“麦肯泽”计划:国家层面的政治贪婪广告,却多年无法付诸实施

“麦肯泽”计划:国家层面的政治贪婪广告,却多年无法付诸实施

【代号名称】“麦肯泽”计划

【规范称呼】加拿大北方策略:我们的北方、我们的遗产、我们的未来

【英文名称】MacKenzie Project

【密级】公开

【发起者】加拿大联邦政府

【行动时间】2009年7月26日

【目的】北极天然气争夺计划

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加拿大要求的北极地区范围

【背景】

近年来,随着北极冰块融化加速,北极周边各国对这一区域主权的争夺加剧。

2007年8月,俄罗斯在北极探测的研究船利用深海探测潜艇在北极海底插上一面钛合金制国旗,宣示俄罗斯对该区域的主权。为解决各种争端,2008年,加拿大、俄罗斯、美国、丹麦和挪威召开了北方五国高峰会,同意通过科学研究提供证据来决定北极的主权问题。

2008年7月中旬,美国和加拿大宣布将再次联合派团考察油气资源丰富的北极大陆架,希望科学家们能够帮助划定两国之间的大陆架界限,确定各自的主权和权利。

2009年6月,加拿大外长坎农曾宣称,加拿大是“北极超级大国”,将在科学数据、国际法和世界领先技术的引导下,保证对北方资源的所有权。

北方资源的所有权?什么资源?众所周知,除了石油、金属矿藏、稀土以外,还有一种崭新的战略资源—— 天然气水合物。

人们从开始认识天然气水合物到确认它是天赐人类的巨大资源,经历了漫长而艰辛的历程,其研究历史最早可追朔到1810年汉弗莱·戴维偶然发现氯气水合物,但水合物的晶体结构直到20世纪50年代才得到确定,近200年的研究历程大致可分为以下3个阶段:

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汉弗莱·戴维,英国化学家、发明家,电化学的开拓者之一

第一个阶段(1810-1934年)为纯粹的实验室研究。这一阶段科学家在实验室确定哪些气体可以和水一起形成水合物以及水合物的组成,最具代表性的是1810年英国皇家学会学者汉弗莱·戴维在实验室首次人工合成了氯气水合物,随后其他气体水合物相继合成,并引起了各国化学家对其化学组分和物质结构的激烈争论。但历经百年,人们对气体水合物在自然界的存在仍知之甚少。

第二阶段为天然气水合物研究快速发展阶段(1934-1993年),这一阶段的研究重点是工业情况下水合物的预测和消除技术。20世纪30年代,人们发现输气管道内形成白色冰状固体填积物,石油工业者便把主要的精力放在如何消除天然气水合物堵塞管道方面,在这一阶段,水合物研究获得了快速的发展:两种主要气体水合物的晶体结构得到确定、基于统计热力学的水合物热力学模型诞生、热力学抑制剂在油气生产和运输中得到广泛应用、在陆地永久冻土带和海底陆续发现了大量的天然气水合物资源,1968年苏联在开发麦索雅哈气田时,首次在地层中发现了天然气水合物矿藏,并采用注入化学剂等方法成功地开发了世界上第一个天然气水合物矿藏,掀起了20世纪70年代以来空前的水合物研究热潮。

第三阶段(1993年至今)以第一届国际水合物会议为标志,为天然气水合物研究全面发展和研究格局基本形成阶段。天然气水合物作为人类未来的潜在能源在世界范围内受到高度重视。同时油气生产管道水合物抑制技术开发、天然气水合物资源勘探与开发、温室气体的水合物法捕集和封存等作为天然气水合物的基本研究格局基本确定。

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天然气水合物分子三维模型

自然界天然气水合物样品的赋存储层有砂岩型、砂岩裂隙型、细粒裂隙型水合物、分散型水合物。由于目前天然气水合物的资源勘探工作还有待深入,所采用的标准不同,所以各个研究机构对全世界天然气水合物储量的估计值差别很大。据潜在气体联合会估计永久冻土区天然气水合物资源量为1.4×10∧13-3.4×10∧16m3,包括海洋天然气水合物在内资源总量为7.6×10∧18m3,而日本学者Yanazaki Akira预计世界天然气水合物的储量,海域水合物是陆上水合物的几十倍。目前大多数学者认为储存在天然气水合物中的碳至少有1×10∧13t,约是当前已探明的所有化石燃料(包括煤、石油和天然气)中碳含量总和的两倍。

那么,世界的天然气水合物分布在哪里?

