日本計劃加快開發(fā)天然氣水合物

編者按：作為能源嚴重依賴進口的國家，日本對資源的渴求可想而知，因而高度重視天然氣水合物的開發(fā)，并早在十幾年前就制訂了開發(fā)計劃，暫定于2023~2027年間實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)。

雖然日本加快發(fā)展天然氣水合物面臨投資限制、技術限制、安全環(huán)保限制、經濟性限制等諸多挑戰(zhàn)，但一旦其實現(xiàn)關鍵技術突破，獲得安全、環(huán)保、經濟的開發(fā)方式并加以推廣，將對世界能源市場形成重大沖擊，其意義不亞于美國頁巖革命。

下面分別闡述日本天然氣水合物發(fā)展的現(xiàn)狀、動因、計劃、挑戰(zhàn)及影響。

日本天然氣水合物開發(fā)現(xiàn)狀：

東北亞海域是天然氣水合物富集區(qū)。日本期待未來能在東北亞海域獲得穩(wěn)定的能源供應，因而政府重視、投入充足，在天然氣水合物的資源勘探、基礎研究和先導試驗等方面取得了一定進展。

資源勘探方面：通過對周邊海域的勘探，初步評價認為日本南海海槽天然氣水合物藏位于水深850米~1150米的海底地層，賦存于砂巖和火山沉積物中，孔隙度為35%，天然氣水合物充填率達85%，且離岸較近，易于開發(fā)。

基礎研究方面：一是借助地質鉆探結果，對海洋天然氣水合物的潛在資源進行了全面評價，并初步總結出評價深水天然氣水合物賦存狀況的方法；二是形成經濟產業(yè)省牽頭、政府公立研究機構和民間私營機構共同參與的研究模式，成立了“天然氣水合物資源開發(fā)研究財團”；三是完成了勘探用壓力巖芯取樣器和井內溫度壓力模擬系統(tǒng)等設備制造；四是開展了相關環(huán)境保護等研究。

先導試驗方面：日本于1998年與加拿大合作在加拿大北部麥肯齊三角洲開展了鉆探先導試驗，獲取了天然氣水合物樣品；2013年3月，日本進行了第一次海洋生產先導試驗，由日本石油勘探公司在渥美半島和志摩半島海域的第二渥美海丘實施，采用減壓法，連續(xù)生產了6天，評價產量高達兩萬立方米/日，累計生產甲烷超過12萬立方米，首次取得世界海洋天然氣水合物開采成功。

日本天然氣水合物下一步開發(fā)計劃：

根據(jù)日本經濟產業(yè)省2001年4月正式發(fā)布的《日本天然氣水合物開發(fā)計劃》，該國目前天然氣水合物發(fā)展正處于規(guī)劃中的第二階段，主要進行海洋生產試驗、評價天然氣水合物氣田的特性、研究海洋天然氣水合物開發(fā)系統(tǒng)，以及進行第二次陸上生產試驗的分析并進行長期試驗等。

從中長期看，日本天然氣水合物下一步發(fā)展計劃包括以下四個步驟：

第一步，在2015年內完成新一輪天然氣水合物測試，并嘗試在海上安裝天然氣水合物相關開發(fā)裝置；

第二步，計劃在2018年年底前，綜合現(xiàn)有國內與海外進行的先導性試驗取得的資源認識、技術裝備、環(huán)境保護等多個方面的研究成果，按照商業(yè)化生產的原則嘗試對周邊海域天然氣水合物進行開發(fā)；

第三步，根據(jù)嘗試開發(fā)階段遇到的問題，有針對性地重點突破儲層類型認識、降低井口壓力、水合物開采和控制及環(huán)境保護等技術難點；

第四步，在前三步實現(xiàn)的基礎上，日本政府暫定于2023~2027年間商業(yè)化開發(fā)其豐富的天然氣水合物資源。

日本加快開發(fā)天然氣水合物的動因：

●能源嚴重依賴進口

日本油氣和煤炭資源儲量相對匱乏，其發(fā)達的經濟體系運行所需能源嚴重依賴進口。

最新版的《BP世界能源統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示：2014年日本原油消費量1.97億噸，較2013年增長4.7%；進口量1.69億噸，對外依存度高達85.8%；2014年天然氣消費量1125億立方米，較2013年增長3.3%；天然氣（LNG）進口量則為1206億立方米，除極少量天然氣“進口后轉出售”外，日本天然氣消費幾乎全部依賴進口。除石油和天然氣外，日本2014年煤炭消費量折合原油當量為1.27億噸，產量不足100萬噸，幾乎全部依賴進口。

