国际天然气水合物研究态势
2005-8-20中国石油网
    天然气水合物储量巨大,最小的预测储量也比常规天然气储量多得多。水合物成为未来可开采的资源还需要克服很多科学问题和技术挑战。
    天然气价格的上涨和面临的能源长期供应问题,迫使各国不得不寻求新的能源来缓解能源危机。1995年,美国地质调查局(USGS)首次对美国天然气水合物区资源潜力做了系统的评价,表明水合物中甲烷的储量超过了当地已知的常规天然气储量。水合物研究项目的开展可以帮助我们更好地了解控制天然气水合物的地质、工程和经济因素。然而,水合物成为未来可开采的资源还需要克服很多科学问题和技术挑战。
    资源潜力
    1983-2003年国际大洋钻探计划(ODP)开展的钻探取样地震研究,帮助我们认识了天然气水合物如何天然存在,同时也证实了几个地区的水合物高度聚集。
    据估计,天然气水合物储存甲烷的潜力巨大,估计有2,800到8,000,000万亿立方米,相差三个数量级。Alexei Milkov在《地质》上发表了关于水合物储层可捕获的天然气储量大约为3,000到5,000万亿立方米,这比先前广泛被引用的数据减少了4-7倍。相比之下,2000年美国地质调查全球石油评价中报道,全球常规天然气储量(目前储量和技术可行的情况下未发现的储量)大约为440万亿立方米。
    尽管报道中指出天然气水合物储量巨大,最小的预测储量也比常规天然气储量多得多。但是,目前没有人预测从全球水合物储层中到底可以获取多少天然气。
    开采
    实现水合物开采具有很大的挑战性,因为气体以固态形式存在,而且水合物是在北极和深海环境广泛分布。和常规烃类气体的开采一样,首先水合物开采要在高聚集区进行,一般是通过热解法和降压法来分离或融化水合物。目前降压法被认为是从水合物储层获得天然气的最经济有效的方法。
    俄国北部的麦苏雅哈气田曾经用简单的储存降压法实现了水合物的开采。科学家认为这种常规气田的水合物开采,主要是由于水合物分解后气体进入下覆游离气层的缘故。麦苏雅哈气田的开采经历或许可以证明天然气水合物可以成为可开采的资源,水合物开采技术可以从“常规”方法开始。
    发展非常规能源
    结合常规气田的开采可以实现非常规能源的开采,这就加快了天然气水合物能源潜力评价项目研究进展。最具意义的开展项目是在2002年加拿大马更些三角洲Mallik地区开展的水合物开采测试研究。 
    Mallik国际协会同国际大陆科学钻探计划一样是一个国际性的组织,成员包括日本、加拿大、美国、印度和德国等国。2003年底,“2002Mallik天然气水合物开采研究计划”合作者第一次展示了实地研究成果和天然气水合物储存的开采测试成果——反应实地水合物储层开采的合理评价模式。由劳伦斯伯克利国家实验室进行的计算机开采模拟实验展示了特定的地质条件下,以较高的开采率从水合物中获取气体,气体产量每天可达到几百万立方英尺。
    石油工业开发新的技术——3D地震技术,二次开采方法和水平钻井。研究者通常拿水合物和煤层气做比较,在过去煤层气也被认为是非常规且不经济的能源。但是,一旦地质学家了解了资源、定义储层属性并找到开采方法,煤层气也就变成了能源供应中重要的一部分。现在,煤层气已经成为可供开采的燃料,占国内天然气开采量的10%。所以天然气水合物也会成为商业可开采资源。
    全球效应
    过去发展其他非常规能源的经历告诉我们,只要开展重要的和持续的研究和发展计划,天然气水合物会成为可开采的资源。
    2000年美国开展甲烷水合物研究和发展计划,计划5年之内耗资4300万美元,由美国能源部负责,联合地质调查局、矿物管理局(MMS)、国家海洋大气局(NOAA)、国家科学基金会(NSF)、国防部和商业部,开展基本运用研究,确定、勘探、评价和发展甲烷水合物。
    勘探表明在阿拉斯加陆地和墨西哥湾海区存在水合物,临界钻井和深部构造运输可以实现水合物勘探钻井和开采。在墨西哥湾,工业部门已经开始研究常规油气田内的水合物储层。工业部门正在与政府合作,力争在不远的将来实现阿拉斯加北部斜坡水合物钻探。因此,美国第一个水合物开采区可能是在阿拉斯加地区。建立天然气管道后该处陆相水合物就可以保证当地油气田的正常运作,或者用于商业销售。
    除了美国,很多国家也对天然气水合物能否成为未来能源具有浓厚的兴趣。日本、加拿大和印度等国也建立了天然气水合物研究和发展计划,中国、朝鲜、挪威和墨西哥等国家也开展由政府资助的水合物研究工作。
    1995年,日本政府确定了第一个国内天然气水合物研究项目,这对全球水合物研究具有重要的作用。2000年研究表明在日本东岸的南海海槽可能存在水合物,2004年日本投资6500万美元来开展研究,并完成了钻井和取芯计划。
    印度政府为了解决天然气供应问题也开展了大量的水合物研究计划。已获取了印度大陆边缘的地震数据,预计在2005年实现钻井和取芯。此外,在印度东海岸Krishna-Godavari盆地的常规油气田开采中也发现了水合物。
    尽管所有的项目都做了具体的时间安排,但是实现水合物商业开采的确切时间还是无法肯定。美国能源部估计在2015年左右开始水合物开采。2003年9月,美国石油协会认为,2025年之前可能无法实现水合物的开采。但是,初步开采可能很快就可以实现了,特别是在阿拉斯加和加拿大北部陆坡地区。预计天然气水合物的开采将在全球能源总量中占重要的作用。
    尽管有些天然气水合物研究经常集中在如天然气水合物作为未来能源的潜力,潜在的地质灾害,或成为影响全球气候的可能因素,但是所有的成果都是我们理解水合物聚集区地质控制因素等的基础。
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