2021年是我國(guó)“十四五”開局的一年，目前，全國(guó)各行各業(yè)正在齊心協(xié)力為“十四五”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)努力奮斗。“十四五”能源的發(fā)展，首先要按照中共中央五中全會(huì)提出的“立足新階段、貫徹新理念、構(gòu)建新格局” 的要求，在貫徹綠色發(fā)展新理念的指引下，加大清潔能源的供應(yīng)，加快綠色新能源的發(fā)展，推動(dòng)油氣能源的轉(zhuǎn)型，助力我國(guó)早日實(shí)現(xiàn)“雙碳(碳達(dá)峰、碳中和)”目標(biāo)。為此，我國(guó)中海油已經(jīng)制訂了相應(yīng)的“十四五”規(guī)劃，正在實(shí)施。筆者圍繞我國(guó)海洋油氣能源的轉(zhuǎn)型問題，提出了一些粗淺觀點(diǎn)。
海洋油氣能源的轉(zhuǎn)型的必要性
為了實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》凈零排放這一目標(biāo)，當(dāng)前，全球能源體系正在加速向煤炭、石油、天然氣和新能源“四分天下”的多元格局變革。因此，近年來，能源轉(zhuǎn)型、綠色低碳發(fā)展已經(jīng)成為不可阻擋的全球趨勢(shì)。“碳達(dá)峰”就是我國(guó)承諾在2030年前，二氧化碳的排放不再增長(zhǎng)，達(dá)到峰值，然后再慢慢減下去；而到2060年，要通過植樹、造林、節(jié)能減排等各種措施，將排放的二氧化碳全部抵消掉，實(shí)現(xiàn)“碳中和”。在近期的聯(lián)合國(guó)《巴黎協(xié)定》峰會(huì)上，我國(guó)還又做出了新承諾，承諾在2030年將國(guó)內(nèi)二氧化碳排放比2005年下降65% 。為此，2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議確定將做好“碳達(dá)峰”、“碳中和”列為2021年八項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之一。因此，在我國(guó)承諾的“碳達(dá)峰”、“碳中和”及碳排放下降65%的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)海洋油氣能源與時(shí)俱進(jìn)、及時(shí)轉(zhuǎn)型己成為大勢(shì)所趨，勢(shì)在必行。
實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)需要大力發(fā)展天然氣
天然氣作為一種高效、低碳、清潔的化石能源，已經(jīng)在很多使用能源領(lǐng)域開始替代煤炭和石油，它是向新能源體系過渡的重要橋梁和推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)選擇。其中，憑借易于運(yùn)輸、主體多元、靈活性強(qiáng)、安全高效等優(yōu)勢(shì)，液化天然氣LNG已逐漸成為最活躍的天然氣供應(yīng)形式。因此，展望未來，在確保石油產(chǎn)量的前提下，海洋油氣要大力發(fā)展天然氣及液化天然氣。從中海油來看，“十三五”期間，大力發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)，目前已成為我國(guó)第二大天然氣供應(yīng)商，并形成了以勘探開發(fā)海上天然氣資源和從國(guó)際市場(chǎng)進(jìn)口液化天然氣資源“兩條腿走路”的清潔能源穩(wěn)定供應(yīng)模式。
“工欲善其事，必先利其器”。大力加快發(fā)展天然氣及液化天然氣，必須備齊先進(jìn)的關(guān)鍵裝備。首先要有先進(jìn)的深水浮式生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)平臺(tái)，據(jù)預(yù)測(cè)我國(guó)南海天然氣總地質(zhì)資源量約16萬億立方米，占我國(guó)油氣總資源量的三分之一，其中70%蘊(yùn)藏于153.7萬平方公里的深海，但尚未得到有效開發(fā)。因此，加快發(fā)展天然氣，要“向深水進(jìn)軍”就必須要有深水浮式生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)平臺(tái)。南海我國(guó)首個(gè)1500米深水陵水17-2大氣田采用的我國(guó)首座自主研發(fā)建造的日產(chǎn)天然氣1000萬立方米、年產(chǎn)氣30億立方米的“深海一號(hào)”能源站，就是這種先進(jìn)裝備，今后“十四五”還要進(jìn)一步改善增建。