●天然氣水合物儲量豐富

早在上世紀90年代，美國學者就已通過大洋鉆探數(shù)據(jù)分析認為，日本周邊海域海底地層仿擬反射特征異常廣泛分布，并由此判定該海域的天然氣水合物資源量十分豐富。

根據(jù)日本經濟產業(yè)省先導性試驗獲得的鉆井數(shù)據(jù)和地震勘探數(shù)據(jù)，利用概率法預測，日本東部南海海槽天然氣水合物原始資源量約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年的能源需求。

日本加快開發(fā)天然氣水合物面臨的挑戰(zhàn)：

投資限制

從當前全球能源市場形勢看，自2014年下半年以來，國際原油價格持續(xù)低迷，從超過110美元/桶驟降至2015年上半年的40美元~60美元/桶區(qū)間。一方面，各國石油公司都不得不選擇壓縮投資抵御油價風險；另一方面，低油價已開始對各類新能源的研發(fā)和利用產生抑制效應。

根據(jù)日本經濟產業(yè)省開發(fā)天然氣水合物的時間安排，從當前至2018年是資源前期研發(fā)的關鍵時期，需要巨額的資金投入。但在現(xiàn)階段國際油價持續(xù)走低和日本經濟復蘇緩慢的大環(huán)境下，天然氣水合物的研發(fā)投入情況并不樂觀。2014年日本全國原油和LNG進口總額為2270億美元，而當年日本經濟產業(yè)省對天然氣水合物的研發(fā)預算為2.26億美元，僅為油氣進口總額的1‰。如果日本政府不加大天然氣水合物的研發(fā)投資，預計很難在2023~2027年間實現(xiàn)商業(yè)化生產的目標。

技術限制

與勘探和資源評價相比，真正限制日本天然氣水合物快速發(fā)展的，則是其資源開發(fā)技術，因為現(xiàn)有的各類開發(fā)方法都存在技術上的挑戰(zhàn)。

方法一是減壓開發(fā)，通過降低壓力促使天然氣水合物直接分解。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天然氣水合物開發(fā)，尤其適用于存在下伏游離氣層的天然氣水合物藏的開發(fā)。但此開發(fā)方式對天然氣水合物藏的性質有特殊要求，只有當天然氣水合物位于溫度與壓力平衡邊界附近時，減壓開發(fā)才具有可行性。

方法二是熱力法開發(fā)，直接對天然氣水合物層進行加熱，使天然氣水合物層的溫度超過其平衡溫度，從而促使天然氣水合物分解為水與天然氣。熱力法開發(fā)方式可實現(xiàn)循環(huán)注熱，且開發(fā)過程所需時間較短，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，有待進一步完善。

方法三是注入化學試劑開發(fā)，通過向天然氣水合物藏中注入鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化學試劑，破壞天然氣水合物藏的賦存平衡，促使其分解。該開發(fā)方式初期能量輸入低，但所需的化學試劑昂貴，還伴隨較大的環(huán)境風險。

此外，日本學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，但都存在開發(fā)工藝復雜、開發(fā)過程中有工程安全和環(huán)境保護風險等難點。

安全與環(huán)保限制

根據(jù)現(xiàn)有資料和研究成果，天然氣水合物開發(fā)過程中存在巨大的安全與環(huán)保風險。

從資源賦存方式看，天然氣水合物結構嵌入海底，成為區(qū)域地質構造的一部分，但當前尚不能完全了解天然氣水合物在深海低溫高壓條件下保持穩(wěn)定的條件和結構。在天然氣水合物的開發(fā)過程中，極有可能導致其在海洋中發(fā)生液化，這可能破壞現(xiàn)有的區(qū)域海洋生態(tài)系統(tǒng)，也可能改變海底及大陸架的地質構造，誘發(fā)地震乃至海嘯，給日本和周邊國家?guī)碜匀粸暮︼L險。

此外，在天然氣水合物的開發(fā)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)境產生不可估量的不利影響。特別是單位體積的甲烷在空氣中釋放后，產生的溫室效應將是等體積二氧化碳的30倍，能夠極大加劇全球氣候變暖，可能對全球生態(tài)環(huán)境造成災難性的后果。

