日前,通過(guò)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(kāi)發(fā)的前期水平。
可燃冰的開(kāi)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(xiàn)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(kāi)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??扇急陌l(fā)現(xiàn),讓陷入能源危機(jī)的人類(lèi)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(kāi)采,可供人類(lèi)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(kāi)展了可燃冰的勘查、試驗(yàn)和開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)采方式有待完善
雖然諸多國(guó)家都紛紛展開(kāi)了對(duì)可燃冰的開(kāi)發(fā),但業(yè)內(nèi)人士表示,開(kāi)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(kāi)采時(shí)易泄漏大量甲烷氣體,如果控制不住,極易造成“井噴”??扇急屑淄榈目偭渴谴髿庵屑淄閿?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(xiàn)、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(kāi)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(méi)有優(yōu)勢(shì)。
但從長(zhǎng)期來(lái)看,由于化石能源的日益枯竭,對(duì)可燃冰的開(kāi)發(fā)利用勢(shì)在必行。如果能盡早解決上述種種問(wèn)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(lái)講,加快對(duì)可燃冰的研發(fā),也是擺脫過(guò)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)石油的進(jìn)口量將超過(guò)5億噸,天然氣進(jìn)口量將超過(guò)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(mén)制定的戰(zhàn)略規(guī)劃,我國(guó)可燃冰的商業(yè)開(kāi)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(kāi)采”上,因?yàn)榭扇急拈_(kāi)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(kāi)采過(guò)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(kāi)采多年,至今仍不成熟,開(kāi)采被迫中斷的情況時(shí)有發(fā)生。我國(guó)在可燃冰開(kāi)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(kāi)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(xiàn)內(nèi)。對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō),可燃冰的開(kāi)發(fā)對(duì)中國(guó)長(zhǎng)輸油氣管線(xiàn)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(kāi)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(kāi)發(fā)成功,將形成新的“西氣東輸”線(xiàn)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(kāi)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)??梢酝茢?,如在南海進(jìn)行可燃冰的開(kāi)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(kāi)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(hù)。
海洋輸氣管線(xiàn)要求管型是無(wú)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(kāi)發(fā),對(duì)焊管管線(xiàn)管的性能也將提出更高的要求,無(wú)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(lái)看,大直徑螺旋焊管管線(xiàn)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(xiàn)輸氣的要求。
一般來(lái)說(shuō),在凍土帶開(kāi)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(kāi)發(fā),將對(duì)焊管管線(xiàn)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(wú)縫鋼管有其優(yōu)勢(shì)。