日本備戰(zhàn)可燃冰

○ 文／魯東侯

日本備戰(zhàn)可燃冰

○ 文／魯東侯

日本可燃冰一旦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，意義不亞于美國頁巖油氣資源“革命”的成功。

隨著全球能源需求的日益增長，任何一種新型能源的發(fā)現(xiàn)和探索都成為關(guān)注的焦點(diǎn)。天然氣水合物（可燃冰）就是其中之一。日本作為全球最主要的能源消費(fèi)大國，自然也對可燃冰格外關(guān)注，并在研究開發(fā)領(lǐng)域走在了世界前列。今年初，日本產(chǎn)經(jīng)省公布了最新的可燃冰調(diào)查報(bào)告，結(jié)果顯示日本目前可確定的可燃冰儲(chǔ)藏點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到971個(gè)。日本產(chǎn)經(jīng)省宣布，隨著可燃冰儲(chǔ)量調(diào)查規(guī)模不斷推進(jìn)，今年將全面展開對可燃冰的調(diào)查工作。日本提速發(fā)展可燃冰，在全球面臨低油價(jià)的今天，將對其產(chǎn)生抑制效應(yīng)。即便如此，日本可燃冰資源豐富這是不爭的事實(shí)，一旦突破投資、技術(shù)、安全和環(huán)保等因素的制約，形成商業(yè)化生產(chǎn)將對全球產(chǎn)生重大影響。

可燃冰儲(chǔ)量豐富

日本油氣和煤炭資源儲(chǔ)量相對匱乏，發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)體系運(yùn)行所需能源嚴(yán)重依賴對外進(jìn)口。具體來講，日本原油對外依存度達(dá)85.8%。天然氣方面，除極少量“進(jìn)口后轉(zhuǎn)出售”外，天然氣消費(fèi)幾乎全部依賴進(jìn)口。在煤炭方面，2014年煤炭消費(fèi)量折合原油當(dāng)量為1.27億噸，產(chǎn)量不足100萬噸，同樣全部依賴國外進(jìn)口。

早在上世紀(jì)90年代，根據(jù)日本產(chǎn)經(jīng)生先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)獲得的鉆井?dāng)?shù)據(jù)和地震勘探數(shù)據(jù)，日本概率法預(yù)測日本東部南海海槽可燃冰原始資源量約40萬億立方英尺，其中富集層的資源量約為20萬億立方英尺,如果能夠有效開采可滿足日本100年的能源消耗。

目前世界已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)多達(dá)116處，海底可燃冰的儲(chǔ)量至少夠人類使用1000年。 供圖/CFP

因而日本政府重視，投入充足，在可燃冰的資源勘探、基礎(chǔ)研究和先導(dǎo)試驗(yàn)等方面取得了一定進(jìn)展。資源勘探方面，通過對周邊海域的靶區(qū)勘探，初步評價(jià)認(rèn)為日本南海海槽可燃冰位于水深850米～1150米海底地層中，賦存于砂巖和火山沉積物中，孔隙度為35%，可燃冰充填率達(dá)85%，且離岸較近，易于開發(fā)?；A(chǔ)研究方面，一是借助地質(zhì)鉆探結(jié)果，對海洋可燃冰的潛在資源進(jìn)行了全面評價(jià)，并初步總結(jié)出評價(jià)深水天然氣賦存狀況的方法；二是形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省牽頭、政府公立研究機(jī)構(gòu)和民間私營機(jī)構(gòu)共同參與的研究模式，成立了“可燃冰物資源開發(fā)研究財(cái)團(tuán)”；三是完成了勘探用壓力巖芯取樣器和井內(nèi)溫度壓力模擬系統(tǒng)等設(shè)備制造；四是開展了相關(guān)環(huán)境保護(hù)研究等。先導(dǎo)試驗(yàn)方面，日本于1998年與加拿大合作在加拿大北部麥肯齊（Mackenzie）三角洲開展了鉆探先導(dǎo)試驗(yàn)，獲取了可燃冰樣品；2013年3月，日本進(jìn)行了第一次海洋生產(chǎn)先導(dǎo)試驗(yàn)，由日本石油勘探公司（JAPEX）在渥美（Atsumi）半島和志摩（Shima）半島海域的第二渥美海丘實(shí)施，采用減壓法，連續(xù)生產(chǎn)了6天，評價(jià)產(chǎn)量高達(dá)2萬立方米/日，累計(jì)生產(chǎn)甲烷超過12萬立方米，首次獲得世界海洋可燃冰開采成功。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省2001年4月正式發(fā)布的《日本可燃冰開發(fā)計(jì)劃》，日本可燃冰發(fā)展正處于規(guī)劃中的第二階段，主要進(jìn)行海洋生產(chǎn)試驗(yàn)、評價(jià)可燃冰氣田的特性、研究海洋可燃冰開發(fā)系統(tǒng)，以及進(jìn)行第二次陸上生產(chǎn)試驗(yàn)的分析并進(jìn)行長期試驗(yàn)等。而從中長期看，可燃冰下一步發(fā)展計(jì)劃包括四步。

