2021年是我國“十四五”開局的一年，目前，全國各行各業(yè)正在齊心協(xié)力為“十四五”目標的實現(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提出的“立足新階段、貫徹新理念、構建新格局” 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，加快綠色新能源的發(fā)展，推動油氣能源的轉(zhuǎn)型，助力我國早日實現(xiàn)“雙碳(碳達峰、碳中和)”目標。為此，我國中海油已經(jīng)制訂了相應的“十四五”規(guī)劃，正在實施。筆者圍繞我國海洋油氣能源的轉(zhuǎn)型問題，提出了一些粗淺觀點。
海洋油氣能源的轉(zhuǎn)型的必要性
為了實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》凈零排放這一目標，當前，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。“碳達峰”就是我國承諾在2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值，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，實現(xiàn)“碳中和”。在近期的聯(lián)合國《巴黎協(xié)定》峰會上，我國還又做出了新承諾，承諾在2030年將國內(nèi)二氧化碳排放比2005年下降65% 。為此，2020年中央經(jīng)濟工作會議確定將做好“碳達峰”、“碳中和”列為2021年八項重點任務之一。因此，在我國承諾的“碳達峰”、“碳中和”及碳排放下降65%的驅(qū)動下，我國海洋油氣能源與時俱進、及時轉(zhuǎn)型己成為大勢所趨，勢在必行。
實現(xiàn)雙碳目標需要大力發(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能源轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實選擇。其中，憑借易于運輸、主體多元、靈活性強、安全高效等優(yōu)勢，液化天然氣LNG已逐漸成為最活躍的天然氣供應形式。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)，目前已成為我國第二大天然氣供應商，并形成了以勘探開發(fā)海上天然氣資源和從國際市場進口液化天然氣資源“兩條腿走路”的清潔能源穩(wěn)定供應模式。
“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，必須備齊先進的關鍵裝備。首先要有先進的深水浮式生產(chǎn)儲運平臺，據(jù)預測我國南海天然氣總地質(zhì)資源量約16萬億立方米，占我國油氣總資源量的三分之一，其中70%蘊藏于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“向深水進軍”就必須要有深水浮式生產(chǎn)儲運平臺。南海我國首個1500米深水陵水17-2大氣田采用的我國首座自主研發(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”能源站，就是這種先進裝備，今后“十四五”還要進一步改善增建。鑒于國外開發(fā)深水油氣田廣泛采用半潛式生產(chǎn)平臺+水下生產(chǎn)系統(tǒng)模式，因此今后我國開發(fā)繼陵水17-2大氣田之后新發(fā)現(xiàn)的陵水 25-1和我國首個超深水陵水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計建造的我國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”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的自升式鉆井平臺也需要考慮。因為“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8000米，而目前使用的渤海9號鉆井平臺的鉆機的可鉆深度只達 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)遠距大陸上千公里的南沙群島資源豐富的大氣田時，采用就地將天然氣液化便于裝船長途運輸?shù)母∈教烊粴庖夯?FLNG) ，我國尚屬空白，也需要及早著手研制。FLNG是集成天然氣產(chǎn)出、處理、液化、儲運于一體的浮船。目前，全球已有四艘投產(chǎn)。還有一種適船于遠距離非管輸?shù)奶烊粴膺\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存，直接將容器放在船上運輸，故稱之為FCNG。這種模式因其具備占地少、機動靈活，“宜儲、宜輸”的優(yōu)勢，故而是天然氣液態(tài)儲運方式的有力補充，它可供氣到管線不能到達的地方，與沿海用戶“門對門”服務。總之，為了大力加快發(fā)展天然氣及液化天然氣，上述關鍵裝備均需考慮。
圖3 國外的FLNG
圖4 國外的立式長柱型容器的FCNG船
大力發(fā)展海上風電
風能取之不盡，用之不竭，而且是清潔能源。它通過風機轉(zhuǎn)換成為電能，即稱為風力發(fā)電，是一種具有廣闊前景的新能源。而海上風速、風力穩(wěn)定，且不存在征地問題，更有利于發(fā)展風電，較之陸上風電獨具優(yōu)勢。因此，發(fā)展海上風力發(fā)電是目前國內(nèi)外開拓新能源的“熱點”之一。海上風機的機座，無論是近海淺水的固定基礎，還是遠海深水的浮動平臺，對它們的設計、建造、運輸、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，均可適用，具有獨特的優(yōu)勢，故而發(fā)揮海洋石油行業(yè)優(yōu)勢發(fā)展風力發(fā)電，應是我國海洋油氣向新能源轉(zhuǎn)型的首選。全球海上遠海深水風電資源儲備量超過8200GW，是近海淺水儲備量的2倍有余。
