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非传统能源开发利用现状-【zixun】

发布时间:2021-10-12 17:12:46 阅读: 来源:层架厂家

“非传统能源”开发利用现状

中国页岩气网讯:据悉,未来15年里世界上所有额外的石油供应很可能将来自费用昂贵,破坏环境的非传统能源,这将意味着对加拿大油沙和委内瑞拉奥里诺科河重油带等难以开发的石油资源的日益依赖。由于世界依赖容易开采的石油和天然气,迄今为止仅仅开始开发了8%的非传统能源。

一直以来,世界各国都在大力勘查、开发传统石油、天然气等能源,随着大量石油、天然气被纷纷消耗,各国也开始改变其政策,竭尽全力寻找各类可替代的能源。这样,一些天然气水合物、含天然气页岩、地热、油砂和铀矿资源等非传统能源便纷纷登上历史舞台。

在非传统能源中,除了潜力巨大的天然气水合物因生产技术尚处于开发阶段外,其他四类资源的勘查与开发活动非常活跃,与此相关的新技术研发在这其中起了关键作用。

天然气水合物

天然气水合物发现于19世纪初。关于气水合物结构和生成条件的数据多半是在30年代获得的。当时,气水合物的生成与沉淀常给输气管道、气井和一些工厂设备带来许多麻烦。所以专家们的主要注意力放在了预报气水合物在管道中的形成和研究如何消除管道堵塞的办法。从60年代开始,原苏联、美国、荷兰,德国相继开展了气水合物的结构与热动力学研究。70年代初,原苏联学者论证了地壳存在有气水合物生成带并可形成大的工业气水合物矿藏。之后,美国在深海钻探中发现了海底气水合物实物,原苏联发现了世界上第一个气水合物矿田——麦索亚哈气田。80年代以来,国外特别是原苏联和美国、加拿大等西方国家对气水合物的研究已相当普遍深入。例如由原苏联出版的《天然气水合物文献索引》所报道的世界1983~1987年之间这方面的文献就有320篇(本)之多;中国科学院兰州文献情报中心天然气科技情报研究课题组1991年底在日本JICST数据库中调查,日本关于天然气水合物的文献也有234件。1989年第28届国际地质大会曾有多篇文章介绍天然气水合物研究工作。在1990年1月联合国召开的“石油地质与地球化学:发展中国家的问题与前景”国际讨论会上,天然气水合物也是一个讨论专题。

天然气水合物是一种天然产出的“似冰状”天然气和水的结合物,广泛分布在永久冻土地带,赋存在沿大陆边缘外侧分布的沉积物内。世界上有工业价值的天然气水合物到底有多少?现在尚不可知。因为那些存在于空隙或渗透在砂层内的天然气是可回收的,然而那些赋存在页岩中的天然气是无法回收的。即便如此,天然气水合物的工业资源潜力也应该有数十到数百万亿立方米。

2008年,美国矿产管理服务局公布了墨西哥湾产在砂岩储集层内天然气水合物的估计资源量为190万亿立方米。也是在同一年,美国地质调查所公布了阿拉斯加北坡的天然气水合物资源量为2.4万亿立方米。美国正在对大西洋、太平洋边缘的资源潜力进行评估,研究的有关课题包括综合现有数据及地质模型确定理论上从水合物中可以回收的、技术上可以回收的、工业上可以回收的天然气数量,此项研究将在2011年完成。

许多国家正在进行有关天然气水合物的填图、钻探、生产性实验工作,尤其是那些传统石油资源缺乏的国家,如印度、日本和朝鲜。我国虽然有自己的传统石油资源,但因需求量巨大,现在也已经开始了这方面的研究。

含天然气页岩

页岩气在全球分布广泛,资源量约456万亿立方米,相当于煤层气和致密砂岩气的总和。页岩气往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中,具有开采寿命长和生产周期长的优点。大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期稳定地产气。页岩气田开采寿命一般可达30~50年,甚至更长。

2007年,美国的页岩天然气产量和储量分别是340亿、9060亿立方米,后者是美国天然气总储量的9%。美国和加拿大共有40多个岩组含有黑色页岩及烃源岩石,目前两国都在进行含天然气页岩的勘查与评估工作。美国在页岩气开发方面走在世界的前列,已探索出先进的页岩气开采技术,主要有水平井+多段压裂技术、清水压裂技术和近期出现的最新压裂技术——同步压裂技术,这些先进的方法不断提高着页岩气井的产量。也正是这些先进技术的成功应用,促进了美国页岩气开发的快速发展。

美国页岩气发展速度之快,离不开国家政策上的支持,20世纪70年代末期,美国政府在《能源意外获利法》中规定非常规能源开发税收补贴政策,而得克萨斯州自20世纪90年代初以来,对页岩气的开发不收生产税。另外,美国还专门设立了非常规油气资源研究基金,这些政策上的扶持都极大地促进了美国页岩气产业的发展。