第一步，在2015年內(nèi)完成新一輪可燃冰測試，并嘗試在海上安裝可燃冰相關(guān)開發(fā)裝置；第二步，計(jì)劃在2018年結(jié)束前，綜合現(xiàn)有國內(nèi)與海外進(jìn)行的先導(dǎo)性試驗(yàn)取得的資源認(rèn)識、技術(shù)裝備、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)方面的研究成果，按照商業(yè)化生產(chǎn)的原則嘗試對周邊海域可燃冰資源進(jìn)行開發(fā)；第三步，根據(jù)嘗試開發(fā)階段遇到的問題，有針對性的重點(diǎn)突破儲(chǔ)層類型認(rèn)識、降低井口壓力、可燃冰開采及控制以及環(huán)境保護(hù)等技術(shù)難點(diǎn)；第四步，在前三步合理實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，日本政府暫定2023—2027年間商業(yè)化開發(fā)其豐富的可燃冰資源。

面臨四大挑戰(zhàn)

不加大研發(fā)投資難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。從當(dāng)前全球能源市場形勢看，2014年下半年以來，國際原油價(jià)格持續(xù)低迷，從超過110美元/桶驟降至目前的40～60美元/桶區(qū)間。一方面，各國石油公司不得不選擇壓縮投資抵御油價(jià)風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，低油價(jià)已開始對各類新能源的研發(fā)和利用產(chǎn)生抑制效應(yīng)。根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省開發(fā)可燃冰的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，從當(dāng)前至2018年是該資源前期研發(fā)的關(guān)鍵時(shí)期，需要巨額資金的投入。但在現(xiàn)階段國際油價(jià)持續(xù)走低和日本經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢的可燃冰的研發(fā)投入并不樂觀。其中，2014年日本全國原油和LNG進(jìn)口總額為2270億美元，而當(dāng)年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省對可燃冰的研發(fā)預(yù)算僅為2.26億美元，僅為油氣進(jìn)口總額的千分之一。如果日本政府不加大可燃冰的研發(fā)投資，預(yù)計(jì)很難在2023—2027年間實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的目標(biāo)。

可燃冰開發(fā)受技術(shù)限制?？扇急梢院唵握J(rèn)為是由水和天然氣共同組成的晶體，理論上可以通過常規(guī)油氣開發(fā)中使用的直井進(jìn)行開采。但與勘探和資源評價(jià)相比，真正限制日本可燃冰快速發(fā)展的，則是其資源開發(fā)技術(shù)，因?yàn)楝F(xiàn)有的各類開發(fā)都存在技術(shù)上的挑戰(zhàn)：方法一是減壓開發(fā)。減壓開發(fā)不需要連續(xù)激發(fā)，成本較低，適合分布面積較廣的可燃冰開發(fā)，尤其適用于存在下伏游離氣層的可燃冰藏的開發(fā)。但此開發(fā)方式對可燃冰藏的性質(zhì)有特殊的要求，只有當(dāng)可燃冰物位于溫度與壓力平衡邊界附近時(shí)，減壓開發(fā)才具有可行性。方法二是熱力法開發(fā)。熱力法開發(fā)方式可實(shí)現(xiàn)循環(huán)注熱，且開發(fā)過程所需時(shí)間較快，但至今尚未很好地解決熱利用效率低的問題，且只能局部加熱，因此有待進(jìn)一步完善。方法三是注入化學(xué)試劑開發(fā)。該開發(fā)方式初期能量輸入低，但所需的化學(xué)試劑昂貴，還伴隨較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。日本學(xué)者還提出二氧化碳置換開發(fā)和固體開發(fā)等新的開發(fā)方式假設(shè)，但都存在開發(fā)工藝復(fù)雜、開發(fā)過程中存在工程安全和環(huán)境保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)等難點(diǎn)。

