2020年可燃冰行業(yè)研究報(bào)告

1、 2020 年可燃冰行業(yè)研究報(bào)告 目 錄一、日本成功分離可燃冰，再獲突破. 31、日本成功從可燃冰中分離天燃?xì)怏w32、日本 2016-18 年有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)4二、可燃冰儲(chǔ)量巨大，開采前景美好51、可燃冰儲(chǔ)量巨大52、全球各國積極研究可燃冰開采7三、開采技術(shù)有待完善，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采影響深遠(yuǎn)8.1、可燃冰開采方法與挑戰(zhàn)82、可燃冰實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采影響深遠(yuǎn)11四、主題受益相關(guān)產(chǎn)業(yè)和公司.1.21、受益產(chǎn)業(yè)-海洋工程和天然氣應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈將主要受益122、相關(guān)公司-杰瑞股份、富瑞特裝、中集集團(tuán)14一、日本成功分離可燃冰，再獲突破 1、日本成功從可燃冰中分離天燃?xì)怏w 據(jù)共同社報(bào)道，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。∕ETI）、

2、日本國家石油天然氣金屬礦物資源機(jī)構(gòu)（JOGMEC）和日本石油資源開發(fā)株式會(huì)社（JAPEX）聯(lián)合體于2012年2月開始在渥美半島和志摩半島東部海域地層開展全球首次海上可燃冰實(shí)驗(yàn)開采，2013年3月12日用減壓法從 可燃冰層中成功分離出甲烷氣流，這是世界上首次成功在海上開采可燃冰資源。在獲得持續(xù)氣流同時(shí)，JOGMEC公司將開始數(shù)據(jù)采集 和分析。 本次試驗(yàn)開采主要資料（1）時(shí)間：2012.2-2013.8，流程包括預(yù)備鉆井、氣流生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)和棄井（2）地點(diǎn)：第二渥美海丘，渥美半島和志摩半島以東（3）業(yè)主：日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。?）參與方：JOGMEC（工程商），JAPEX（運(yùn)營商）（5）船舶：深海鉆井船“Ch

3、ikyu”（6）已完成進(jìn)程 2012年2月15日：開始鉆井（一口生產(chǎn)井和兩口監(jiān)測井） 2012 年6月29日至7月7日：壓力巖層取樣 2013年1月28 日：實(shí)驗(yàn)基地開始運(yùn)營 2013年3月12日：獲得實(shí)驗(yàn)氣流，產(chǎn)生天然氣（7）未來規(guī)劃： 三月底：完成氣流測試，回收實(shí)驗(yàn)設(shè)備 2013年8月：完成本次生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，棄井，回收其他設(shè)備雖然本次試生產(chǎn)只是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)并未獲得商業(yè)氣流，但仍標(biāo)志著 可燃冰開采研發(fā)的一個(gè)重大突破，因?yàn)閺谋敬螌?shí)驗(yàn)中將獲得可采海 底可燃冰時(shí)甲烷分離過程重要數(shù)據(jù)，以及周圍環(huán)境對(duì)分離過程影響， 對(duì)未來商業(yè)開采具有重要指導(dǎo)意義。2、日本 2016-18年有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā) 日本開展可燃冰開采

4、研發(fā)已超20年。日本研究可燃冰開發(fā)可追溯至1992年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省在2001年正式推行日本可燃冰開采研發(fā)計(jì)劃（”Japans Methane Hydrate R&D Program”），計(jì)劃分為三個(gè)階段：第一階段：2001-08年，在南海海槽東部進(jìn)行地震勘測和探井鉆 探。僅是該地區(qū)已探明擁有1.1萬億立方米天然氣儲(chǔ)量，相當(dāng)于日本 11年LNG進(jìn)口量。可燃冰富集區(qū)（未來具有開發(fā)價(jià)值的區(qū)域）面積占該地區(qū)總面積的1/6，富集區(qū)儲(chǔ)量占該地區(qū)總儲(chǔ)量的一半（約0.55 萬億立方米）。第二階段：2009-15年，開發(fā)從可燃冰中提取天然氣技術(shù)，為商業(yè)生產(chǎn)做準(zhǔn)備。本次生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)是全球首次海底可燃冰開采實(shí)驗(yàn)，日本

