【儀器網(wǎng) 能源環(huán)境】繼2017年我國(guó)首次成功開(kāi)采可燃冰之后,可燃冰的開(kāi)采利用就仿佛陷入沉寂。將近三年之后,我國(guó)的可燃冰開(kāi)采終于傳來(lái)新消息。日前,自然資源部宣布,我國(guó)成功進(jìn)行了海域可燃冰第二輪試采。從2月17日到3月18日,本次試采連續(xù)產(chǎn)氣30天,水平井鉆采技術(shù)首次運(yùn)用于海域可燃冰試采就獲得大成功,創(chuàng)造了“產(chǎn)氣總量大、日均產(chǎn)氣量高”兩項(xiàng)世界紀(jì)錄。
可燃冰即天然氣水合物,是在高壓低溫下由天然氣和水形成的結(jié)晶狀固體物質(zhì)。其中水分子通過(guò)氫鍵作用形成結(jié)晶網(wǎng)格,包裹了大量
甲烷、乙烷等可燃性氣體。天然氣水合物外觀像冰,但是又可以燃燒,因此被稱(chēng)為可燃冰。
可燃冰具有非常強(qiáng)的儲(chǔ)載氣體的能力,1立方米的可燃冰儲(chǔ)存的氣體體積大約為150~164立方米。可燃冰的資源量非常豐富,據(jù)估計(jì),可燃冰中蘊(yùn)含的碳總量約為石油、天然氣等化石能源碳總量的兩倍,而且主要主要成分為甲烷,燃燒后對(duì)環(huán)境的影響比煤和石油小得多。因此可燃冰已經(jīng)成為能源工業(yè)的研究重點(diǎn),被視為石油和天然氣的替代能源。
然而可燃冰主要分布在深海沉積物或者凍土中,開(kāi)采難度很大,至今無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前除了我國(guó),只有美國(guó)、加拿大、日本等幾個(gè)國(guó)家進(jìn)行了開(kāi)采可燃冰的嘗試??扇急c石油、煤炭和天然氣不同,無(wú)法直接開(kāi)采,只能通過(guò)外力使可燃冰在儲(chǔ)藏地原位分解,產(chǎn)生流動(dòng)的氣體和水之后再進(jìn)行開(kāi)采。而且開(kāi)采過(guò)程中很容易出現(xiàn)地層失穩(wěn)、大面積出砂等問(wèn)題,無(wú)法長(zhǎng)期開(kāi)采,效率也很低。
由于可燃冰巨大的能源應(yīng)用潛力以及困難重重的開(kāi)采問(wèn)題,可燃冰研究一直是國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要一部分。而可燃冰的研究對(duì)儀器行業(yè)來(lái)說(shuō),也是一次開(kāi)辟新市場(chǎng)的機(jī)遇。在可燃冰研究中,儀器在兩個(gè)方面有著重要的應(yīng)用——可燃冰的實(shí)驗(yàn)室研究與可燃冰的實(shí)際勘探開(kāi)采。
2015年,自然資源部天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正式投入運(yùn)行。除了核磁共振譜儀、X射線衍射儀、
激光拉曼光譜、低溫掃描電子顯微鏡等通用的儀器設(shè)備之外,實(shí)驗(yàn)室中更多的是近年來(lái)自主研發(fā)的可燃冰研究系統(tǒng)。由于很多研究項(xiàng)目沒(méi)有現(xiàn)成儀器,研究團(tuán)隊(duì)只能根據(jù)需要自行研發(fā)。截至2019年,研究團(tuán)隊(duì)已取得了100余項(xiàng)可燃冰的國(guó)家專(zhuān)利授權(quán)、5項(xiàng)專(zhuān)利。其中包括海洋天然氣水合物分解區(qū)砂粒微觀運(yùn)移過(guò)程室內(nèi)試驗(yàn)方法及裝置、含水合物沉積物出砂過(guò)程模擬專(zhuān)用反應(yīng)釜及其測(cè)試方法等。雖然這些可燃冰研究專(zhuān)用儀器目前僅在天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室使用,但隨著可燃冰研究的擴(kuò)大,相信這些儀器設(shè)備將得到更大的應(yīng)用。
可燃冰的勘探與開(kāi)采也離不開(kāi)儀器設(shè)備。深海沉積物中的可燃冰可以通過(guò)海底甲烷滲漏、特殊的海底生物以及特定的多波束特征等標(biāo)志進(jìn)行識(shí)別判定。除了多波束測(cè)深、深水側(cè)掃聲納等常規(guī)的海底勘探設(shè)備外,可燃冰探測(cè)儀器還有利用甲烷氣體進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前較常見(jiàn)的有深海甲烷原位探測(cè)系統(tǒng)、深海氣體分析儀等。可燃冰開(kāi)采之前必須通過(guò)探測(cè)確定開(kāi)采地點(diǎn),我國(guó)的海域可燃冰蘊(yùn)藏量豐富,這就意味著一旦可燃冰可以進(jìn)行穩(wěn)定開(kāi)采,探測(cè)儀器的需求量將會(huì)非常大。
雖然現(xiàn)在我國(guó)的可燃冰開(kāi)發(fā)只進(jìn)行到第二輪試采,但由于可燃冰的應(yīng)用前景,關(guān)于可燃冰的勘探開(kāi)采技術(shù)以及可燃冰本身的研究還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)儀器行業(yè)來(lái)說(shuō),可燃冰帶來(lái)的龐大市場(chǎng)雖然現(xiàn)在還沒(méi)有到來(lái),但是也不會(huì)太遠(yuǎn)了。
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