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     石油书刊
关于我国天然气开发利用若干问题探讨
时间:2008/1/7  

 

  天然气作为一种能源为人类了解和(当作燃料)利用,已经有2000多年的历史,但是,作为重要的能源和化工原料为社会所重视和大力开发利用还是近百年的事。当今,天然气所以受到重视,原因是多方面的。首先现代科技和生产手段已使天然气利用成为较为容易的事;其次,作为气态能源,天然气在运输和利用上有其特点和优点;第三,与其他矿物能源(煤炭、石油、核燃料)比,天然气是优质、高效、清洁的环境友好能源;第四,随着科技进步,天然气在化工领域等的利用,已经显露出更为广阔的前景;第五,最重要的是天然气资源丰富,目前天然气已探明储量和待发现的资源均已超过石油(至1997年底,世界石油探明储量为1409亿吨,世界天然气探明储量为144.76万亿立方米,按热值折合约1447.8亿吨石油)。因此,天然气的开发利用已成为我国能源战略调整的组成部分,大规模开发利用势在必行。研究天然气的开发利用问题,也就成为极为重要的战略课题。 
  一、我国天然气资源及开发利用现状

  1.我国天然气资源情况

  据1994年完成的全国第二次油气资源评价和预测,我国常规天然气资源总量约38万亿立方米,其中陆上约30万亿立方米,海域约8万多亿立方米。此外还有煤层气资源量约30~35万亿立方米。目前探明天然气的气田和油气田有260多个,其中气田140多个。最主要的气田,陆上有四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、准葛尔盆地、吐哈盆地、松辽盆地等,海上有南海的莺歌海和琼东南海域、东海长江口海域、渤海湾西部和珠江口大陆架等。截止1996年底全国已探明天然气储量1.8万亿立方米,其中油田气3000多亿立方米,气田气1.5万亿立方米。我国天然气资源“八五”期间探明储量增长很快,5年新增探明天然气储量7000多亿立方米。近年来平均年增探明储量1000亿立方米,预计增长势头还可持续20多年。2000年天然气探明储量累计可达到3~3.5万亿立方米;2010年累计达到4.4~4.9万亿立方米;2020年累计达到5.65~6.15万亿立方米。我国天然气经济技术可采资源量,约为11万亿立方米,按世界天然气开采大国(如美国、俄罗斯、伊朗、委内瑞拉、墨西哥、加拿大等国)目前实际的采出速度上限(1.03~1.26%)1.26%计算(每年天然气产量为1376亿立方米),能够开采80年。可见,我国的天然气资源相对而言还是比较丰富的。

  2.开发利用现状

  我国是世界上最早利用天然气的国家之一,早在公元前三世纪,四川就有用天然气熬盐的记载,但是大规模的开发利用是新中国成立以后的事。

  进入本世纪80年代以后,我国天然气开发利用有了更快的发展。“八五”期间无论从探明储量、还是从生产能力上讲,都有了很大的增长,远远超过了解放以来40年的总和。据统计,到1996年底,全国已投入开发的气田有108个,天然气产量为201.3亿立方米,其中油田伴生气所占比例为产量的1/3,而气层天然气已达到产量的2/3。天然气运输能力(管道运输能力),也有了长足的进步。到1996年底,我国天然气输气干线管道总长3700公里,商品输气量104亿立方米。近几年建设的陕京输气管道全长860公里;崖13-1—香港天然气(海底)输气管线全长778公里,以及靖(边)—西(安)输气管线、靖(边)—银(川)输气管线等一批干线输气管道相继投运,使我国天然气管道在建设规模、管道的整体技术和自动化等方面,跨入世界水平的行列。目前我国天然气主要用在工业(锅炉)燃料、化工(合成氨、尿素、甲醇)原料等工业生产领域,民用相对较少,其中作为能源的约占70%,作为化工原料的约占30%,利用现状详见图1所示。

  二、世界天然气开发利用状况及发展趋向

  世界天然气的开发利用,应该以1925年美国铺设第一条天然气长输管道(路易斯安那州北部至德克萨斯州博芒特市)作为现代工业利用的标志。这条管道全长达到347公里,管道的口径为357~457mm。它不仅把天然气作为商品大量推向市场,而且促进了天然气的化工利用,开创了天然气利用的新时代。

  1.本世纪20年代以来天然气开发利用进入持续快速发展期

  管道的建设,加快了天然气进入市场的步伐,天然气利用规模和利用领域的不断扩大,逐步提高了人们对天然气的认识。和其他能源比,天然气有许多优势。例如,天然气可以通过管道输送,比煤炭和石油使用起来更加便利;用途多,可以广泛地使用在化工、发电等工业和商业、居民生活等领域;污染很小(大体为煤炭的1/800,石油的1/40),被称为大自然赋予的“绿色能源”。同时,天然气的价格,约为石油的80%左右,因此大大增强了天然气对石油和煤炭的竞争力。自20年代以来,天然气工业首先在美国和欧洲发展起来。进入本世纪中期以后,发展速度逐步加快,涌现了以美国及前苏联为代表的世界天然气大国。70年代至现在,天然气工业在全世界更大的范围蓬勃发展起来,中东、西北欧、拉美等地的天然气工业也相继迅速崛起。据统计从1970年至1996年的26年间,世界天然气产量年平均增长3.14%,同期世界天然气剩余可采储量年平均增长4.88%。天然气在世界能源消费结构中的比重迅速提高,由1950年占总能源的10.1%,提高至1990年的23.9%,成为世界第三大能源。天然气工业正处在一个持续、快速增长期。

