前不久國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局在南海宣布,，我國正在南海北部神狐海域進行的可燃冰試采獲得了成功,，這也意味著我國成為全球第一個實現(xiàn)在海域連續(xù)穩(wěn)定開采可燃冰產(chǎn)氣的國家,。這對于崛起中的中國來說無疑是打了一針強心劑,，網(wǎng)友們紛紛在網(wǎng)絡(luò)上留言表示，厲害了我的國!
藍鯨1號開采平臺正在開采可燃冰
可燃冰實現(xiàn)穩(wěn)定開采的意義有多大?據(jù)世界能源會議統(tǒng)計,，世界已探明可采煤炭儲量共計15980億噸,，預(yù)計還可開采150年。探明可采石油儲量共計1211億噸,，預(yù)計還可開采30~40年,。探明可采天然氣儲量共計119萬億立方米，預(yù)計還可開采60年,。也就是說如果沒有新能源的話,，再過50-100年，地球上可用的化石燃料能源就將消耗殆盡,。不要以為百年很長,，人類歷史幾百萬年，區(qū)區(qū)百年真的是彈指一揮,，所以我們也可以看到國家在不斷的開發(fā)風(fēng)能,、太陽能等潔凈能源，但目前來說這些能源的使用情況并不是特別理想,。
人類主要能源可用年限圖表(來源于網(wǎng)絡(luò))
可燃冰的優(yōu)勢在哪呢?現(xiàn)已探明的我國可燃冰的蘊藏量大概有1000億噸左右,，這個是什么概念呢?上文也說道全球石油儲量大概1211億噸，也就是說僅我國的可燃冰儲量的總量已經(jīng)接近了全球石油的總量,。而全球的可燃冰儲量更是驚人,，占全球有機碳總量的1/2以上，預(yù)計產(chǎn)生的能量可以供人類再使用1000年,。所以,，如果可燃冰實現(xiàn)穩(wěn)定廉價的開采,，很可能改變現(xiàn)在人類所面臨的這種能源結(jié)構(gòu)。
可燃冰全球大致的分布情況(數(shù)據(jù)來自美國地質(zhì)勘探局)
那么神奇的可燃冰到底是怎樣一種能源呢?可燃冰學(xué)名天然氣水合物,，又稱氣冰或者固體瓦斯,，是目前世界公認的理想型替代能源，主要蘊藏于陸地永久凍土帶和深海海底中,，由天然氣和水在0°低溫和30個大氣壓的作用條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。這里值得一提的是全球海底大概有90%以上,、陸地大概有27%以上的面積具備天然氣水合物生成條件,。所以可燃冰這一礦物資源在全球的分布是相當(dāng)豐富的。
可燃冰是一種很好的清潔能源
可燃冰真的是冰嗎?其實并不是,，只不過是因為它有一個類似冰狀形態(tài)的外觀,，又具有燃燒的特性，才獲得了這樣一個形象的名字,，可燃冰中甲烷(大家家里使用的天然氣的主要成分)的含量高達80%-99.9%,，燃燒后產(chǎn)生水和二氧化碳，是一種非常清潔環(huán)保的能源,，化學(xué)方程式如下:CH4+8H2O+ 2O2== CO2+ 10H2O(反應(yīng)條件為“點燃”),。
除了燃燒更加清潔環(huán)保外，它燃燒產(chǎn)生的能量要比我們常見的煤炭,、石油,、天然氣多出數(shù)十倍(同體積下)，所以無論從儲存量,、熱量和環(huán)保角度考慮,，可燃冰都可以說是人類未來要抱穩(wěn)的一條“能源大腿”。
天使or魔鬼 能量是全球原子彈總和一萬倍
關(guān)于人類對可燃冰的研究最早可以追溯到1778年,，英國的化學(xué)家普德斯特里就著手研究形成可燃冰的溫度和壓強,，他也成為第一個在實驗室中制造天然氣水合物的科學(xué)家，直到1811年,，戴維首次在實驗室中發(fā)現(xiàn)了可燃冰的水合物,，他也被一些科學(xué)家認為是天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)者。轉(zhuǎn)瞬100年后1934年哈默施密特發(fā)表了對美國天然氣管道堵塞現(xiàn)象的檢查結(jié)果,，表示這些阻塞物不是普通冰塊而是天然氣水合物,。而人類真正發(fā)現(xiàn)自然界中存在可燃冰是1965年前蘇聯(lián)科學(xué)家Makogon在西西伯利亞永久凍土帶中發(fā)現(xiàn)天然氣水合物礦藏，至此人類發(fā)現(xiàn)了自然界中的可燃冰并認識到了可燃冰的重要性,，于1970年開始著手研究商業(yè)開采,。而海洋中的天然氣水合物則是在1971年由美國學(xué)者Stoll等人在深海鉆探巖心中發(fā)現(xiàn)的。
可燃冰的研究和開采主要集中在近幾十年
而在近年來可燃冰的開采方面,，美國,、日本和德國均走在世界的前列,。我國屬于開發(fā)較晚的國家，雖然大家都在覬覦這塊肥肉,，但截至到我國成功海洋連續(xù)開采前,，仍沒有一個國家能夠完成安全連續(xù)開采。以鄰國日本為例,，2013年率先在南海海槽進行海上試采,，但因為出砂等技術(shù)問題失敗，而到了2017年4月日本又在同一海域進行了第二次試采,，第一口試采井累計產(chǎn)氣3.5萬立方米,，但僅過一個月再次因為出砂問題項目再次終止。那么目前開采有哪些方式?實際開采需要面臨哪些難度呢?