預計至2030年，全球遠海深水浮式風電裝機容量有望達到30GW。我國國家氣候中心預測，我國遠海深水風資源總量約10億千瓦，相當于兩倍的近海淺水風資源，發(fā)展?jié)摿薮螅@又為我國今后加快發(fā)展海上風電，賦予了有利資源條件。我國風機累計裝機容量已超過3億千瓦，成為繼火電、水電之后第三大主力電源，其裝機容量已經(jīng)連續(xù)十年在全球排名第一。
另外，我國還擁有強大的風機裝備制造產(chǎn)業(yè)，目前全球排名前十位的風電裝備企業(yè)中，我國就占據(jù)了六位，我國制造的大型風力發(fā)電裝備已經(jīng)供給全球六大洲的40多個國家應用。顯然，強大的我國的風力發(fā)電裝備制造業(yè)是發(fā)展風電能源的有力后盾，它與海洋石油行業(yè)的海洋工程優(yōu)勢的完美結合，將更會助力加快發(fā)展海上風電能源。綜合上述。不難看出，海洋油氣能源向發(fā)展風電能源轉(zhuǎn)型已“萬事俱備”。據(jù)此，中國海油制訂的“綠色發(fā)展行動計劃”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，加快建設海上風電產(chǎn)業(yè)，積極推進從傳統(tǒng)油氣向新能源的跨越，“刮起了東風”。
圖5近海淺水導管架式機座基礎的風電場
圖6遠海深水半潛式平臺的機座基礎的風電場
遠海深水風電，因水深，必須采用浮動式機座基礎，普遍常用的是半潛式平臺，相對淺水投資增加、施工困難、輸電不便。顯然，淺水的導管架和深水的半潛式平臺都是海洋石油工程企業(yè)的強項，而機座基礎上面安裝的由漿葉、塔柱、齒輪箱、發(fā)電機等組成的風力發(fā)電裝備則是“中國制造”的強項，再加上通往風電場中匯集點及輸往大陸入網(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)的強項，無疑地海洋石油行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展海上風電產(chǎn)業(yè)非常適合。
積極促進可燃冰的商業(yè)化生產(chǎn)
我國最早在1999年發(fā)現(xiàn)南海存在可燃冰，其后，中國地質(zhì)調(diào)查局及廣東海洋地質(zhì)調(diào)查局與有關方面通力合作，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。其次是儲量大，全世界可燃冰總資源量大約相當于全球已知煤、石油和天然氣總資源量的2倍，我國現(xiàn)有可燃冰儲量相當于1000多億噸石油。南海海域可燃冰儲量相當于680億噸石油，約為中國陸上油氣總量的1/2。再有是污染少，可燃冰燃燒以后只生成水及二氧化碳，沒有任何殘渣和其他污染物，對環(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不難看出，可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)的重要戰(zhàn)略意義。
我國海上試采可燃冰，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，井進水后用泵抽水，水位降低對可燃冰壓力減小，從而可以有控制地將甲烷從水合物中分解出來。運用此法進行大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，尚有幾個挑戰(zhàn)的難題需要解決。第一是泥質(zhì)粉砂儲層開采難。
圖7 我國海上試采可燃冰應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難題。另外，泥質(zhì)粉砂儲層的滲透率很低，還需要解決改善儲層滲透性、提高產(chǎn)能、長期持續(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，也會加速全球變暖和海面上升，產(chǎn)生無法想象的嚴重危害。
因此，如何防止這種意外事故，保障安全這個難題需要解決。第三是防止突發(fā)地質(zhì)災害難。可燃冰在海底穩(wěn)定性較差，一旦汽化，若是瞬間融化，則如同爆炸一樣，“封存”它的海底沉積物會立即失去穩(wěn)定，不僅對海底通信電纜和開采平臺以及科學儀器等造成破壞，而且還會造成大陸架邊緣動蕩,從而引發(fā)海底滑坡和塌方，甚至導致大規(guī)模海嘯等嚴重地質(zhì)災害，如何防止，也是個很大難題需要解決。第四是降低產(chǎn)品開發(fā)成本難。美國資料顯示，目前可燃冰開采成本平均高達每立方米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)化的一個重要因素，必須從多方面研究解決。
筆者認為，盡管漫長的路要走、艱巨的困難要克服，再大的挑戰(zhàn)，也一定要堅定信心，繼續(xù)發(fā)揚勇攀世界科技高峰的精神，為高質(zhì)量實現(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、探索性試采、試驗性試采、生產(chǎn)性試采、商業(yè)開采五個階段。我國第二輪海上試采屬于試驗性試采，第二輪成功試采結果表明，我國的可燃冰商業(yè)化開采可望在2030年前實現(xiàn)，這將使我國可燃冰的商業(yè)化開發(fā)生產(chǎn)時間大大提前。為了加快推進可燃冰商業(yè)化生產(chǎn)進程，“十四五”期間，要進一步加大資源調(diào)查力度、提供出2個至4個大型資源基地，還要突出環(huán)境保護及安全保障開展生產(chǎn)性試采，任重而道遠。堅信在我國有關方面下定決心積極促進共同努力之下，我國加快可燃冰商業(yè)化開采的目標一定會勝利實現(xiàn)，再創(chuàng)輝煌！
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