近年来,不断攀升的能源需求和日益增大的能源压力,让非常规能源受到越来越多的重视。页岩气在北美大陆大放异彩,把人们的目光引向了这个天然气家族的新成员。

加拿大主要的含天然气页岩层位时代有奥陶纪、泥盆纪、侏罗纪、白垩纪等。不列颠哥伦比亚北东部霍恩河盆地-泥盆纪马斯克瓦页岩的资源潜力巨大,3个水平钻井试验的结果是日产量99110立方米、118900立方米、141600立方米,初步估算的储量为1700亿立方米,2010年后将扩大产能。

地热资源

美国利用地热发电的装机能力持续增加,落基山油田测试中心2008年9月建成了一个试验性工厂,开始利用88度的热水发电,产能为250千瓦。据美国地热能源协会近日报道,2007年美国的地热发电装机能力为3040百万千瓦,发电能力为14885千兆瓦小时。到2050年,美国的实际地热发电能力将为1亿千瓦。

日本数家公司今年将建设数个地热电站项目,“日经新闻”报道称这是20年来首次。三菱、J-Power、日铁矿业、九州电力公司将领先行动,政府将加快支持地热电站建设速度。

“日经新闻”称,日本分布着许多活火山,日本开发地热能的潜力很大,国内能源公司引发了开发热。地热电站开发热的另一个原因是,与矿石燃料电厂和核电厂相比,地热电站排放的二氧化碳要少得多。

三菱和J-Power计划投资4.339亿美元,在日本北部的汤泽建设一座电热电站.“日经新闻”报道称,地热电站把热水和蒸汽从地面下2000米抽到地面,发电设施装机为6万千瓦,公司计划最早投运时间为2016年。三菱矿业已经有两座地热电站,J-Power一座。

日本经济、贸易和工业部已经决定成立由工业专家和学者组成的研究小组,最迟在4月底汇集资料以支持地热电站建设,包括提供财政支持初期投资。

70年代第一次石油危机触发日本一系列热电项目开发,但许多核电项目相继上马,石油价格回落,地热电建设高潮消退。

日本目前有18座地热电站运行,但其装机总容量50万千瓦多一点,只占日本发电量0.2%左右。

油砂资源

随着全球经济的快速发展,常规石油资源已不能满足石油需求的快速增长,人们开始把目光转向非常规石油资源,其中之一就是油砂.面临我国油砂矿的勘探、开采和利用的巨大潜力。

油砂是由沥青及其周围的赋油沉积岩组成的。沥青是一种特重油,需要另外的能源或溶剂才能使其在井内流动并生产出来。世界上有70多个国家都报道过发现了沥青和重油矿产的消息,而最大的油砂储藏国当属加拿大和委内瑞拉。美国地质调查所最近公布了一份《关于世界重油和天然沥青资源分布的报告》。最大的油砂矿床位于加拿大的阿尔伯达,目前估计有原地沥青资源2700亿立方米(或相当于16980亿桶)。以目前的技术水平开采,已经有275亿立方米(约合1730亿桶)可回收的资源。就世界范围而言,除了加拿大和委内瑞拉的巨大油砂资源之外,美国西部、中国以及俄罗斯的资源储量还是比较可观。

加拿大油砂资源量居全球第一,包括油砂储量在内的探明石油储量居世界第二。随着世界对能源需求的日益增长、油价的上升、油砂开发技术的进步以及成本的逐步下降,油砂资源的开发日益引起国际石油界的广泛关注。

加拿大油砂矿的勘探开发技术早已走在世界前列,现已进入大规模的商业开发阶段。2001年,从油砂中生产的石油产量首次超过常规油产量;之后,来自油砂油的产量持续增长,2005年,油砂油的产量为3.88亿吨,接近常规油产量的两倍。2007年,加拿大的油砂日产量为120万桶,预计到2020年将会达到350万桶。当前活跃的工业性生产油砂的地区仅有加拿大阿尔伯达的西部沉积盆地;其他有前景的地区有萨斯科彻温,科罗拉多高原、犹他州的犹尼恩塔盆地,阿拉巴马州的黑色沃伦尔盆地、堪萨斯、密苏里和奥克拉荷马三州地区的内陆盆地等。在加拿大沥青以及从沥青中提取的合成原油已被认为是重要的战略资源。但美国现在没有工业性生产沥青,据估计,美国的资源量为10亿立方米(约61亿桶)。

2007年,加拿大阿尔伯达地区的原矿沥青产量为4.825亿桶(7670万立方米),相当于日产132万桶(210000立方米),其中59%来自地表采矿,41%来自原地萃取,从地表采矿得到的沥青可以再提炼成合成原油。原地提取的沥青在市场上被称为未经加工的原油沥青。过去10年内,阿尔伯达的沥青原矿产量比前10年增加两倍多,预计今后10年可以增产到日产300万桶以上。2006年,原矿沥青和合成石油的产量占该省原始沥青总产量的62%,预计到2016年,将会占到总产量的86%。