點燃可燃冰開采成功后的天然氣
從目前的開采方式上來說主要有三種,，分別是熱解法,、置換法和降壓法，熱解法是利用了可燃冰溫度升高就會自動分解的特性,，通過將溫水注入可燃冰層的方式,，使固態(tài)可燃冰分解成氣態(tài)使甲烷氣體溶解到水中后，再對水中的甲烷進行2次提取,，這種方式不但要對甲烷進行多次分離提取,，還需要消耗大量的熱水，經(jīng)濟性很差,。置換法是將化學(xué)試劑注入可燃冰層中,，通過與可燃冰反應(yīng)，改變可燃冰狀態(tài),，達到采氣的目的,，這種方法和熱解法類似，對甲烷氣體的收集和經(jīng)濟性都有一定的難度,。降壓法是利用可燃冰層下面往往存在游離的天然氣,，將這些天然氣抽出后降低了可燃冰礦層的壓力，當(dāng)壓力減小后,，可燃冰不具備保存條件就會分解出氣體,。這種技術(shù)最主要的難點就是涌沙堵管的問題，目前中國成功開采可燃冰使用的也是這種基礎(chǔ)方法的升級版,，成功解決了涌沙堵管的問題實現(xiàn)連續(xù)開采,。
白色的小顆粒物就是可燃冰
可燃冰是天使也是魔鬼，可燃冰之所以沒有大肆開采,，除了開發(fā)難度外,，還有很多環(huán)境方面的問題，首先可燃冰的穩(wěn)定性比較差，一旦汽化,，海底的沉積物會失去穩(wěn)定性,，不但會破壞人類鋪設(shè)在海底的管道、開采平臺等,，還可能造成海底塌方,、滑坡甚至大規(guī)模海嘯。另外一個比較嚴重的問題是全球可燃冰蘊含的甲烷量是大氣圈中的3000倍,，而大氣中的甲烷總量增加0.5%就會讓全球變暖進程加快,。還有一種更可怕的假說“可燃冰噴射”，可燃冰瞬間汽化與爆炸無疑,，所以如果海底地質(zhì)發(fā)生劇烈變化,，很可能改變可燃冰的存儲條件，帶來毀滅性的災(zāi)難,，據(jù)悉如果全球可燃冰爆炸其威力超過目前核武威力總和的10000倍。
墨西哥灣鉆井平臺爆炸起因也是可燃冰
而且在現(xiàn)實中已經(jīng)有非常慘痛的例子了,，2010年著名的墨西哥灣鉆井平臺爆炸,，罪魁禍首就是鉆井鉆到了可燃冰，當(dāng)可燃冰被鉆頭的熱量分解后,，氣泡就在巨大的壓力下,，順著鉆柱就沖出了海綿。據(jù)幸存的鉆井工人描述,，當(dāng)時海水突然向他們噴射出來,，一直噴射到高達70多米的高空，隨后甲烷氣體也跟著噴出,，遇到火源后發(fā)生了爆炸,。
成就并非朝夕 “藍鯨一號”竟然還有妹妹
1997年我國正式有關(guān)部門開始著手研究調(diào)查可燃冰，經(jīng)過整整10年在2007年我國成功在南海北部神狐海域完成了可燃冰的首次采樣工作,，這讓我國成為世界上第五個采集到自然狀態(tài)下可燃冰的國家,。而又過了整整10年，2017年我國在同樣海域試采可燃冰獲得了成功,。也就是說今天看到的成績并非一朝一夕的結(jié)果,，而是整整花費了20年的人力物力。
我國開采可燃冰方法的示意圖
這次中國是首先利用降壓法,、打破了天然氣水合物儲層的成藏條件,，再將分散在類似海綿空隙中一樣的可燃冰聚集，利用自主研發(fā)的水,、沙,、氣分離核心技術(shù)(地層流體抽取試采法)，有效解決了儲層流體控制與可燃冰穩(wěn)定持續(xù)分解的難題，最終將天然氣取出,。這其中涉及到了我國新研發(fā)的儲層改造增產(chǎn),、可燃冰二次生成預(yù)防、防砂排砂等開采測試關(guān)鍵技術(shù),，其中很多技術(shù)都超出了石油工業(yè)的防砂極限,。
藍鯨1號
而負責(zé)此次開采的國之重器“藍鯨一號”由中集來福士海洋工程有限公司建造于三個月前在山東煙臺交付。這是中國造船企業(yè)在海洋工程超深水領(lǐng)域的首個“交鑰匙”工程,。該平臺采用Frigstad D90基礎(chǔ)設(shè)計,，配備DP3動力定位系統(tǒng)，長117米,，寬92.7米,，高118米，最大作業(yè)水深3658米,，最大鉆井深度15240米,，是目前全球作業(yè)水深、鉆井深度最大的半潛式鉆井平臺,，適用于全球深海作業(yè),。
藍鯨2號內(nèi)部細節(jié)
這樣一臺國之重器的復(fù)雜程度可想而知，27354臺設(shè)備,，40000多根管路,，50000多個MCC報驗點，120萬米電纜拉放長度等等,，據(jù)悉這臺設(shè)備的一張設(shè)計圖紙的數(shù)據(jù)量高達上百GB,，需要幾十位工程師分別對每個不同部件進行單獨的設(shè)計，然后進行信息共享,，完成組裝,。其姊妹號“藍鯨2號”也將于近期交付。
100升可燃冰能跑50000公里?假的!