鑒于國(guó)外開發(fā)深水油氣田廣泛采用半潛式生產(chǎn)平臺(tái)+水下生產(chǎn)系統(tǒng)模式，因此今后我國(guó)開發(fā)繼陵水17-2大氣田之后新發(fā)現(xiàn)的陵水 25-1和我國(guó)首個(gè)超深水陵水18-1 等一批中海油“十四五” 海上天然氣增產(chǎn)的主力深水大氣田，均應(yīng)與陵水17-2氣田一樣采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)。這又給尚未能全套自主設(shè)計(jì)建造的我國(guó)海洋油氣裝備制造業(yè)，提出了高質(zhì)量研制全套水下生產(chǎn)系統(tǒng)新裝備的挑戰(zhàn)。
圖1 “深海一號(hào)”能源站
圖2 深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)
渤海的配備有深井鉆機(jī)的自升式鉆井平臺(tái)也需要考慮。因?yàn)?ldquo;十三五”期間渤海向深層勘探，首次發(fā)現(xiàn)了天然氣資源量達(dá)千億立方米的渤中19-6大型氣田，擬在“十四五”大力開發(fā)，但是渤海中部天然氣埋藏深度極深，最深達(dá)8000米，而目前使用的渤海9號(hào)鉆井平臺(tái)的鉆機(jī)的可鉆深度只達(dá) 6000米，不能滿足要求。另外，從戰(zhàn)略上考慮，未雨綢繆，為了將來開發(fā)遠(yuǎn)距大陸上千公里的南沙群島資源豐富的大氣田時(shí)，采用就地將天然氣液化便于裝船長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)母∈教烊粴庖夯?FLNG) ，我國(guó)尚屬空白，也需要及早著手研制。FLNG是集成天然氣產(chǎn)出、處理、液化、儲(chǔ)運(yùn)于一體的浮船。目前，全球已有四艘投產(chǎn)。還有一種適船于遠(yuǎn)距離非管輸?shù)奶烊粴膺\(yùn)輸船，它是將天然氣壓縮到十幾到二十幾兆帕壓力，用容器在常溫或低溫下儲(chǔ)存，直接將容器放在船上運(yùn)輸，故稱之為FCNG。這種模式因其具備占地少、機(jī)動(dòng)靈活，“宜儲(chǔ)、宜輸”的優(yōu)勢(shì)，故而是天然氣液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)方式的有力補(bǔ)充，它可供氣到管線不能到達(dá)的地方，與沿海用戶“門對(duì)門”服務(wù)?？傊瑸榱舜罅涌彀l(fā)展天然氣及液化天然氣，上述關(guān)鍵裝備均需考慮。
圖3 國(guó)外的FLNG
圖4 國(guó)外的立式長(zhǎng)柱型容器的FCNG船
大力發(fā)展海上風(fēng)電
風(fēng)能取之不盡，用之不竭，而且是清潔能源。它通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換成為電能，即稱為風(fēng)力發(fā)電，是一種具有廣闊前景的新能源。而海上風(fēng)速、風(fēng)力穩(wěn)定，且不存在征地問題，更有利于發(fā)展風(fēng)電，較之陸上風(fēng)電獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。因此，發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電是目前國(guó)內(nèi)外開拓新能源的“熱點(diǎn)”之一。海上風(fēng)機(jī)的機(jī)座，無論是近海淺水的固定基礎(chǔ)，還是遠(yuǎn)海深水的浮動(dòng)平臺(tái)，對(duì)它們的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)輸、安裝等方面，海洋石油行業(yè)多年來積累的海洋工程豐富經(jīng)驗(yàn)，均可適用，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，故而發(fā)揮海洋石油行業(yè)優(yōu)勢(shì)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，應(yīng)是我國(guó)海洋油氣向新能源轉(zhuǎn)型的首選。全球海上遠(yuǎn)海深水風(fēng)電資源儲(chǔ)備量超過8200GW，是近海淺水儲(chǔ)備量的2倍有余。