  2.天然气对世界经济和社会发展起着越来越大的作用

  天然气的气态特性使它作为能源利用具有方便、干净、热效率高等优点,其物化特性使它在一碳化学、有机合成与烃加工和天然气伴生物(H2、O2、N2、CO2以及氦、氩等稀有气体)的利用等方面,都展现出了广阔的发展前景。

  天然气在全世界许多地方,在越来越多的领域代替煤炭或石油,用于居民生活、工业发电、化工生产等,成为有利于提高人类生活质量、促进经济发展的“绿色能源”。天然气作为燃料,用在工业炉窑和大量进入(欧美等地区)城镇居民家庭,方便了生产、生活,改善了环境,促进了社会进步和经济发展。天然气作为化工原料用在合成氨、甲醇、甲醛等许多化工产品生成中,较用其他原料(煤炭、石油、粮食等),不仅取得巨大的经济效益,而且取得明显的社会环境效益。因此,天然气对经济和社会发展的作用,受到越来越大的重视。

  3.21世纪将是天然气时代

  (1)天然气将成为21世纪能源的主力

  据近20年统计,世界天然气的消费量大致以平均每年2~3%的速度在增长;在当今世界能源消费结构中,达到24%,成为三大主力之一。而且,在一些发达国家,如美国、俄国、日本、西欧等天然气在能源消费结构中已占较大比例的国家(能源消费大国也是天然气消费大国),天然气消费比例的增长速度不减(参见图2),有的发展中国家(中东、北非一些国家)天然气消费增长速度就更快。

  目前,世界正处在天然气取代石油而成为世界首要能源的过渡时期,国际能源界普遍认为,今后世界天然气产量和消费量将会以较高的速度增长,2020年以后世界天然气产量将要超过煤炭和石油,成为世界最主要的能源,21世纪将是天然气的世纪。其发展趋势见图3所示。

  (2)固体能源(煤炭等)将更多地走气化利用的道路

  随着人类生存环境污染问题的日益突出,能源洁净化成为治理污染的突出课题。调整能源结构,增加“绿色能源”(天然气)的使用量是必然的选择。与此同时,洁净化煤炭等清洁能源也必不可少。在煤炭的洁净化技术上(也包括燃烧技术),虽然已经开发了精选、水煤浆、粉沫化、液化、气化等利用技术,但最具发展前景的技术,是将煤炭气化变为“人造天然气”的技术,尤其是地下气化技术。由于地下气化技术具有尽可能不将或少将粉尘等污染物带到大气中来的优点,因此,地下气化技术是将煤炭转化为洁净的气体能源——“人造天然气”的最有应用前途的技术。

  煤炭的地下气化,为煤气管网和天然气管网的网际互联、实现能源互济创造了前提条件,使能源的管道化运输、管道化供应、管道化调剂成为可能。

  (3)天然气水合物将受到重视,成为天然气资源未来的主力

  天然气水合物是天然气和水在特定条件下形成的(分子结晶)冰状固态物质。一个单位体积的天然气水合物固体中,可以含有100~300倍体积天然气气体。人们在上个世纪初就发现了气水合物的存在,但是并没有引起足够的重视。本世纪30年代,由于在输气管线中发生了气水合物堵塞管线的问题,这才引起专家们的重视,并研究气水合物生成的机理和消除气水合物堵塞管道的方法。通过研究,科学家们认识到地球上应该有适合气水合物生成的条件,应该有气水合物矿藏的存在。60年代后期,世界上第一个天然气水合物矿田,在西西伯利亚被苏联人发现。随后,美国、加拿大、日本、德国、挪威、英国、比利时、丹麦、冰岛、瑞典、澳大利亚、新西兰等许多国家都加入到天然气水合物开发研究的行列。于是,天然气水合物研究成为能源科学前沿的热点课题。人们所以对天然气水合物投入特别的关注,一是天然气水合物的地理分布广,从陆地到海域、从地球的两极到海洋深处普遍存在;二是天然气水合物的总资源量十分丰富,大约相当于全球常规化石能源(煤炭、石油和天然气)总资源量的两倍。不难想象,一旦有关天然气水合物开发利用的技术经济问题、环境影响问题及其理论和实践方案等得以解决,人类对天然气水合物的开发利用将会大规模进行。完全有理由认为,天然气水合物将会成为天然气时代的一个重要力量。

  4.天然气的深加工综合利用前途无量

  天然气作为能源,燃烧利用的市场广阔;作为原料,深加工综合利用,可以创造出更大的经济效益。天然气的深加工综合利用尚处在发展阶段,许多应用技术还在开发,前途无量。

  (1)天然气的化工利用将成为深加工综合利用的主方向

  天然气中的烃(主要是甲烷),已经用来生产多种有机化工产品,进一步深加工利用,可以开发高附加值产品。国际上的一些著名大公司在天然气的深加工综合利用上,肯花大本钱进行科技开发。以天然气为原料深加工的一批有<

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