,地球上的煤炭天然气常规碳燃料总量的两倍。全球共发现了132处的水合物产地,其中在冻土区9处,比较有名的冻土区就是刚才我说的,加拿大麦肯锡三角洲,还有前苏联在1970年就开发的一个常规的气田的时候,无意采到可燃冰的气体,还有美国在阿拉斯加,我们中国这两年也在高山冻土带发现了天然气水合物。我后面要做一个介绍。

当然有些数据都是科学家的估算或者是预测,或者是计算的。比如说美国在大西洋布莱克海台发现可燃冰的资源量当时有350亿吨的油当量,这一块够美国,按当时能源需求能够用100多年,日本海四国海槽有非常大的资源,印度科学家预测是400—1200亿吨油当量,中国科学家中国国土资源部中国电压局中国海域和陆域是千亿吨油当量可燃冰的资源,和目前中国的油气资源量是相当的。当然可燃冰也有非常明显的环境的一些问题,或者一些效益,首先甲烷是一种非常强的温室气体,他温室气体效应比二氧化碳高得多,大概是十几倍。当水合物总甲烷总量0.5%进入大气时,就会明显加速全球变暖的进程,同时他能引起一些地质灾害,海底的,比如说海底滑坡等等。因此许多专家和学者可燃冰控制不好,他像潘多拉的盒子一样会带来非常多的麻烦。但是同时他又有好的一面,就是说刚才先生已经讲过了,在目前全球减排的浪潮下,他同时又是为二氧化碳回收一种好的方式,比如说用二氧化碳来置换可燃冰中的甲烷,既有利于开采可燃冰,同时又可以回收二氧化碳,进行二氧化碳的海底储存,同时他能够保持可燃冰开采后海底的稳定性。因此为种低碳,低碳新型的清洁能源,规模大,分布量广,他前景是非常大的,相信在不久的将来,能够成为人类社会利用重要的一个能源。他的产业也会带来新的经济增长点,而且能够推动地质科学的发展,以及全球气候变化方面的基础研究的进步及相关技术方法和设备的发展。

第二、关于可燃冰的一些工作。最早是在1810年英国学者在实验室里首次合成了氯气的水合物,有氯气的,甲烷气的水合物,还有二氧化碳气等等,这个水合物我们讲的可燃冰主要是氢类气体,甲烷气为主的有用资源,大概我划分几个阶段,从1810年到1934年,是一个实验室的研究阶段。后来34年前苏联被堵塞的天然气输气管道里首先发现了天然条件下的可燃冰,因此他对输气管道也是一个利用的过程,到了69年,上个世纪70年代左右,全球围绕可燃冰在海域和陆域进行了大量的调查和研究的工作,而进入了本世纪,应该说是针对可燃冰的勘探开发和利用,将是一个新的起点,开始一个新的进程。

比如说美国在97年就开始制定了系统的国家的计划,计划是在2015年实现商业开采的目标,日本是在95年启动了相关工作,也是大概16年,提出这么一个目标,加拿大主要是在刚才我介绍的马里克计划做的工作,在极地冻土带,而且在02年试采获得了巨大的成功,当时国际上西方的主要媒体,就报道说马里克的计划,加拿大始采可燃冰的成功,点燃人类利用新世纪利用新能源的曙光。德国也是比较积极的国家,他主要是在环境方面开展的工作多一些。像印度,韩国和中国这些发展中国家,主要是近几年的工作力度比较大,通过钻探在有关的海域获取了可燃冰的样品。一个著名的IOIDP的组织,一直把这个作为严重重点。关于陆地有这么一个圈子,在极地冻土带,原来在前苏联本来采常规的天然气,后来采了几十亿立方以后发现还有,又采了30亿方作为常规气田上面盖层,可燃冰作为气田的盖层,作为采气管道又收回来,也是无意插柳柳成荫,他是高压低温条件下,只要释压,或者热击法增温都可以释放出来,另外就是注入化学试剂,刚才我说了加拿大马里克计划和美国阿拉斯加都做过一些试开采。中国对可燃冰的关注还是比较晚的,大概从95—98年,我们认为是一个预研究阶段,从99年开始前期的调查到01年,这三年,后来国家也给予了专门的资金支持,有一个国家级的项目计划,所以开展了十年的工作,就是从0210年,主要是由国土资源部的中国地质调查局来承担的,同时在科技部,还支持设立了一些相关的技术方面的项目和基础理论研究的项目。

这是我们在南海北部,陆坡的深水区从事可燃冰调查的主要区域,大概从东往西,分为东沙、神狐、西沙,琼东四个区,东沙离中国的香港和深圳大概有250公里左右,在2007年的51号的凌晨,我们在第一次钻探的站位就获得了可燃冰的样品,我们通过钻探航次,也就是在4月底到5月份,不到两个月的时间,我们进行了两个航次,总共钻探了8个站位,其中有3个站位获得了可燃冰的实物样品,在世界上来说也是比较高的钻探成功率,同时我们在世界上首次发现了均匀分布的规模非常大,非常连续的一种新的水合物,异型水合物类型,叫均匀分散型,我本人也很荣幸当时作为航次的首席科学家,这个就是我和当时是外方的一个科学家,我当时总共带领了九个国家的科技人员,执行了这个航次。这是我们第一个行段站位。这是第二个航段的钻探的站位,其中HH7也钻获了水合物的样品,两个航道有三个段位都有样品,并且点燃了可燃冰释放甲烷气点燃了,样品本身不能直接点燃。我们在这个区域钻获的样品属于弥散型的水合物,肉眼看不见,放在水里能够冒泡,同时还有很多水,也就是说他分解成碳氢4和水。

通过钻探表明,神狐区作为高品位,新类型,易开发的水合物资源具有很好的广阔的利用前景,比如说矿层的厚度,当时是在20—40米之间,饱和度高达20—48%,国际上平均的水合物在10—25%之间,甲烷含量之纯也是非常之罕见的,三个站位分别是99.499.799.9,中国在陆地,也是我们CGS,中国调查局也进行水合物的调查工作,首先中国有广阔的陆地冻土带,他是属于高山冻土,他的自然条件,不如极地冻土带,据我们测算,全国大概有215万平方公里的冻土区域,重点我们认为在青藏高原的和青海这边的祁连山,和东北的漠河盆地具有这个前景。通过这个工作,我们在祁连山选择了成矿条件相对有利,气源丰富,海拔相对较低,施工条件相对简单的一个盆地进行了钻探,在青海省的天军县进行了钻探,首钻就获取了可燃冰的样品,而且样品直接能够点燃,他是白色状,块附着在上面还是很明显的。这三个站孔获取了样品,他主要是在泥制粉砂岩和粉砂质泥岩裂隙中获取了样品。通过室内工作,通过测试,发现他的气体成份是不像海域的那么纯,主要成份除了甲烷,还有乙烷丙烷烃烷烃类气体。

最后关于下一步工作的展望或者是一些考虑。我们进行加紧战略规划研究,继续开展水合物的勘察,以及室内实验性的开发工作,更重要的是为将来的开发利用实现产业化的开发,来进行前期的准备和实验,以满足将来社会经济发展对能源的需求,我的报告就到这儿,请多指正,谢谢大家。

 

 

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