預(yù)計(jì)至2030年，全球遠(yuǎn)海深水浮式風(fēng)電裝機(jī)容量有望達(dá)到30GW。我國(guó)國(guó)家氣候中心預(yù)測(cè)，我國(guó)遠(yuǎn)海深水風(fēng)資源總量約10億千瓦，相當(dāng)于兩倍的近海淺水風(fēng)資源，發(fā)展?jié)摿薮?，這又為我國(guó)今后加快發(fā)展海上風(fēng)電，賦予了有利資源條件。我國(guó)風(fēng)機(jī)累計(jì)裝機(jī)容量已超過3億千瓦，成為繼火電、水電之后第三大主力電源，其裝機(jī)容量已經(jīng)連續(xù)十年在全球排名第一。
另外，我國(guó)還擁有強(qiáng)大的風(fēng)機(jī)裝備制造產(chǎn)業(yè)，目前全球排名前十位的風(fēng)電裝備企業(yè)中，我國(guó)就占據(jù)了六位，我國(guó)制造的大型風(fēng)力發(fā)電裝備已經(jīng)供給全球六大洲的40多個(gè)國(guó)家應(yīng)用。顯然，強(qiáng)大的我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電裝備制造業(yè)是發(fā)展風(fēng)電能源的有力后盾，它與海洋石油行業(yè)的海洋工程優(yōu)勢(shì)的完美結(jié)合，將更會(huì)助力加快發(fā)展海上風(fēng)電能源。綜合上述。不難看出，海洋油氣能源向發(fā)展風(fēng)電能源轉(zhuǎn)型已“萬事俱備”。據(jù)此，中國(guó)海油制訂的“綠色發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃”中，鮮明地提出了在“十四五”期間，要充分發(fā)揮海洋石油行業(yè)優(yōu)勢(shì)，加快建設(shè)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，積極推進(jìn)從傳統(tǒng)油氣向新能源的跨越，“刮起了東風(fēng)”。
圖5近海淺水導(dǎo)管架式機(jī)座基礎(chǔ)的風(fēng)電場(chǎng)
圖6遠(yuǎn)海深水半潛式平臺(tái)的機(jī)座基礎(chǔ)的風(fēng)電場(chǎng)
遠(yuǎn)海深水風(fēng)電，因水深，必須采用浮動(dòng)式機(jī)座基礎(chǔ)，普遍常用的是半潛式平臺(tái)，相對(duì)淺水投資增加、施工困難、輸電不便。顯然，淺水的導(dǎo)管架和深水的半潛式平臺(tái)都是海洋石油工程企業(yè)的強(qiáng)項(xiàng)，而機(jī)座基礎(chǔ)上面安裝的由漿葉、塔柱、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等組成的風(fēng)力發(fā)電裝備則是“中國(guó)制造”的強(qiáng)項(xiàng)，再加上通往風(fēng)電場(chǎng)中匯集點(diǎn)及輸往大陸入網(wǎng)的水下電纜工程，更是海洋石油行業(yè)的海底管線工程企業(yè)的強(qiáng)項(xiàng)，無疑地海洋石油行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)非常適合。
積極促進(jìn)可燃冰的商業(yè)化生產(chǎn)
我國(guó)最早在1999年發(fā)現(xiàn)南海存在可燃冰，其后，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局及廣東海洋地質(zhì)調(diào)查局與有關(guān)方面通力合作，經(jīng)充分地質(zhì)調(diào)查及科研，于2017年5月和2020年3月在南海北部水深1266米的神狐海域，進(jìn)行了兩輪成功試采，自海底下200米處，采出了可燃冰。其中，第二輪試采自2020年2月17日持續(xù)至3月18日一個(gè)月，共產(chǎn)氣總量86.14萬立方米、日均產(chǎn)氣量2.87萬立方米，是第一輪試采60天產(chǎn)氣總量的2.8倍。產(chǎn)氣總量和日均產(chǎn)氣量都創(chuàng)造了新的世界記錄。
可燃冰的特點(diǎn)首先是能量高，它的能量密度高于同等體積的天然氣、煤炭、燃油、液化氣等，是常規(guī)天然氣的2~5 倍，煤的10 倍。其次是儲(chǔ)量大，全世界可燃冰總資源量大約相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總資源量的2倍，我國(guó)現(xiàn)有可燃冰儲(chǔ)量相當(dāng)于1000多億噸石油。南海海域可燃冰儲(chǔ)量相當(dāng)于680億噸石油，約為中國(guó)陸上油氣總量的1/2。再有是污染少，可燃冰燃燒以后只生成水及二氧化碳，沒有任何殘?jiān)推渌廴疚?，?duì)環(huán)境的污染比煤、石油都小，它屬于清潔能源。自上述可燃冰的特點(diǎn)不難看出，可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)的重要戰(zhàn)略意義。
