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南海可燃冰试采未对大气海洋环境造成影响,过程安全可控

时间:2017-05-24 15:39:30     来源:南方日报

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  刚刚过去这一周,可燃冰(学名“天然气水合物”)或许是地质科学界最热的词汇。


  2017年5月18日,我国在南海海域水深1266米海底以下203—277米的天然气水合物矿藏开采出天然气。从5月10日起,经试气点火,连续产气8天,累计产气超12万立方米,甲烷含量最高达99.5%。我国这次试采成功,震惊了世界。


  我国进行可燃冰试采,一直非常重视环境影响,投入大量人力物力进行研究。监测结果显示,本次试采未对周边大气和海洋环境造成影响。


  探秘试采作业平台


  5月18日上午9时左右,直升飞机进入神狐海域不久,记者透过窗外就看到,汹涌澎阔、辽阔无边的海面上,稳稳停立着一座船底到钻井架顶端有37层楼高、甲板面积相当于一个标准足球场大小的庞然大物,光是从外型上就给了记者一种从未有过的心理震撼。


  负责实施试采项目的中国地质调查局广州海洋地质调查局的工作人员在旁边告诉记者,这就是负责这次试采任务的,净重超过4.3万吨,最大作业水深3658米,最大钻井深度15240米,目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台,适用于全球深海作业,可对抗12级暴风的侵扰。试采成功后,很多人已经从新闻上知道,正是这座代表当今世界海洋钻井平台设计建造最高水平的“蓝鲸一号”,将我国深水油气勘探开发能力带入世界先进行列。


  飞机降落停稳在甲板上后,记者从敞开的机门走到平台上,整个人还没有从“蓝鲸一号”带来的震撼中回过神来,眼睛就马上被平台另一角熊熊燃烧的火炬所吸引。没错!火炬正在燃烧着的,正是中国的科学家和地质工作者刚刚从海底开采和分离出来的天然气。隔着一组四处喷洒的水龙头,它快乐地扭动着火红的身驱,与围在不远处的一群工程师身上同是红色的着装交相辉映,似乎已经在提前庆祝中国首次海域天然气水合物(可燃冰)试采成功的喜悦。


  紧接着,记者随工作人员进入作业平台的工作区。在一个中型会议室里边,整整齐齐地陈列着一排排瓶装液体样本,上面的标签记录着采集的时间、地点和取样人的姓名。工作人员笑着向记者解释,可燃冰顾名思义,其自然形态与冰差不多。广州海洋地质调查局以前在做科普讲座时,曾经向媒体公开过自然形态的可燃冰。其可以通俗理解为水和天然气的混合物,只不过是在海底的低温和高压下,变成了冰状结晶体。采集回来的可燃冰原状物,外观多呈白色或浅灰色晶体,可以像固体酒精一样被点燃。


  据科普人员介绍,形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和充足的气源。海底的低温和高压对于天然气水合物的形成非常有利,因此世界上的天然气水合物约有97%分布于海洋中,仅3%分布在陆地冻土带。


  可燃冰比页岩气更难开采


  一般认为,天然气作为能源,可减少煤和石油的用量,大大改善城市发展中面临的环境污染问题。据测算,作为一种清洁能源,天然气能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%,并有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。


  在可燃冰试采海上作业平台上,记者了解到,可燃冰同样是一种开采价值非常大的清洁能源。全球可燃冰蕴藏的天然气资源总量约为21000万亿方,可满足人类使用1000年的需求。而我国可燃冰的总资源约是常规天然气、页岩气等资源量总和的两倍,按当前的消耗水平,可满足我国近200年的能源需求。目前我国仅南海探明的可燃冰地质资源量就约为800亿吨油当量。


  不过,尽管储量巨大,但和页岩气相比,天然气水合物新能源的开采,却有相当的难度。天然气水合物通常赋存于水深大于100—250米(两极地区)和大于400—650米(赤道地区)的深海海底以下,矿藏通常分布在数百米至1000多米的海底沉积层内。因为只有在这里,压力和温度等物理条件才能使天然气水合物处于稳定的固态。而相对的,页岩气和页岩油虽然蕴含在页岩中,但好歹可以陆地开采。这次我国试采的可燃冰,就藏在中国南海神狐海域水深1266米海底以下203—277米的地方。


  试采过程安全环保


  不过,由于甲烷是比CO2更高效的温室气体,在现有的科学发展水平下,可燃冰的开采是否将对地球的环境带来不确定的负面影响,仍然面临外界的诸多疑问。譬如,如何防止开采工程造成海洋生态环境破坏甚至引发地质灾害,如何防止开采不当而引起可燃冰大量气化从而加速地球气候变暖等。


  所幸的是,我国进行海域可燃冰试采,一直非常重视环境问题。尽管可燃冰的商业化开采仍需时日,但我国已提前为解决上述问题投入大量人力物力进行研究。


  据广州海洋地质调查局介绍,2011年6月至2017年3月,南海水合物环评项目组在南海神狐水合物区先后共组织了10个航次的野外调查工作,对试采区进行了多年系统调查,调查内容包括海底工程地质特征、地质灾害特征、海底环境监测、海洋生物特征、海水溶解甲烷含量、海水物理化学及水文特征、海表大气甲烷含量特征等,基本查明了可燃冰试采区的海洋环境特征,同时,发展了一系列我国自主产权的环境评价技术,为可燃冰试采、开发提供了良好基础。


  可燃冰试采的环境问题,主要是试采过程中是否发生不可控的可燃冰分解,导致甲烷泄漏,从而引起海底滑坡等地质灾害,甚至是甲烷泄漏到海洋或者大气中而引起环境问题。针对这些问题,在试采过程中,一方面根据水合物区海底地形地貌特征、工程地质特征、水合物储层特征,通过合理设计井位及降压方案,从工程设计上避免发生甲烷泄漏所引发的环境问题和灾害问题,另一方面通过布设海底地形、气体渗漏等监测设备,构建了海水—海底—井下一体化环境安全监测体系,实现对温度、压力、甲烷浓度及海底稳定性参数的实时、全过程监测。监测结果显示试采未对周边大气和海洋环境造成影响,整个过程安全、可控、环保。