全球对新能源需求日益紧迫:自工业革命以来,人类大量采掘化石能源,原以为煤炭、石油、天然气等资源是地球馈赠的取之不尽的礼物,经过200年开采之后,却面临相对枯竭的窘境。煤炭相对丰富,但是由于煤炭燃烧会产生相当大的污染,阻碍人类的可持续发展,目前欧美已经接近全面淘汰煤炭用设备。油气方面,据美国《油气杂志》的年终统计,估计2016年全球石油(包括原油、凝析油和油砂)产量接近39.2亿吨,比上年略减0.1%。欧佩克石油产量增幅达到3.0%,以16.6亿吨占全球的42.3%,全球石油和天然气剩余探明储量均加略减0.6%,石油储量2254.6亿吨,还可开采57年;天然气储量188.3万亿立方米,还可开采55年。欧佩克石油储量略增0.04%至1660.5亿吨,占全球的73.6%;天然气储量下降0.5%,以94万亿立方米约占全球一半,尽管人类还可能探出更多的油气,但是传统油气资源在未来最终还是面临枯竭。而核能安全问题始终是各国担心的问题,内陆核电站缺乏充足的、洁净的循环水和保障水资源,安全尤其值得担忧。寻找新的替代能源是人类面临的重大任务。
可燃冰是充满希望的新能源:可燃冰是天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate)是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。天然气水合物存于水深大于100-250米(两极地区)和大于400-650米(赤道地区)的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内,这里的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。天然气水合物甲烷含量占80%~99.9%,燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多,而且储量丰富,全球储量足够人类使用1000年,因而天然气水合物未来极有可能成为未来石油天然气的替代能源。
欧美日都极其重视可燃冰开发利用: 美国通过了可燃冰开发法案,政府投巨资支持可燃冰项目,目前还在研究实验阶段,5月份在墨西哥湾进行了两次钻探研究,日本在2013年首次开采海底可燃冰获取了甲烷。天然气水合物开采技术日趋成熟。目前,加拿大Mackensie冻土天然冰陆域矿田和日本南面海槽矿田的试采都已获得成功。科学家指出,从可燃冰气藏采出天然气所产生的能量大约是从这类气藏中分解NGH所需能量的10倍,这一附加的能量正是所有的开采方法都在寻找的潜在价值。当今各国都在积极投入对天然气水合物开采技术的研究。天然气水合物的开采方法主要包括注热法、降压法、注化学试剂法、气体置换法、固体开采法以及以上方法的联用。开采设备由开采平台船,气水土分离船俩部分组成。开采平台船里安装一个铁管升降控制塔,控制几百米长的采矿钢管,采矿钢管最底端有一个气罩,气罩里有红外线加热设备。整根采矿铁管里都安装有轴心的螺旋叶片,轴的最底端是采矿头。日本采用减压开采,美国采用固体开采。注热开采法(最初级、最广泛的方法)直接对天然气水合物层进行加热,使天然气水合物层的温度超过其平衡温度,从而促使天然气水合物;减压开采:一种通过降低压力促使天然气水合物分解的开采方法。固体开采法:直接采集海底固态天然气水合物,将天然气水合物拖至浅水区进行控制性分解。
中国可燃冰开采技术进入领先行列:目前在可燃冰研究领域具有领先地位的主要是美国、加拿大和日本三国,然后就是曾经领先并产出第一例商业化冻土气水合物开采气井俄罗斯,以及追赶势头极为凶猛的中国。美国2012年在阿拉斯加北部陆坡利用二氧化碳置换甲烷进行可燃冰试开采取得成功。共注入二氧化碳和氮气混合气0.59万立方米,依靠井底压力自回流开采,采气时间 30天,累计产气量约2.8万立方米,最高日产量达5000立方米。日本2013年进行可燃冰首次试采,但仅进行6天就被迫中断,2017年4月进行第二次试采,持续12天后再次中断,未完成持续三四周稳定生产目标,产气量只有3.5万立方米;2017年,中国在南海神狐海域的试采平台成功试采出天然气,连续产气超过一周,产量稳定。累计产气量12万立方米,最高日产3.5万立方米,平均日产1.6万立方米,中国此次开采的是世界上开发难度最大、但资源量占比90%以上的泥质粉砂型储层,技术水平领先全球。
可燃冰开采的技术问题和环境问题: 目前可燃冰的商业化开采还面临技术难、成本高、环境风险大等诸多挑战,未来十年内难以解决。开采过程中最让人担心的还是其可能导致的环境问题。天然气水合物资源的开采会改变天然气水合物赖以赋存的温压条件,引起天然气水合物的分解。1单位的体积的可燃冰可以分解出164单位体积的甲烷,如果是瞬间融化,和爆炸一样,且由于可燃冰大多位于海底斜坡上,很容易导致海底滑坡和塌陷、海底地震、甚至海啸。甲烷是一种强效温室气体,它的温室效应为二氧化碳的20倍,全球海底可燃冰中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍。如果开发不慎导致短时间内大量甲烷进入大气会引起非常可怕的气候变化和地质灾难。影响生态:如果开发不慎,可能会导致天然气泄漏到海洋中,氧化加剧,海洋缺氧,使得海洋生物遭受毁灭性打击。海底可燃冰的商业开发还有很长的路要走。
投资建议和重点关注公司: 未来可燃冰前途很大,可能长期成为市场关注热点,主要相关公司是油气设备、油气开采服务、海上油气平台等公司。建议关注:石化机械(0000852)、石化油服(600871)、恒泰艾普(300157)、中国石化(600028)、中油工程(600339)、海油工程(600583)、杰瑞股份(002353)、惠博普(002554)
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