日本运用“减压法”开采可燃冰
成田先生等经过艰辛的反复摸索,最终找到了“减压法”。具体讲,就是利用海上浮体式设备,在海底挖掘生产井,这时井中会积存水,用水泵将这些水汲取上来,降低富集带的地层压力,使甲烷水合物分解为甲烷气和水,然后将之汲取到海上。此外还尝试过使用“温热水循环法”,但这个加热方法效率较低,不适合采用。
成田先生等已经通过陆地开采试验,证实了减压法的优越性。试验在加拿大北部北极圈内的永久冻土层实施。2008年冬季,AIST的研究人员利用减压法,从面朝麦肯齐湾(Mackenzie)的沼泽地带深约1100米的永久冻土层中,成功地连续开采出了甲烷气,这在全球尚属首次。
成田先生回顾道:“如果挖掘生产井,用水泵将水汲取上来,其中也会混杂砂和气体。实际上,2007年我们曾首次在加拿大进行了陆地开采实验,但没有特意进行砂处理,而是利用比重差,使水、砂和甲烷气自然分离,水泵工作了约60个小时。最后确认试验井内共产生了830立方米的甲烷气。
不过,由于所产生的砂量超出了预期,因而不得不中断试验。之后又于第二年进行了第二次陆地试验,在最后加工区域设置了筛砂机,防止了出砂。利用电动泵将水汲取到地表,使用离心式气体分离器将水和甲烷气分离。在6天左右的时间内,一直利用泵降低井下及地层内的压力,成功地连续开采出了1.3万立方米的甲烷气。”
减压法原理图
2013年春季的海洋开采试验将成为实现商业化的关键
对甲烷水合物开发持反对意见的人经常指责其能源利润率较低。资源之所以能够成为资源,开采出的资源所产生的能源必须大于开采时投入的能源。否则就是劳而无功,不能成其为资源。
如果能源产出比在“1.0”以下,就很难进行开发。甲烷水合物的确不能自行喷出,要用水泵汲水等,需要投入大量能源。看上去能源利润率似乎比较低,但实际上并不是这样。
“如果将目前的减压法应用于东部南海海沟的爱知县渥美半岛海域70公里处的甲烷水合物层中,能源产出比便会达到几十倍,效率非常好。之前的加热法低于1.0,难以进行开发。但如果能够达到几十倍,应该是比较理想的。”
与之相比,掌握商业化关键的反而是“产量”,成田先生这样说道。
“要从甲烷水合物中开采天然气,必须在富集带处挖掘大量生产井。重要的是,1口井能开采多少甲烷气。苫小牧市勇拂天然气田的最高数据为1天50万立方米左右。这是某个时期的瞬间数据。其实,1天1口井能开采10万立方米就已经比较理想了。
不过,要实现这个目标是比较困难的。美国的非常规天然气(页岩气、致密砂岩气及煤层气等)1天能开采1万~2万立方米。如果在渥美半岛海域,以1口井使用8年时间为前提挖掘49口井,在15年时间内生产天然气,其平均推算值为1万几千立方米。只要能确保1天几万立方米的生产效率,就能实现商业化。”
那么,根据目前的经济效益评估,甲烷水合物的天然气价格大约是多少?各家电力公司因增加进口天然气均出现了亏损,这也将反映到电价中。那么,甲烷水合物能否拯救日本的能源危机?
“在渥美半岛海域挖掘49口生产井,利用管道将天然气输送到陆地上。包括水处理成本等在内,从15年的平均推算值来看,1立方米甲烷气的生产成本为46日元。”
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