捷報!我國可燃冰試採創下兩項世界紀錄,為什麼開採可燃冰這麼難?

2021-01-09 騰訊網

據新京報快訊,3月26日,記者從自然資源部召開的匯報視頻會上獲悉,我國海域天然氣水合物(即「可燃冰」)第二輪試採日前取得成功並超額完成任務。在水深1225米的南海神狐海域,試採創造了「產氣總量、日均產氣量」兩項新的世界紀錄,實現了從「探索性試採」向「試驗性試採」的重大突破。

我國可燃冰第二輪試採在南海神狐海域進行。自然資源部中國地質調查局供圖

此次試採到底取得哪些重大突破

一是本輪試採1個月產氣總量86.14萬立方米、日均產氣量2.87萬立方米,是第一輪60天產氣總量的2.8倍。試採攻克了深海淺軟地層水平井鑽採核心關鍵技術,實現產氣規模大幅提升,為生產性試採、商業開採奠定了堅實的技術基礎。我國也成為全球首個採用水平井鑽採技術試採海域天然氣水合物的國家。

二是自主研發了一套實現天然氣水合物勘查開採產業化的關鍵技術裝備體系,大大提高了深海探測與開發能力。形成了六大類32項關鍵技術,其中6項領先優勢明顯。研發了12項核心裝備,其中控制井口穩定的裝置吸力錨打破了國外壟斷。這些技術裝備在海洋資源開發、涉海工程等領域具有廣闊應用前景,將帶動形成新的深海技術裝備產業鏈,增強我國「深海進入、深海探測、深海開發」能力。

三是創建了獨具特色的環境保護和監測體系,進一步證實了天然氣水合物綠色開發的可行性。試採過程中甲烷無洩漏,未發生地質災害。

據介紹,實現天然氣水合物產業化,大致可分為理論研究與模擬試驗、探索性試採、試驗性試採、生產性試採、商業開採5個階段。第二輪試採成功實現從「探索性試採」向「試驗性試採」的階段性跨越,邁出天然氣水合物產業化進程中極其關鍵的一步。

確認可燃冰的存在

1934年,美國人哈默·施密特(Hammer Schmidt)在被堵塞的輸氣管道中發現了可以燃燒的冰塊,它叫「甲烷氣水合物」。自然界中真有像冰一樣的「天然氣水合物」嗎?

1946年,蘇聯學者斯特裡諾夫認為:只要有合適的溫度和壓力,自然界必定會有天然氣水合物的形成!不僅能夠形成,而且還能夠聚集成為「天然氣水合物礦藏」!

1968年,蘇聯地質學家在一年四季都冷風刺骨的西伯利亞麥索雅哈發現了「天然氣水合物礦藏」;1972年,美國人首次在阿拉斯加冰膠結的永凍層中採到天然氣水合物的樣品。西伯利亞和阿拉斯加常年凍土,風雪嚴寒,自然具有形成「天然氣水合物」的極冷條件。

1968年,美國「地球深部取樣海洋研究機構聯合體(JOIDES)」實施深海鑽探計劃(DSDP),其目的是在世界大洋打大量不太深的鑽井,採集沉積巖心,取得洋底地殼上層的資料。執行任務的「挑戰者號」鑽探船上的地球物理學家為此進行了大量的地震勘探,卻發現地震波反射剖面上出現了奇怪的現象:原本是一層層有序的、向深部速度呈遞增的波列,現在卻出現了與海底平行的波列、淺部高速度疊置在深部低速度層上的波列,出現了海底某一段沒有反射的「空白」波列——這些被地球物理學家稱為「似海底反射層」的怪現象,引起了海洋地質學家的懷疑:淺部的高速度層,會不會是被海底低溫的冰凍結的地層?會不會是成層狀的可燃冰?

似海底反射層(Bottom simulating reflection簡稱:BSR),一般被認為是天然氣水合物存在的地震指示標誌

1979年,美國挑戰者號執行深海鑽探計劃第66、67航次,開赴中美洲海槽,找到了存在「似海底反射層」這一怪現象的海域,打鑽的結果是看到了科學家們期待已久的可燃冰的倩影!這使科學家們確信,只要有「似海底反射層」這一怪現象存在的海域,就可能存在著可燃冰。1981—1986年間,DSDP第84、96、112航次在秘魯海槽、南墨西哥濱海帶、瓜地馬拉濱海帶等地發現了可燃冰的存在;1990—1993年間,又在太平洋西岸、美國西海岸、日本濱海、日本南海海溝等地發現了可燃冰的存在。

美國挑戰者號

目前,全球的可燃冰98%分布在海洋的沉積物當中,2%分布在永久凍土帶。

可燃冰分布區

可燃冰之前為什麼沒有大規模開採?

既然探明海底有可燃冰,我們為什麼沒有大規模開採呢?其實沒有這麼簡單。

原因主要有兩點。一是可燃冰在低溫高壓條件下形成,開採時改變它的形態很容易讓其融化,容易造成甲烷洩漏,對全球環境造成嚴重後果。

二是可燃冰的開採可能會引發地質災害。可燃冰從固體狀態變成天然氣和水的狀態時,空間體積瞬間增大,會帶來很大壓力,導致海底海嘯。而這種壓力傳遞到海平面,也會帶來陸坡的變化,比如滑坡、海底泥石流和微地震。

所以,我們要燒上可燃冰這種新能源,還得我們解決不少的科學難題。隨著環境問題日益嚴重以及能源的日漸枯竭,降低能源消費、減少汙染物的排放是重中之重。因此,推動全球清潔能源的高效開發、配置、利用,是實現世界能源可持續發展的必由之路,而可燃冰正是其中一種人類未來不可多得的清潔能源。

本文綜合自《知識就是力量》雜誌、新京報、科技日報

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