我国对清洁能源可燃冰的试采取得了关键性的突破,让更多的可燃冰资源从水下走进了人们的视野。可燃冰到底是什么?为什么这种“冰”是可燃的?除了它,还有哪些高人气的能源呢?这些“能源大咖”在我国都得到了怎样的开采利用呢?

“未来之星”——可燃冰

像冰块,爱燃烧

冷酷的外表,尖锐的棱角,生活在寒冷环境中的冰块总是自带高冷范。不过,可燃冰这种跟冰块很相像的东西却很不一样。可燃冰大名叫“天然气水化合物”,是在高压、低温的环境下,由水和天然气形成的一种类冰状结晶物质。虽然可燃冰的外表很冷酷,但它内心却十分火热。因为体内含有天然气,可燃冰一遇到火就会熊熊燃烧,上演“冰火交融”的奇观。1立方米的可燃冰能够分解释放出164立方米的天然气和0.8立方米的水,它的能量密度(单位体积物体所包含的能量)是天然气的2到5倍,是煤的10倍。

由可燃冰点燃的放空火炬

早在20世纪90年代,人们就开始了对可燃冰的勘探。可燃冰的优点很多:清洁、无污染、分布广泛、储量大等。然而,直到现在,可燃冰也没得到大规模的应用,依旧贴着“未来能源”的标签。这种矛盾的情况与它自身的难以开采有很大关系。可燃冰或埋藏于陆上永久冻土层中,或深潜于千米深的海底,人们曾把可燃冰的开采过程比喻为“在豆腐上打铁、用金刚钻绣花”,开采难度可想而知。

创纪录,看中国

虽然开采难度很大,但优点多多的可燃冰仍吸引了许多国家的目光,我国就是其中之一。

我国对可燃冰的开采虽然起步有点晚,但发展速度非常快。2002年,我国正式启动为期10年的对中国海域可燃冰资源的调查与研究。仅仅过了5年,首次可燃冰钻探就在南海取得成功,获得了可燃冰实体样品。2017年,我国迎来了一个可燃冰的丰收年,试采连续稳产60天,累计产气量超过了30万立方米。

燃烧中的可燃冰

2020年3月,我国在可燃冰的试采上又有了新的突破,不仅创造了产气总量(30天内产气86.14万立方米)和日均产气量(2.87万立方米)两项世界记录,还成功地实现了可燃冰从“探索性试采”到“试验性试采”的跨越。

如今,我国的科学家们还在努力,要帮这位“能源大咖”换个标签,让它从“未来能源”变成“现在能源”,争取早日进入“可燃冰时代”。

“改邪归正”煤层气

“矿工杀手”变身“能源大咖”

说起煤层气,很多人可能不太熟悉,但说起它的另一个名字“煤矿瓦斯”,相信不少人都听说过,毕竟许多媒体都曾报道过它的“黑历史”。

煤层气是一种存在于煤层和煤系地层中的烃类气体,主要成分是甲烷,是煤的伴生矿产资源。煤层气的“脾气”比较暴躁,一旦在空气中的浓度达到5%-16%,遇到明火,二话不说就爆炸。因为这个暴脾气,煤层气一度成为煤矿安全生产的主要威胁,还落了个“矿工杀手”的恶名。

煤层气开采

不过,暴躁的煤层气也有不少优点。在化工、发电和居民生活领域,它都是一种很好的燃料,1立方米煤层气的能量,大约相当于9.5度电、1.13千克汽油、1.21千克标准煤。更难得的是,煤层气燃烧后几乎不产生任何废气,是名副其实的清洁“能源大咖”。

随着勘探、开采技术的不断发展,人们逐渐找到了这种能源的“使用说明书”,在爆炸率不断降低的同时更好地利用它们。目前,开发利用煤层气的方式主要有两种,分别是井下抽采和钻井开采。相比于大部分煤层气会被排放到大气中,得不到合理利用的井下抽采,先采气后采煤的钻井开采对煤层气的利用率更高,更受人们的欢迎。

从一无所有到大规模商用

深埋于地下的煤层气家族非常庞大。在我们生活的这颗蓝色星球上,埋深小于2000米的煤层气资源,大约为240万亿立方米,我国的占有量在37万亿立方米左右。而在这37万亿立方米中,可采资源量超过了12万亿立方米。

这么丰富的能源资源,当然要想办法把它利用起来。其实,我国早在20世纪50年代就开始开采煤层气,到如今已经有超过70年的开采史了。现在,我国对煤层气的开采已实现了从无到有、从小到大、从试验勘探到大规模商用的跨越式发展。2019年,仅山西省的煤层气产量就达到了71亿立方米,利用量高达66.1亿立方米。如此庞大的开采量和高效的利用率,让人们对这位“能源大咖”的未来充满期望。

“后起之秀”页岩气

优质能源却开采困难

页岩气是天然气的一种,主要成分是甲烷,之所以被称为页岩气,是因为它蕴藏在页岩层中。页岩气中甲烷含量一般在85%以上,最高能达到99.8%,生来就有做燃料的潜力。而且,页岩气燃烧后产生的污染物也不多,在居民燃气、城市供热、发电等领域都有非常出色的表现,难怪能在高人气“能源大咖”中占据席之地。

页岩气田

我国页岩气可采资源量为31.57万亿立方米,位居世界前列,约占全球页岩气可采资源量的15%。然而,页岩气在我国还未实现大规模的开采利用,因为它和可燃冰存在同样的问题——开采难度大。

创造“中国奇迹”

面对重重困难,我国不断加大科研攻关力度,在页岩气的开采上取得了很大的进步。以我国首个大型页岩气田、全球除北美之外最大的页岩气田——培陵页岩气田为例,它在2017年创下了累计产气量100亿立方米的辉煌成绩,到了2018年,这个数字又翻了一番,增长速度快得惊人。

在2020年4月,涪陵页岩气田又取得了一项新成绩,刷新了气田钻井周期的最短记录,仅用29天5小时就顺利完钻。我国在涪陵页岩气田的开采过程中所付出的努力和取得的成绩,完美地向世界展示了什么叫“中国奇迹”!

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