經濟性限制

以LNG（液化天然氣）資源為例，2011~2014年日本進口LNG價格在16.4美元~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持續(xù)走低等因素，預計2015年日本LNG進口均價可能低至7美元~10美元/百萬英熱單位。而根據(jù)現(xiàn)有工藝測算，天然氣水合物制成天然氣的成本高達30美元~50美元/百萬英熱單位，與進口LNG相比毫無經濟性可言。

日本經濟產業(yè)省也認識到經濟性對加快發(fā)展天然氣水合物的制約，已計劃于2018年實現(xiàn)200萬立方英尺/日的試采產量，并力圖將其成本降低至16美元/百萬英熱單位。

對全球能源市場的潛在影響：

●對全球天然氣水合物開發(fā)影響重大

根據(jù)現(xiàn)有研究結果及認識，全球天然氣水合物資源主要集中在凍土區(qū)和深海區(qū)。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洲和我國西藏等凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)大量天然氣水合物存在證據(jù)；在美國東南近海布萊克海嶺區(qū)與西北近海卡斯凱迪亞大陸邊緣、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)富集天然氣水合物資源。

一旦日本在減壓開發(fā)、熱力法開發(fā)和化學助劑開發(fā)等領域實現(xiàn)技術突破，獲得安全、環(huán)保、經濟的開發(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“頁巖革命”成功：

首先，天然氣水合物商業(yè)化極可能改變亞太各國油氣和煤炭資源大量依賴進口的被動局面，將徹底打破現(xiàn)有的全球能源市場格局；

其次，天然氣水合物在全球范圍內的推廣使用將極大豐富天然氣市場供給，有利于世界能源利用結構調整，促進全球能源清潔發(fā)展；

再次，天然氣水合物在全球范圍內推廣，同樣有利于從整體上降低世界能源開發(fā)利用的成本。

●對全球天然氣市場發(fā)展影響重大

將大幅降低日本能源進口

根據(jù)BP、美國能源信息署等權威機構統(tǒng)計，當前日本天然氣進口主要通過LNG貿易的形式進行，2014年日本進口量1206億立方米，花費成本約2270億美元。一旦天然氣水合物能夠實現(xiàn)商業(yè)化生產，將大幅降低日本LNG進口量，并節(jié)省大量外匯。

除天然氣資源外，日本原油和煤炭同樣嚴重依賴進口，2014年進口量分別高達1.69億噸和1.27億噸油當量。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用天然氣替代，因此天然氣水合物商業(yè)化生產也可能大幅降低日本原油和煤炭等其他一次能源的進口。

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進口市場，而日本則是亞太地區(qū)最大的LNG進口國之一。因此，一旦天然氣水合物商業(yè)化生產成功，原先以日本為目標市場的LNG出口資源將被迫轉向銷售其他國家，鄰近的中國、韓國、印度等亞太國家是其最優(yōu)化替代選擇，市場供給更加寬松。

將降低亞太地區(qū)LNG價格

近5年來，亞太地區(qū)LNG市場需求旺盛，價格居高不下。天然氣水合物商業(yè)化生產后，日本LNG市場需求將大幅降低，亞太LNG市場供給將更加寬松，價格將大幅降低。

將改變日本的能源地緣戰(zhàn)略

長期以來，日本能源嚴重依賴進口，特別是油氣資源須從沙特、卡塔爾、阿曼和俄羅斯等國家大量進口。如果天然氣水合物能夠商業(yè)化生產，將極大改變日本的能源地緣戰(zhàn)略。一方面，天然氣水合物將使日本擺脫對俄羅斯油氣資源的依賴，未來或將在南千島群島（日本稱北方四島）等問題上與俄羅斯交涉時更為強硬；另一方面，為維持其中東油氣進口，日本長期注重維護與馬來西亞、菲律賓和越南等國的關系，天然氣水合物商業(yè)化生產將使日本逐步擺脫能源地緣“負擔”，可能不利于南海地區(qū)的穩(wěn)定。

中國非常規(guī)油氣產業(yè)聯(lián)盟與中國能源網研究中心將于2015年12月10日在北京舉辦“2015非常規(guī)油氣合作伙伴峰會暨非常規(guī)油氣產業(yè)聯(lián)盟年會”，詳情請點擊
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