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可燃冰或改变我国石油天然气地缘布局

日期:2013-8-13

  日前,通过终审的南海北部神狐海域天然气水合物钻探成果报告显示,科考人员在我国南海北部神狐海域钻探目标区内,已圈定11个可燃冰矿体,预测储量为194亿立方米。该报告显示,南海圈定的可燃冰矿体饱和度最高值分别为25.5%、46%和43%,是目前世界已发现可燃冰地区中饱和度最高的地方。我国对可燃冰的研究虽然起步较晚,但进展迅速,预计在2020年后一段时间内将达到商业开发的前期水平。

  可燃冰的开发将改变我国石油天然气的地缘布局,同时对应用于海洋管线管的直缝埋弧焊管的性能提出了更高要求。

  “天赐宝藏”,可燃冰开发可缓解能源危机

  可燃冰是一种非常规能源,学名“天然气水合物”,主要成分是甲烷和水,是甲烷在高压和低温条件下充填在水结晶时形成的笼状结构中,外形似冰雪状的结晶化合物,主要分布在海洋底部和高原永久冻土层中,是一种能量密度很高的清洁能源。可燃冰的发现,让陷入能源危机的人类看到了新希望。据国际地质勘探组织估算,地球深海中可燃冰的蕴藏量是常规气体能源储存量的1000倍,且在这些可燃冰层下还可能蕴藏着大量的天然气。这些能源资源量如果能得到开采,可供人类使用1000年。

  大约27%的陆地(极地冰川冰土带和冰雪高原冻土层)和10%~30%的海洋水域是可燃冰的潜在区域。陆上可燃冰气层厚度比海洋可燃冰气层厚度要大,但海洋可燃冰规模比陆地上可燃冰的规模大得多。

  目前,世界上已有40多个国家(地区)开展了可燃冰的勘查、试验和开采研究,美国、俄罗斯、加拿大和日本等国进展较快,其中美国和日本已进入工业性试验和开采阶段。我国对可燃冰的勘探也已取得较大进展。青藏高原是世界上海拔最高的多年冻土区,其远景储量为350亿吨油当量。据2009年初步勘探,我国青海省祁连山冻土区已钻获可燃冰实物样品,该冻土区占我国陆地冻土区储量的1/4。我国部分管辖海域也均有可燃冰矿藏,其中,南海陆坡和陆隆区,估算可燃冰资源总量为643.5亿吨~772.2亿吨油当量,大约相当于我国陆上和近海石油天然气总资源量的1/2。此外,南海北部、西沙海槽可燃冰蕴藏面积很大,是可燃冰开发的远景区。我国台湾省东南和西南海底也发现了大面积可燃冰赋存区。

  “上帝陷阱”,可燃冰开采方式有待完善

  虽然诸多国家都纷纷展开了对可燃冰的开发,但业内人士表示,开发可燃冰是把“双刃剑”:既存在巨大能源潜力的诱惑,也存在破坏生态环境的极大风险。

  数据显示,1立方米可燃冰可产出164立方米甲烷气体和0.8立方米的水,其燃烧值约等于0.5吨煤炭。但是可燃冰在开采时易泄漏大量甲烷气体,如果控制不住,极易造成“井喷”。可燃冰中甲烷的总量是大气中甲烷数量的3000倍,而且CH4造成的温室效应比CO2要大21倍,一旦控制不住,会破坏海洋的稳定平衡,加剧气候变暖,并对海洋本身也产生很大的危害,甚至可能会造成沿海大陆架边缘滑坡,有可能发生灾难性海啸,同时也会危及海底油气管线、水下电缆等设施。以上种种风险被喻为“上帝的陷阱”。

  从另一个角度看,在目前技术条件下,可燃冰的开发成本比较高,约200美元/立方米,折合天然气是1美元/立方米,而常规天然气成本为1元/立方米。因此,有观点认为,相对于现有能源,可燃冰没有优势。

  但从长期来看,由于化石能源的日益枯竭,对可燃冰的开发利用势在必行。如果能尽早解决上述种种问题,将可燃冰投入商用,必将促进能源产业的新一轮发展,并带动相关行业技术进步。对于我国来讲,加快对可燃冰的研发,也是摆脱过高的能源对外依存度,建立正能源安全战略的可行之举。

  据有关文献披露,我国油气资源的现有储量将不足10年消费,最终可采储量勉强可维持30年消费。到2020年,中国石油的进口量将超过5亿吨,天然气进口量将超过1000亿立方米,两者的对外依存度分别将达到70%和50%。我国于上个世纪末启动对可燃冰的研究,进展迅速,但与先进水平相比,仍有5年~7年的技术差距,按照有关部门制定的战略规划,我国可燃冰的商业开采计划约在2020年之后。

  业内人士认为,当前我国对于可燃冰的研究重点应该在“怎么开采”上,因为可燃冰的开发方法和技术比较复杂,研发速度慢、费用高、风险大,海洋中水合物所受的压力较高,实现管道的合理布设、天然气高效收集比较困难。而且在开采过程中,保证海底稳定、甲烷不外泄是关键。日本试验“减压法”开采多年,至今仍不成熟,开采被迫中断的情况时有发生。我国在可燃冰开采方面还要继续从实践中不断积累经验,摸索前进。

  打磨“利器”,可燃冰开采“呼唤”高级别钢管

  在20世纪30年代,前苏联发现输气管内形成的白色冰状固体物堵塞了输气通路,可燃冰首次出现在长输管线内。对中国来说,可燃冰的开发对中国长输油气管线的布局有重大影响。南海海域有丰富的可燃冰资源,如果能够实现开采,进行“南气北输”,将与中国目前的“西气东输”互为补充,使中国消费天然气的地缘布局更趋均衡;同时,一旦青藏高原冻土带的可燃冰开发成功,将形成新的“西气东输”线路,对西藏、青海等西部地区的经济发展会起到支撑作用,也是对中国东、中部地区的能源需求的重大补充。

  开发可燃冰有望对焊管生产企业地缘布局的结构调整起到促进作用。目前,焊管生产企业多分布在河北、天津、江苏等地区。可以推断,如在南海进行可燃冰的开发,会吸引一些焊管生产企业到海南岛、广东等地布局;对青藏高原可燃冰的开发,也会吸引一些焊管生产企业到青海、西藏等西部地区落户。

  海洋输气管线要求管型是无缝钢管和直缝焊管(高频直缝焊管和直缝埋弧焊管),钢级范围为X65~X70,壁厚范围为20毫米~30毫米。南海北部坡陆(水深550米~600米),南海海底(最深1500米)处的可燃冰开发,对焊管管线管的性能也将提出更高的要求,无缝钢管油井管能适应海洋钻井的要求。海气登陆后也需要用管道输送。如果要达到500亿立方米/年的输送要求,管径为1420毫米,钢级X80,最佳方案是选用直缝埋弧焊管。目前来看,大直径螺旋焊管管线管发展的方向,一是采用预精焊技术,提高焊接质量;二是全管体机械扩径,消除成型时大部分残余应力,从而适应长输管线输气的要求。

  一般来说,在冻土带开发可燃冰比海洋里要容易些,青藏高原五道梁永久冻土带(海拔4700米)、青海祁连山南缘天俊县木里地区(海拔4062米)可燃冰的开发,将对焊管管线管的发展提出耐寒冷的性能要求;可燃冰矿藏一般在冻土层下300米~600米深处,因此输送用的油井管要能耐低温,在这方面,无缝钢管有其优势。

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 来源:中国行业研究网    编辑:迟媛
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