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可燃冰开发可以控制在安全范围内

2017-07-05 10:53:51    来源: 中国国土资源报    作者:梁前勇 于哲

可燃冰被认为是21世纪最清洁的能源之一,而且储量巨大,以有机碳含量估算,其资源量是全球煤、石油和天然气总和的两倍,有望成为石油、天然气的接替能源。我国首次海域可燃冰试采获得的空前成功,不仅为大家揭开了可燃冰的神秘面纱,也引发了少数学者和民众对可燃冰开发可能导致环境恶变的担忧,认为如果开发不当,会造成大量甲烷气体泄露,从而引起严重的温室效应,或引发海底塌陷、滑坡甚至地震等地质灾害。

那么,可燃冰对于人类和环境,究竟是可爱天使还是洪水猛兽呢?其实,在当前的科学技术条件下,我们已经具备足够的能力将可燃冰的开发控制在安全范围之内,防止环境和生态灾难的发生。

首先,埋藏在海底沉积物中的可燃冰在没有外力作用时,是相对稳定的。

可燃冰开采时,需对局部地层进行工程改造,通过抽取地层流体的方法,使井筒附近形成低压区,促使可燃冰分解,产生的甲烷气体从高压区向低压区汇聚,并沿着生产管道采集到海面。而压力和温度传导未影响到的区域,可燃冰并不会自行分解,且一旦停止人工干预,可燃冰所处地层就会重新回归稳定。因此,整个开采过程,包括可燃冰的分解以及气、水的运移都是可控的,并不会像大家想象的那样,可燃冰层一旦被钻探触及,就会立即引起大规模分解和甲烷的无序排放,甚至难以控制。另外,由于可燃冰层厚度较小,产气周期长,在开采的过程中,海底地形变化速度将非常缓慢,因此造成海底滑坡等地质灾害的风险很小。

第二,开采技术的可靠性,可以最大程度地杜绝人为灾害事故的发生。

当前海上油气钻井、固井、井控、完井、监测等工程技术已经相对成熟,且还在不断地发展进步。可燃冰开采前都需进行细致的井场工程地质调查,制定科学完善的开采技术方案,优化设备组合,加强安全保障措施等,从而有效避免因重大工程事故导致甲烷气体的泄漏及地质灾害的发生。即使未来进行大规模的商业开发,我们也可以通过填充二氧化碳气体,将其转化为二氧化碳水合物,从而占据可燃冰曾经的赋存空间,更好地维护海底沉积层的稳定,同时对大气中的二氧化碳进行封存,缓解温室效应。

第三,自然的净化作用,让海底泄露的甲烷难以逃入大气。

全球各国科学家多年的调查研究表明,海底甲烷的自然泄漏是一直存在的,而大气中却仅有2%的甲烷来自海洋,这说明大部分的甲烷在沉积物和海水的运移过程中被自然消耗掉。可燃冰分解产生的甲烷在向上逃逸的过程中,须穿透覆盖在其上几百米厚的沉积物层和1000多米深的海水才有可能泄露到大气中,而在这漫长的运移的过程中,甲烷会被大量的化学自养生物群落所吞噬,如细菌席、深海双壳类(包括贻贝、蛤类、管蠕虫、冰蠕虫)等,甚至被海水氧化分解,几乎难以逃入距离海底500米以上的海水范围内,更别说进入大气中了。而甲烷的泄露经过漫长的地质变化,最终以冷泉、泥火山或底劈构造等形式呈现在海底,成为区域生物群落生存的基础条件。因此,在可燃冰的开采过程中,即使有甲烷泄漏,也难逃自然的屏障。

能源是推动人类社会发展的动力和血液,任何一种能源的开发利用都或多或少存在一定的风险,因此,对于新能源的开发利用,我们既不能盲目乐观,又不可因噎废食,应综合权衡科技水平及其环境影响和经济效益。传统的化石燃料不仅难以再生,终将面临枯竭,而且开采、提炼和燃烧过程都极易造成环境污染。可燃冰是公认的最清洁能源,虽然它的开采过程也存在一定的环境风险,但是如果做好预防和控制,完全可以实现安全、环保地开发。此外,可燃冰在海底的赋存状态也并不是一成不变的,受自然环境和地质构造变化等影响,原本稳定存在的可燃冰也可能处于不稳定的状态。在此情况下,如能优先开发利用自然中已处不稳定的可燃冰矿藏为人类服务,避免其以自然灾害的形式给人类带来灾难,对人类和环境也不失为一种益处。

(梁前勇:广州海洋地质调查局环工所高级工程师,国家水合物专项项目《南海天然气水合物环境效应调查评价》副负责人,主要从事天然气水合物环境效应研究。

于哲:广州海洋地质调查局实验测试所工程师,主要从事天然气水合物测试分析研究。)

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