5、計(jì)劃在第二階段將再進(jìn)行一次開采實(shí)驗(yàn)。第三階段：2016-18年，初步實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。 海底可燃冰從研發(fā)開始到商業(yè)開采，日本需要?dú)v經(jīng)15-20年，未來鉆井和天然氣提取技 術(shù)還有待進(jìn)一步改善，以保證更經(jīng)濟(jì)、安全地獲得氣流。由于可燃冰儲(chǔ)量巨大，一旦成功獲得商業(yè)開發(fā)，將對(duì)全球能源格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。二、可燃冰儲(chǔ)量巨大，開采前景美好 1、可燃冰儲(chǔ)量巨大 可燃冰又稱為天然氣水合物，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的具有籠狀結(jié)構(gòu)的冰狀結(jié)晶化合物。在溫度升高或壓強(qiáng)降低情況下，甲烷氣則會(huì)逸出，1 立方米的可燃冰可在常溫常壓下釋放 164立方米的天然氣及 0.8 立方米的淡水?？扇急植紡V，儲(chǔ)量大。在全球范圍內(nèi)廣泛存

6、在，全球約有 27%的陸地是可形成天然氣水合物的潛在地區(qū)，而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬這樣的潛在區(qū)域。世界各國已直接或間接地發(fā)現(xiàn)天然氣水合物礦點(diǎn) 132 處，其中海洋及少數(shù)深水湖泊 122 處，永久凍土帶 10 處。已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物主要存在于高緯度的永久凍土區(qū)和世界范圍內(nèi)的海底、陸坡、陸基及海溝中。世界上絕大部分的可燃冰分布在海洋里，海上可燃冰資源量超過陸上 100 倍。保守統(tǒng)計(jì)全世界海底天然氣水合物中貯存的甲烷總量約為 1.8 x1016 m3)，約合 1.1 1.1 103 噸。據(jù)估算，世界上天然氣水合物所含的有機(jī)碳的總資源量，相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總量的 2倍，是未

7、來增長潛力最大的能源之一。2、全球各國積極研究可燃冰開采 美、德、日在可燃冰開采走在世界前列。世界上有 79 個(gè)國家和地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物氣藏，世界上至少有 30 多個(gè)國家和地區(qū)在進(jìn)行可燃冰的研究與調(diào)查勘探。1960 年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)可燃冰氣藏，并于 1969 年投入開發(fā)，采氣 14 年，總采氣 50.17 億立方米。美國于 1969 年開始實(shí)施可燃冰調(diào)查。1998 年， 美國把可燃冰作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國家級(jí)長遠(yuǎn)計(jì)劃，計(jì)劃到 2015 年進(jìn)行商業(yè)性試開采。日本關(guān)注可燃冰是在 1992 年，目前，已基本完成周邊海域的可燃冰調(diào)查與評(píng)價(jià)，鉆探了 7 口探井，圈定了 12

8、塊礦集區(qū)，并成功取得可燃冰樣本，首次試開采成功獲得氣流。中國起步較晚，可燃冰資源儲(chǔ)量豐富。中國從 1999 年起才開始對(duì)可燃冰開展實(shí)質(zhì)性的調(diào)查和研究，我國可燃冰主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶，據(jù)粗略估算，其資源 量分別約為 64. 97x1012 m3、3. 38x1012 m3、12. 5 x 1012 m3 和 2. 8x1012 m3。并且已在南海北部神狐海域和青海省祁連山永久凍土帶取得了可燃冰實(shí)物樣品。三、開采技術(shù)有待完善，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采影響深遠(yuǎn) 1、可燃冰開采方法與挑戰(zhàn) 由于可燃冰非常不穩(wěn)定，在常溫和常壓環(huán)境下極易分解，傳統(tǒng)方法可以通過升高水合物的環(huán)境溫度