在可燃冰的介紹中,，央視給大家舉了一個汽車的例子,，一輛使用天然氣的汽車，如果一次加100升天然氣能跑300公里,，那么加入相同體積的可燃冰這輛車就能跑5萬公里,。乍一聽，感覺人類真的是遇到了希望,，未來買了可燃冰汽車加一次“冰”就能跑一年,，簡直是樂壞了老司機們啊。
但實際上可燃冰并沒有央視說的那么神奇,，或者說是央視把這筆賬給算錯了,。我們都知道1L可燃冰大概可以產(chǎn)生天然氣164升，100升就是16400升，而現(xiàn)在的汽車用的天然氣都是壓縮液化的天然氣,，罐體一般是65L的氣瓶,，天然氣的工作壓力是20MP，1L液化天然氣可以釋放天然氣200L,。所以如果把100L可燃冰釋放的天然氣按照天然氣罐的標準液化后是82L,根據(jù)司機的真實數(shù)據(jù)來看70L的罐體跑高速大概可以跑200公里,，所以82L的天然氣最多可跑235公里。與50000公里相差甚遠,。
可燃冰其實可以理解成固態(tài)的天然氣
那么央視的超高數(shù)據(jù)是如何算出來的呢?根據(jù)之前的數(shù)據(jù)可以看出1L的可燃冰可以釋放天然氣164L,，所以可燃冰1L相當(dāng)于164L天然氣，根據(jù)100升天然氣可以讓汽車跑300公里得知,，300公里X164結(jié)果約等于50000公里,。(這么說大家就發(fā)現(xiàn)問題的根本了吧，原因就在于,，100升天然氣其實也是壓縮后的液化天然氣,，這個因素央視并沒考慮在內(nèi)。)
網(wǎng)友天然氣車實測數(shù)據(jù)
所以說,，100升的可燃冰并不能跑50000公里,，而且按照目前的開采技術(shù)來看，未來可燃冰依舊會按照天然氣的能源使用方式,，為用戶提供能源,，而不會讓用戶直接燃燒可燃冰,。
告別能源進口依賴 商用至少還得13年
中國宣布在海域?qū)崿F(xiàn)安全連續(xù)開采可燃冰的意義有多大?從大面來看,，人類未來1000年不必擔(dān)心能源枯竭的問題。但從我國整體的能源形勢來看,，我國作為能源大國,，每年石油的消耗量超過5億噸，其中56.42%的原油需要對外進口(2012年數(shù)據(jù)),，所以能源的供給對于中國來說非常重要,，而由于中國過分的依賴海外進口，所以一旦國際局勢緊張,，我國的能源入口很可能就被“卡住”,，但是如果可燃冰實現(xiàn)商用化開采，我們對于海外原油的依賴度將大大下降,，即便未來國際形勢緊張,，我國在能源上也完全可以自產(chǎn)自足。
石油等傳統(tǒng)能源作為燃料的地位將下降
除了給我過能源供給模式帶來利好外,，從這次可燃冰試采成功也可以預(yù)見,，未來可燃冰很可能影響目前傳統(tǒng)能源的價格體系，一旦可燃冰的開采技術(shù)和成本下降，依靠傳統(tǒng)石油天然氣生產(chǎn)的輸出國都將喪失競爭力,。而從近日的資本市場可燃冰概念股價大熱就可見一斑,。
預(yù)計最早也要13年以后我們才能用上可燃冰能源
雖然目前可燃冰實現(xiàn)了開采，但從日本國家石油天然氣和金屬公司估算,，從海底開采可燃冰成本高達2.8-10.8元每立方米,，所以即便實現(xiàn)了穩(wěn)定開采，價格也沒什么優(yōu)勢,。根據(jù)中國戰(zhàn)略規(guī)劃對可燃冰開放的安排,，2006-2020年為調(diào)查階段，2020-2030年是開發(fā)試生產(chǎn)階段,，2030-2050年中國的可燃冰將進入商業(yè)生產(chǎn)階段,。從目前的進度來看，我們最早也要到13年后才能用上可燃冰,。