铀矿资源

过去几年内,大多数国家都在扩大铀矿勘查范围。近期国际原子能协会公布的2007年储量数据显示,全世界2007年铀矿保有储量为110亿磅,可以维持66年。其中,加拿大最多,占22%;澳大利亚为20%,哈萨克斯坦为16%,俄罗斯为8%,纳米比亚为8%,尼日尔为7%,乌兹别克斯坦为5%,美国为4%;其它国家为8%。

事实上,全球目前经勘查确定的铀储量足以满足到2074年的核发电使用。今后30年内,即使核发电反应堆从439个扩大到788个,铀矿资源也足够用了。本世纪中期,人们对能源的需求将会增加,传统能源的利用将达到顶峰,将由其他替代能源填补不足。

巴西铀矿资源储量居于世界第六位,铀工业活动由国家核能委员会管辖,过去铀矿开采和贸易由一家国有企业垄断,2008年6月,一家私营企业获准与国有核能工业部门合作开发生产,这标志着允许私人资本进入铀工业领域。

美国铀资源公司(URI)对国内铀资源进行了一项研究,以确定在新墨西哥州开发一个铀矿和加工综合体的可行性。研究工作的重点将放在面积为17400公顷的Ambrosia湖区域。URI从一些公司手中买下了该地区总共74000公顷的土地,预计每年可生产1500吨铀。这些公司是在上世纪80年代铀价下跌时将土地所有权卖给URI的。这些场址已经有6个完整的矿井,总价值2500至5000万美元。

蒙古国铀矿资源十分丰富,2007年确立15个战略矿。资料显示,1970年探明蒙古国铀储量约6万吨,而俄罗斯专家认为蒙古国的铀储量约为12万—15万吨。蒙古国自1973年9月加入国际原子能机构以来,虽在核能方面开展了一系列的科研活动,在铀矿开采方面并未实施大规模的开发和利用。

近年来,随着全球铀资源的不断升温,蒙政府开始重视铀矿资源的开发。2008年初蒙古国家议会通过《国家发展总体规划》规定,未来将加强铀矿开采,并建立铀矿半成品和成品加工企业,最终于2021年左右建立小型核电站。为此,蒙古国领导人在出访有关国家时也多次谈及铀矿开采、核电站建设等方面的话题。2008年议会选举后,蒙古国新政府设立了核能局,专门主管本国铀矿开采和核能利用等方面的工作。

俄、日、法、韩、美等国对蒙古国的铀矿都很感兴趣。目前,蒙古国政府与俄罗斯、日本等国在铀矿合作方面取得了进展。在人才培养方面,日本科技大学为蒙培养核动力学的专业人才,两国还建立了科研人员定期交流机制。2009年3月,蒙古国总理巴亚尔访俄时签署了人才培养协议,规定俄方每年至少为蒙方培养15名铀矿勘探、开采专业人才。

为加强核能领域合作,蒙俄签署了一系列合作协议。2008年4月,蒙工业贸易部与俄国家核能公司签署“和平利用核能合作共同行动计划”。今年1月,蒙俄政府间会议在俄罗斯伊尔库茨克举行。双方就共同开采蒙古国东方省的马尔代铀矿初步达成协议。不久,蒙俄成立了核能合资公司,为两国合作开采马尔代铀矿做准备。据有关部门预计,到2014年马尔代铀矿开采能力可达2000吨。同时,该公司也是在蒙古国建立铀成品加工企业、小型核电站等的主要实施者。

为建立核能利用的法律环境,蒙古国《核能法》草案现已提交国家议会讨论,预计不久后将获通过。这将进一步推动蒙古国铀矿勘探、开采的步伐,使铀矿成为蒙古国经济又一增长点。此间分析人士认为,蒙政府希望与更多的国家在铀矿开采方面加强合作,比如俄罗斯和日本共同参与马尔代铀矿的开采等,这样有利于保障蒙古国的能源安全。俄罗斯愿与日本在蒙古国铀矿开采中共同合作,主要看中了需求铀产品的日本市场。日本则希望得到廉价铀产品的同时,推销其先进的技术装备。

今后30年内,石油、天然气资源将会陆续减少,受社会经济发展的进步,煤不再被认为是可利用的能源。伴随着煤、石油、水力发电等被逐步淘汰或撤离,核能、天然气的利用将会越来越多,仅在欠发达国家内才使用以碳为基础的燃料。此外,钍、集聚在月球表层的氦气也将会成为未来可利用的燃料,而且在太阳系的其他星球上也会发现此类资源。在今后的二三十年内,伴随着太空探索计划的发展,相信有可能建立起太阳能核电站。

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