安全與環(huán)保限制。根據(jù)現(xiàn)有資料和研究成果，可燃冰開發(fā)過程中存在巨大的安全與環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。從資源賦存方式看，可燃冰結(jié)構(gòu)嵌入在海底,成為該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的一部分，但當(dāng)前尚不能完全了解可燃冰在深海低溫高壓條件下保持穩(wěn)定的條件和結(jié)構(gòu)。在可燃冰的開發(fā)過程中，極有可能導(dǎo)致其在海洋中發(fā)生液化,一是可能破壞現(xiàn)有的區(qū)域海洋生態(tài)系統(tǒng)，二是可能改變海底及大陸架的地質(zhì)構(gòu)造，誘發(fā)地震乃至大規(guī)模的海嘯,給日本和周邊國家?guī)碜匀粸?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。此外，在可燃冰開發(fā)的過程中，可能伴有規(guī)模不可控的甲烷等氣體釋放，將對海洋環(huán)境和大氣環(huán)境產(chǎn)生不可估測的不利影響。特別是單位體積的甲烷在空氣中釋放后，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)將是等體積二氧化碳的30倍，能夠極大加劇全球氣候變暖，對全球生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性的后果。

可燃冰利用的經(jīng)濟(jì)性。除投資、技術(shù)、安全和環(huán)保等因素外，制約日本可燃冰加快發(fā)展的另一個(gè)重要因素及資源利用的經(jīng)濟(jì)性，未來可燃冰生產(chǎn)成本必須大幅降低，才能獲得市場的認(rèn)可。以同樣將氣化成天然氣供應(yīng)市場的LNG資源為例，2011—2014年日本進(jìn)口LNG價(jià)格在16.4～18.5美元/百萬英熱單位區(qū)間，考慮2014年下半年來國際油價(jià)持續(xù)走低等因素，預(yù)計(jì)2015年日本LNG進(jìn)口均價(jià)低至7～10美元/百萬英熱單位。但根據(jù)現(xiàn)有工藝測算，可燃冰制成天然氣的成本高達(dá)30～50美元/百萬英熱單位，與進(jìn)口LNG相比毫無經(jīng)濟(jì)性可言。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省也認(rèn)識到經(jīng)濟(jì)性對可燃冰加快發(fā)展的制約，已計(jì)劃于2018年實(shí)現(xiàn)200萬立方英尺/日的試采產(chǎn)量，并力圖將成本降低至16美元/百萬英熱單位。

潛在影響

可燃冰開發(fā)成功，不亞于美頁巖油氣“革命”的成功。根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果及認(rèn)識，全球可燃冰資源潛力巨大，主要集中在凍土區(qū)和深海區(qū)兩大區(qū)域。其中，在美國阿拉斯加北部斜坡區(qū)、加拿大西北馬更些三角州和我國西藏等凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)大量可燃冰存在證據(jù)；在美國東南近海布萊克海嶺區(qū)與西北近?？ㄋ箘P迪亞大陸邊緣、墨西哥灣、中美海槽、危地馬拉濱海、日本南海海槽和我國東海及南海等深海區(qū)同樣富集大量可燃冰資源。一旦日本在減壓開發(fā)、熱力法開發(fā)和化學(xué)助劑開發(fā)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，獲得安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的開發(fā)方式并加以推廣，將對世界能源市場形成重大沖擊，其意義將不亞于美國頁巖油氣資源“革命”成功。一方面，可燃冰商業(yè)化極可能改變亞太各國油氣和煤炭資源大量以來進(jìn)口的不利局面，將徹底打破現(xiàn)有的全球能源資源格局；另一方面，可燃冰在全球范圍內(nèi)的推廣使用將極大的豐富天然氣市場供給，有利于世界能源利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整，能夠促進(jìn)全球能源清潔發(fā)展。此外，可燃冰在全球范圍內(nèi)推廣，同樣有利于從整體上降低世界能源開發(fā)利用的成本。