9、、降低水合物所處的壓力、通過化學(xué)方法改變相平衡曲線等都可以實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的分解，即熱激發(fā)開采法、減壓開采法和化學(xué)試劑注入開采法，此外科學(xué)家還提出 CO2 臵換開采法和固體開采法兩種更新型的開采方法。日本在本次生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)之前曾經(jīng)分別于 2001 與 2007-08 年兩次在加拿大進(jìn)行聯(lián)合開采實(shí)驗(yàn)（陸上開采），第一次采用熱激發(fā)開采法，第二次采用減壓法，證明減壓法開采效率更高成本更低，因此被本次生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)所采用?？扇急鶄鹘y(tǒng)開采方法1）熱激發(fā)開采法。熱激發(fā)開采法是直接對(duì)天然氣水合物層進(jìn)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的開采方法。這種方法經(jīng)歷了直接向天然氣

10、水合物層中注入熱流體加熱、火驅(qū)法加熱、井下電磁加熱以及微波加熱等發(fā)展歷程。熱激發(fā)開采法可實(shí)現(xiàn)循環(huán)注熱，且作用方式較快。加熱方式的不斷改進(jìn)，促進(jìn)了熱激發(fā)開采法的發(fā)展。但這種方法至今尚未很好地解決熱利用效率較低，成本較高的問題，而且只能進(jìn)行局部加熱，因此該方法尚有待進(jìn)一步完善。2）減壓開采法。減壓開采法是一種通過降低壓力促使天然水合物分解的開采方法。減壓途徑主要有兩種：一是采用低密度泥漿鉆井達(dá)到減壓目的，二是當(dāng)天然氣水合物層下方存在游離氣或其他流體時(shí)，通過泵出天然氣水合物層下方的游離氣或其他流體來降低天然氣水合物層的壓力。減壓開采法不需要連續(xù)激發(fā)，成本較低，適合大面積開采，尤其適用于存在下伏游離氣

11、層的天然氣水合物藏的開采，是天然氣水合物傳統(tǒng)開采方法中最有前景的一種技術(shù)。但它對(duì)天然氣水合物藏的性質(zhì)有特殊的要求，只有當(dāng)天然氣水合物藏位于溫壓平衡邊界附近時(shí)，減壓開采法才具有經(jīng)濟(jì)可行性。3）化學(xué)試劑注入開采法。化學(xué)試劑注入開采法通過向天然氣水合物層中注入某些化學(xué)試劑，如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三 醇等，破壞天然氣水合物藏的相平衡條件，促使天然氣水合物分解。這種方法雖然可降低初期能量輸入，但缺陷卻很明顯，它所需的化 學(xué)試劑費(fèi)用昂貴，對(duì)天然氣水合物層的作用緩慢，而且還會(huì)帶來一 些環(huán)境問題，所以，目前對(duì)這種方法投入的研究相對(duì)較少。新型開采方法1）CO2臵換開采法。這種方法首先由日本研究者提出，方

12、法依據(jù)的仍然是天然氣水合物穩(wěn)定帶的壓力條件。在一定的溫度條件下，天然氣水合物保持穩(wěn)定需要的壓力比CO2 水合物更高 。因此在某一特定的壓力范圍內(nèi),天然氣水合物會(huì)分解,而CO2水合物則易于形成并保持穩(wěn)定。如果此時(shí)向天然氣水合物藏內(nèi)注入CO2氣體,CO2 氣體就可能與天然氣水合物分解出的水生成CO2水合物。而天然氣水合物釋放出的熱量可使天然氣水合物的分解反應(yīng)得以持續(xù)地進(jìn)行下去。2）固體開采法。固體開采法最初是直接采集海底固態(tài)天然氣水合物，將天然氣水合物拖至淺水區(qū)進(jìn)行控制性分解。這種方法進(jìn)而演化為混合開采法或稱礦泥漿開采法。該方法的具體步驟是,首先促使天然氣水合物在原地分解為氣液混合相，采集混有氣、

