日前，通過終審的南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報(bào)告顯示，科考人員在我國(guó)南海北部神狐海域鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)，已圈定11個(gè)可燃冰礦體，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量為194億立方米。該報(bào)告顯示，南海圈定的可燃冰礦體飽和度最高值分別為25.5%、46%和 43%，是目前世界已發(fā)現(xiàn)可燃冰地區(qū)中飽和度最高的地方。我國(guó)對(duì)可燃冰的研究雖然起步較晚，但進(jìn)展迅速，預(yù)計(jì)在2020年后一段時(shí)間內(nèi)將達(dá)到商業(yè)開發(fā)的前期水平。
可燃冰的開發(fā)將改變我國(guó)石油天然氣的地緣布局，同時(shí)對(duì)應(yīng)用于海洋管線管的直縫埋弧焊管的性能提出了更高要求。
“天賜寶藏”，可燃冰開發(fā)可緩解能源危機(jī)
可燃冰是一種非常規(guī)能源，學(xué)名“天然氣水合物”，主要成分是甲烷和水，是甲烷在高壓和低溫條件下充填在水結(jié)晶時(shí)形成的籠狀結(jié)構(gòu)中，外形似冰雪狀的結(jié)晶化合物，主要分布在海洋底部和高原永久凍土層中，是一種能量密度很高的清潔能源。可燃冰的發(fā)現(xiàn)，讓陷入能源危機(jī)的人類看到了新希望。據(jù)國(guó)際地質(zhì)勘探組織估算，地球深海中可燃冰的蘊(yùn)藏量是常規(guī)氣體能源儲(chǔ)存量的1000倍，且在這些可燃冰層下還可能蘊(yùn)藏著大量的天然氣。這些能源資源量如果能得到開采，可供人類使用 1000年。
大約27%的陸地(極地冰川冰土帶和冰雪高原凍土層)和10%~30%的海洋水域是可燃冰的潛在區(qū)域。陸上可燃冰氣層厚度比海洋可燃冰氣層厚度要大，但海洋可燃冰規(guī)模比陸地上可燃冰的規(guī)模大得多。
目前，世界上已有40多個(gè)國(guó)家(地區(qū))開展了可燃冰的勘查、試驗(yàn)和開采研究，美國(guó)、俄羅斯、加拿大和日本等國(guó)進(jìn)展較快，其中美國(guó)和日本已進(jìn)入工業(yè)性試驗(yàn)和開采階段。我國(guó)對(duì)可燃冰的勘探也已取得較大進(jìn)展。青藏高原是世界上海拔最高的多年凍土區(qū)，其遠(yuǎn)景儲(chǔ)量為350億噸油當(dāng)量。據(jù)2009年初步勘探，我國(guó)青海省祁連山(600720,股吧)凍土區(qū)已鉆獲可燃冰實(shí)物樣品，該凍土區(qū)占我國(guó)陸地凍土區(qū)儲(chǔ)量的1/4。我國(guó)部分管轄海域也均有可燃冰礦藏，其中，南海陸坡和陸隆區(qū)，估算可燃冰資源總量為643.5億噸~772.2億噸油當(dāng)量，大約相當(dāng)于我國(guó)陸上和近海石油天然氣總資源量的1/2。此外，南海北部、西沙海槽可燃冰蘊(yùn)藏面積很大，是可燃冰開發(fā)的遠(yuǎn)景區(qū)。我國(guó)臺(tái)灣省東南和西南海底也發(fā)現(xiàn)了大面積可燃冰賦存區(qū)。
“上帝陷阱”，可燃冰開采方式有待完善
雖然諸多國(guó)家都紛紛展開了對(duì)可燃冰的開發(fā)，但業(yè)內(nèi)人士表示，開發(fā)可燃冰是把“雙刃劍”：既存在巨大能源潛力的誘惑，也存在破壞生態(tài)環(huán)境的極大風(fēng)險(xiǎn)。
數(shù)據(jù)顯示，1立方米可燃冰可產(chǎn)出164立方米甲烷氣體和0.8立方米的水，其燃燒值約等于0.5噸煤炭。但是可燃冰在開采時(shí)易泄漏大量甲烷氣體，如果控制不住，極易造成“井噴”。可燃冰中甲烷的總量是大氣中甲烷數(shù)量的3000倍，而且CH4造成的溫室效應(yīng)比CO2要大21倍，一旦控制不住，會(huì)破壞海洋的穩(wěn)定平衡，加劇氣候變暖，并對(duì)海洋本身也產(chǎn)生很大的危害，甚至可能會(huì)造成沿海大陸架邊緣滑坡，有可能發(fā)生災(zāi)難性海嘯，同時(shí)也會(huì)危及海底油氣管線、水下電纜等設(shè)施。以上種種風(fēng)險(xiǎn)被喻為“上帝的陷阱”。
從另一個(gè)角度看，在目前技術(shù)條件下，可燃冰的開發(fā)成本比較高，約200美元/立方米，折合天然氣是1美元/立方米，而常規(guī)天然氣成本為1元/立方米。因此，有觀點(diǎn)認(rèn)為，相對(duì)于現(xiàn)有能源，可燃冰沒有優(yōu)勢(shì)。
但從長(zhǎng)期來看，由于化石能源的日益枯竭，對(duì)可燃冰的開發(fā)利用勢(shì)在必行。如果能盡早解決上述種種問題，將可燃冰投入商用，必將促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的新一輪發(fā)展，并帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。對(duì)于我國(guó)來講，加快對(duì)可燃冰的研發(fā)，也是擺脫過高的能源對(duì)外依存度，建立正能源安全戰(zhàn)略的可行之舉。
