自 20 世紀 60 年代以來,人們陸續在凍土帶和海洋深處發現了一種可以燃燒的「冰」。這種「可燃冰」在地質上稱之為天然氣水合物。那麼,可燃冰的儲量是多少呢?具體詳情,請詳見下文。
2015年全球可燃冰儲量及開採方法分析
可燃冰,即天然氣水合物,是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的「冰塊」,可直接點燃,燃燒後幾乎不產生任何殘渣,污染比煤、石油、天然氣都要小得多。1立方米可燃冰可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水,同等條件下,可燃冰燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要多出數十倍。科學家估計,海底可燃冰分布的範圍約4000萬平方公里,占海洋總面積的10%,海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年,因而被科學家譽為「未來能源」、「21世紀能源」。
圖1:可燃冰形態和分子結構
全球已公開發表並確證的以及推測的天然氣水合物產地達155處,其中的39處由鑽井和岩芯取樣確證,其餘116處則是根據BSR(擬海底反射層)及地球化學資料推測的;可燃冰在世界範圍內分布廣泛,以分布的地理命名則分為「海域可燃冰」和「陸域可燃冰」,主要分布在世界三大洋的近海海底、大陸凍土帶及內陸湖海中。
美國地質調查局的科學家卡文頓曾預測,約27%面積的陸地區域和90%面積的海洋區域具備可燃冰形成的條件,全球的凍土和海洋中可燃冰的儲量在3114萬億立方米到763億億立方米,全部可燃冰所含有機碳的總資源量相當於全球已知煤、石油和天然氣的2倍、剩餘天然氣儲量的128倍,是世界尚未開發的已知的儲量最大的替代能源。
圖2:全球可燃冰分布
圖3:全球有機碳含量分布
我國可燃冰的資源潛力約800億噸油當量,是我國常規天然氣資源量的兩倍。主要分布在青藏高原的羌塘盆地和南海大陸坡及其深海。據科學家粗略估算,我國陸域遠景資源量至少有350億噸油當量,可供中國使用近90年。
青藏高原羌塘盆地多年凍土區也具有可燃冰形成的溫度和壓力條件,是最有前景的找礦遠景區。南海的可燃冰資源量大約為640億噸油當量。黑龍江凍土區和黃海、東海大陸坡也都可能存在儲量巨大的可燃冰。
表1:南海天然氣水合物資源量預測表
表2:中國凍土區天然氣水合物資源量預測表
天然氣水合物開採技術日趨成熟。目前,加拿大Mackensie凍土天然冰陸域礦田和日本南海海槽礦田的開採都已獲得成功。科學家指出,從可燃冰氣藏采出天然氣所產生的能量大約是從這類氣藏中分解NGH所需能量的10倍,這一附加的能量正是所有的開採方法都在尋找的潛在價值。當今各國都在積極投入對天然氣水合物開採技術的研究。天然氣水合物的開採方法主要包括注熱法、降壓法、注化學試劑法、氣體置換法以及以上方法的聯用。
圖4:天然氣水合物開採方法示意圖
注熱法:注入加熱流體或直接加熱儲層來提高水合物區域內溫度,引起溶解。能耗大,不能有效解決熱利用效率較低的缺陷。更多可燃冰行業最新相關資訊,請查閱中國報告大廳發布的《2014-2019年中國可燃冰市場供需與投資策略研究報告》。
降壓法:降低壓力促使水合物分解,該方法不需要連續激發,成本較低,適合大面積開採。是目前最有前景的一種開發技術。
注化學試劑法:向天然氣水合物層中注入如甲醇等化學試劑,破壞其平衡條件,促使分解。該方法所需的化學試劑成本較高,且不適合長期或大規模使用。
氣體置換法:注入如二氧化碳等以置換天然氣水合物中的甲烷,觸發甲烷氣體擴散。但由於水合物儲層滲透性較差,導致產氣量較低,實際效果不佳。
表3:開採技術特點對比