我國(guó)海上試采可燃冰，采用的是控制減壓法，其工作原理是先在海底可燃冰礦藏處鉆井，井進(jìn)水后用泵抽水，水位降低對(duì)可燃冰壓力減小，從而可以有控制地將甲烷從水合物中分解出來。運(yùn)用此法進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，尚有幾個(gè)挑戰(zhàn)的難題需要解決。第一是泥質(zhì)粉砂儲(chǔ)層開采難。
圖7 我國(guó)海上試采可燃冰應(yīng)用的控制減壓法工作原理
目前世界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰90%以上是分布于泥質(zhì)粉砂地層中。由于覆蓋儲(chǔ)層的是沙質(zhì)，很軟，在它上面鉆孔就好比是“豆腐上打鐵”，需要解決鉆井完井等一系列技術(shù)難題。另外，泥質(zhì)粉砂儲(chǔ)層的滲透率很低，還需要解決改善儲(chǔ)層滲透性、提高產(chǎn)能、長(zhǎng)期持續(xù)開采、防砂、舉升等一系列開采難題。第二是防止甲烷逃逸危害難 。天然氣水合物中的甲烷CH4,其溫室效應(yīng)為CO2的20倍,全球海底天然氣水合物中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，若預(yù)防不力,一旦可燃冰分解，產(chǎn)生的甲烷氣從海底逃逸到大氣中，即使只占它們的很小比例，也會(huì)加速全球變暖和海面上升，產(chǎn)生無法想象的嚴(yán)重危害。
因此，如何防止這種意外事故，保障安全這個(gè)難題需要解決。第三是防止突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害難?？扇急诤５追€(wěn)定性較差，一旦汽化，若是瞬間融化，則如同爆炸一樣，“封存”它的海底沉積物會(huì)立即失去穩(wěn)定，不僅對(duì)海底通信電纜和開采平臺(tái)以及科學(xué)儀器等造成破壞，而且還會(huì)造成大陸架邊緣動(dòng)蕩,從而引發(fā)海底滑坡和塌方，甚至導(dǎo)致大規(guī)模海嘯等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害，如何防止，也是個(gè)很大難題需要解決。第四是降低產(chǎn)品開發(fā)成本難。美國(guó)資料顯示，目前可燃冰開采成本平均高達(dá)每立方米200美元，即使按照1立方米的可燃冰可以轉(zhuǎn)化成164立方米的天然氣來換算，可燃冰的成本也高于常規(guī)天然氣的成本。因此，開發(fā)成本過高已成為制約可燃冰啇業(yè)化的一個(gè)重要因素，必須從多方面研究解決。
筆者認(rèn)為，盡管漫長(zhǎng)的路要走、艱巨的困難要克服，再大的挑戰(zhàn)，也一定要堅(jiān)定信心，繼續(xù)發(fā)揚(yáng)勇攀世界科技高峰的精神，為高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)可燃冰的啇業(yè)化生產(chǎn)而努力奮斗?？扇急虡I(yè)化大致可分為理論研究與模擬試驗(yàn)、探索性試采、試驗(yàn)性試采、生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采五個(gè)階段。我國(guó)第二輪海上試采屬于試驗(yàn)性試采，第二輪成功試采結(jié)果表明，我國(guó)的可燃冰商業(yè)化開采可望在2030年前實(shí)現(xiàn)，這將使我國(guó)可燃冰的商業(yè)化開發(fā)生產(chǎn)時(shí)間大大提前。為了加快推進(jìn)可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程，“十四五”期間，要進(jìn)一步加大資源調(diào)查力度、提供出2個(gè)至4個(gè)大型資源基地，還要突出環(huán)境保護(hù)及安全保障開展生產(chǎn)性試采，任重而道遠(yuǎn)。堅(jiān)信在我國(guó)有關(guān)方面下定決心積極促進(jìn)共同努力之下，我國(guó)加快可燃冰商業(yè)化開采的目標(biāo)一定會(huì)勝利實(shí)現(xiàn)，再創(chuàng)輝煌！
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