將大幅降低日本能源進(jìn)口。根據(jù)BP、EIA等權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前日本天然氣進(jìn)口主要通過LNG貿(mào)易的形式進(jìn)行，2014年日本進(jìn)口量1206億立方米，花費(fèi)成本約2270億美元。一旦可燃冰能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，將大幅降低日本LNG進(jìn)口量，并節(jié)省大量外匯。由于日本特別重視能源清潔利用和發(fā)展，日本大部分原油和煤炭利用都可以通過使用天然氣為替代，因此可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)將大幅降低日本原油和煤炭等其他一次能源的進(jìn)口。

將使亞太LNG市場供給更加寬松。近十年來，亞太地區(qū)是全球最主要的LNG進(jìn)口市場，日本則是亞太地區(qū)最大的LNG進(jìn)口國之一。2014年，受經(jīng)濟(jì)增速放緩、環(huán)境監(jiān)管嚴(yán)苛、氣候相對溫和及天然氣儲(chǔ)備量充足等因素綜合影響，亞太各國LNG進(jìn)口量出現(xiàn)差異化分布。其中，韓國LNG進(jìn)口量較2013年大跌9%；我國LNG進(jìn)口增長率則由2013年的23%降低至14%，遠(yuǎn)低于市場預(yù)期。而日本由于2014年沒有新啟動(dòng)的核電項(xiàng)目，當(dāng)年LNG進(jìn)口量較2013年出現(xiàn)小幅增長。因此，一旦可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)成功，原以日本為目標(biāo)市場的LNG出口資源將被迫轉(zhuǎn)向銷售其他國家，鄰近的中國、韓國、印度等亞太國家是其最優(yōu)化替代選擇，即可燃冰商業(yè)化將使亞太地區(qū)LNG市場供給更加寬松。

將降低亞太地區(qū)LNG價(jià)格。普氏能源推出的LNG基準(zhǔn)價(jià)格—日韓指標(biāo)（JKM）價(jià)格，是衡量全球特別是亞太地區(qū)LNG現(xiàn)貨價(jià)格走勢的權(quán)威指標(biāo)之一，與英國HBP氣價(jià)和美國Henry Hub氣價(jià)同為全球三大天然氣價(jià)格指標(biāo)。從單位體積氣價(jià)看，近五年來JKM價(jià)格高于其他兩大基準(zhǔn)氣價(jià)，顯示了亞太地區(qū)LNG市場需求旺盛，價(jià)格居高不下?；谏衔姆治?，可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)后，日本LNG市場需求將大幅降低，能夠?qū)е聛喬獿NG市場供給寬松，大幅降低JKM價(jià)格。

或?qū)⒅饾u改變?nèi)毡镜哪茉吹鼐墤?zhàn)略。長期以來，日本特別是油氣資源須大量從沙特、卡塔爾、阿曼和俄羅斯等國家進(jìn)口。如果可燃冰能夠商業(yè)化生產(chǎn)，會(huì)極大的改變?nèi)毡镜哪茉吹鼐墤?zhàn)略。一方面，可燃冰將使日本擺脫對俄羅斯油氣資源的依賴，未來或?qū)⒃凇氨狈剿膷u”等問題上與俄羅斯交涉更為強(qiáng)硬；另一方面，為維持其中東油氣進(jìn)口，日本長期注重維護(hù)與馬來西亞、菲律賓和越南等南海諸國的關(guān)系，可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)將使日本逐步擺脫南海諸國的能源地緣“負(fù)擔(dān)”，不利于南海地區(qū)的穩(wěn)定。

責(zé)任編輯：周志霞

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