13、液、固體水合物的混合泥漿，然后將這種混合泥漿導(dǎo)入海面作業(yè)船或生產(chǎn)平臺(tái)進(jìn)行處理，促使天然氣水合物徹底分解，從而獲取天然氣。當(dāng)然開采可燃冰面臨的挑戰(zhàn)也非常明顯，首先可燃冰在常溫和常壓環(huán)境下極易分解釋放甲烷，而甲烷作為強(qiáng)溫室氣體一旦大量進(jìn)入大氣層將造成環(huán)境災(zāi)難；此外可燃冰經(jīng)常作為沉積物的膠結(jié)物存在，它對(duì)沉積物的強(qiáng)度起著關(guān)鍵的作用，可燃冰的形成和分解能夠影響沉積物的強(qiáng)度，進(jìn)而誘發(fā)海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。目前的技術(shù)水平仍未能大規(guī)模開發(fā)可燃冰，最大難點(diǎn)是保證井底穩(wěn)定，使甲烷氣不泄漏、不引發(fā)溫室效應(yīng)或海底滑坡，但美、日在2020以前 有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采。2、可燃冰實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采影響深遠(yuǎn) 如果可燃冰實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采

14、，由于其儲(chǔ)量大，能夠在超過 100 年長期穩(wěn)定供給；分布廣，使得資源稀缺國家自給率明顯提高，因此可燃冰對(duì)能源供需格局影響將遠(yuǎn)超其他任何一種能源。如果日本能夠首先實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采，由于日本是最大的 LNG 進(jìn)口國，將對(duì)全球LNG 貿(mào)易產(chǎn)生重要影響，使供應(yīng)進(jìn)一步寬松價(jià)格下降，扭轉(zhuǎn) LNG價(jià)格上升趨勢，有望拉低亞洲地區(qū)天然氣成本，與美洲逐漸接近。四、主題受益相關(guān)產(chǎn)業(yè)和公司 1、受益產(chǎn)業(yè)-海洋工程和天然氣應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈將主要受益 海洋工程和天然氣應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈將主要受益。由于可燃冰 99%分布于海底，因此海上鉆采設(shè)備將主要受益，但在前期考慮開采難度或仍優(yōu)先開采陸上和近海資源。此外可燃冰開采增加天然氣供給， 有望降

15、低天然氣使用成本，天然氣使用比例進(jìn)一步提高，下游應(yīng)用設(shè)備受益。因此從受益時(shí)間排序?yàn)殛懮香@采設(shè)備、海上鉆采設(shè)備（包括生產(chǎn)設(shè)施和運(yùn)輸），天然氣應(yīng)用設(shè)備（天然氣汽車、天然氣發(fā)電），從受益程度排序?yàn)楹Ｉ香@采設(shè)備、天然氣應(yīng)用設(shè)備、陸上鉆采設(shè)備。深水鉆井平臺(tái)、LNG生產(chǎn)設(shè)施和 LNG船增長前景看好。從目前發(fā)展趨勢，海上開采向深水、超深水發(fā)展，開采可燃冰將增加對(duì)深水鉆井平臺(tái)需求。此外可燃冰開采需要運(yùn)輸回大陸，而資源輸出國家還會(huì)將開采出來的天然氣出口。在近海領(lǐng)域開采能夠鋪設(shè)海底管道輸送，但在遠(yuǎn)海則必須依靠浮式天然氣液化設(shè)施 FLNG 液化和LNG 船運(yùn)輸。由于深水鉆井平臺(tái)大多遠(yuǎn)離大陸，浮式天然氣液化設(shè)施 FLNG 固定投資較