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)披露，我國(guó)油氣資源的現(xiàn)有儲(chǔ)量將不足10年消費(fèi)，最終可采儲(chǔ)量勉強(qiáng)可維持30年消費(fèi)。到2020年，中國(guó)石油(601857,股吧)的進(jìn)口量將超過5億噸，天然氣進(jìn)口量將超過1000億立方米，兩者的對(duì)外依存度分別將達(dá)到70%和50%。我國(guó)于上個(gè)世紀(jì)末啟動(dòng)對(duì)可燃冰的研究，進(jìn)展迅速，但與先進(jìn)水平相比，仍有5年~7年的技術(shù)差距，按照有關(guān)部門制定的戰(zhàn)略規(guī)劃，我國(guó)可燃冰的商業(yè)開采計(jì)劃約在2020年之后。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，當(dāng)前我國(guó)對(duì)于可燃冰的研究重點(diǎn)應(yīng)該在“怎么開采”上，因?yàn)榭扇急拈_發(fā)方法和技術(shù)比較復(fù)雜，研發(fā)速度慢、費(fèi)用高、風(fēng)險(xiǎn)大，海洋中水合物所受的壓力較高，實(shí)現(xiàn)管道的合理布設(shè)、天然氣高效收集比較困難。而且在開采過程中，保證海底穩(wěn)定、甲烷不外泄是關(guān)鍵。日本試驗(yàn)“減壓法”開采多年，至今仍不成熟，開采被迫中斷的情況時(shí)有發(fā)生。我國(guó)在可燃冰開采方面還要繼續(xù)從實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，摸索前進(jìn)。
打磨“利器”，可燃冰開采“呼喚”高級(jí)別鋼管
在20世紀(jì)30年代，前蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)輸氣管內(nèi)形成的白色冰狀固體物堵塞了輸氣通路，可燃冰首次出現(xiàn)在長(zhǎng)輸管線內(nèi)。對(duì)中國(guó)來說，可燃冰的開發(fā)對(duì)中國(guó)長(zhǎng)輸油氣管線的布局有重大影響。南海海域有豐富的可燃冰資源，如果能夠?qū)崿F(xiàn)開采，進(jìn)行“南氣北輸”，將與中國(guó)目前的“西氣東輸”互為補(bǔ)充，使中國(guó)消費(fèi)天然氣的地緣布局更趨均衡;同時(shí)，一旦青藏高原凍土帶的可燃冰開發(fā)成功，將形成新的“西氣東輸”線路，對(duì)西藏、青海等西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)起到支撐作用，也是對(duì)中國(guó)東、中部地區(qū)的能源需求的重大補(bǔ)充。
開發(fā)可燃冰有望對(duì)焊管生產(chǎn)企業(yè)地緣布局的結(jié)構(gòu)調(diào)整起到促進(jìn)作用。目前，焊管生產(chǎn)企業(yè)多分布在河北、天津、江蘇等地區(qū)。可以推斷，如在南海進(jìn)行可燃冰的開發(fā)，會(huì)吸引一些焊管生產(chǎn)企業(yè)到海南島、廣東等地布局;對(duì)青藏高原可燃冰的開發(fā)，也會(huì)吸引一些焊管生產(chǎn)企業(yè)到青海、西藏等西部地區(qū)落戶。
海洋輸氣管線要求管型是無縫鋼管和直縫焊管(高頻直縫焊管和直縫埋弧焊管)，鋼級(jí)范圍為X65~X70，壁厚范圍為20毫米~30毫米。南海北部坡陸(水深550米~600米)，南海海底(最深1500米)處的可燃冰開發(fā)，對(duì)焊管管線管的性能也將提出更高的要求，無縫鋼管油井管能適應(yīng)海洋鉆井的要求。海氣登陸后也需要用管道輸送。如果要達(dá)到500億立方米/年的輸送要求，管徑為1420毫米，鋼級(jí)X80，最佳方案是選用直縫埋弧焊管。目前來看，大直徑螺旋焊管管線管發(fā)展的方向，一是采用預(yù)精焊技術(shù)，提高焊接質(zhì)量;二是全管體機(jī)械擴(kuò)徑，消除成型時(shí)大部分殘余應(yīng)力，從而適應(yīng)長(zhǎng)輸管線輸氣的要求。
一般來說，在凍土帶開發(fā)可燃冰比海洋里要容易些，青藏高原五道梁永久凍土帶(海拔4700米)、青海祁連山南緣天俊縣木里地區(qū)(海拔4062米)可燃冰的開發(fā)，將對(duì)焊管管線管的發(fā)展提出耐寒冷的性能要求;可燃冰礦藏一般在凍土層下300米~600米深處，因此輸送用的油井管要能耐低溫，在這方面，無縫鋼管有其優(yōu)勢(shì)。
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