1972年,ARCO-埃克森公司在阿拉斯加获取天然气水合物岩心样品,1975年,加拿大获取冻土天然气水合物样品。20 世纪70年代初,以美国为首、多国参与的“深海钻探”计划将天然气水合物普查和探测纳入计划,之后“大洋钻探”计划于1985年正式实施。

可以说,加拿大是最早加入到天然气水合物争夺的国家之一,而“麦肯泽”是加拿大最重要的项目。“麦肯泽”三角州冻土天然气水合物的试采,还要回到1975年,加拿大获取冻土天然气水合物样品后,进行了冻土水合物资源勘察等工作;

2002年,日本联合多方在加拿大西北部用加热法开采水合物获得成功,单井日产约480m3;

2007-2008年,日本联合多方在加拿大西北部继续进行天然气水合物的试采,用降压法开采水合物获得成功,单井日产约5300m3。

至此,天然气水合物的开采技术似乎已经成熟了。开始膨胀的加拿大因此发起了“麦肯泽”计划(MALLIK)——争抢资源。

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北极,面临着众多国家的獠牙

【行动经过】

加拿大联邦政府2009年7月26日,公布最新的北极政策报告,宣称加拿大对北极离岸资源拥有主权,并提出本国北方地区发展策略。加拿大政府的这份报告名为《加拿大北方策略:我们的北方、我们的遗产、我们的未来》,27日由外交部长坎农在一个新闻发布会上首次公开。

报告总结了加拿大政府北极策略的4个主要方面——主权、社会、经济发展以及环境和管理改革。称将采取一系列具体措施,把加拿大塑造成一个领导北极未来的全球领袖。

在主权方面,加拿大将建立最大的破冰船,协助北极海军巡逻艇的工作。在南尼斯维克建立深海港,作为船只加油之用。

在经济改革方面,将实施“麦肯泽”三角洲天然气水合物计划,在北方建立一个长达1200公里的天然气管道,“麦肯泽”计划将部分归当地原住民所有。

“麦肯泽”的主要状况为:

深度800-1100m,厚度110m;

采用砂岩开采法;

开采方式为:2002年注热盐水、降压;2006-2008年降压;

研究周期为:2002年:14天;2006-2008年:7天。

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“麦肯泽”三角洲夏季卫星图

【后续】

在几部技术尚未验证完整的情况下,“麦肯泽”计划在急躁的情绪引导下匆匆上马了,可迄今为止的现实是残酷的。


【关联性】

“麦肯泽”计划属于社会发展计划,这种计划,“历史脉动”曾经发布过一个:


【影响】

截至目前,“麦肯泽”计划的进展微不足道,因此这更加说明了计划的政治意义而已,除此以外,没有给加拿大带来任何的益处。

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【评论】

坎农表示,北极是加拿大的一个重要组成部分,加拿大也是在北极的重要力量。目前,“北极是政府的首要关注点之一,其重要性要远超过去几十年。”这位外长强调,“北方策略一直以北方人民为中心展开,当然发展北方最终的目的是保证所有人类都能从经济和社会发展中获益。”

2017年,中国在南海出其不意地开始了拥有自主知识产权技术的天然气水合物的试采,并且成果远超预计。这是世界首次成功的商业化开采,也标志着世界商业化开采天然气水合物的技术走通。但加拿大并没有中国这种技术能力,因此,“麦肯泽”计划基本属于政治宣言——我在北极有明确不容侵犯的利益。

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【相关资料】

1、“麦肯泽”计划的目标剑指天然气水合物,天然气水合物就是“可燃冰”,是由水和天然气在高压低温环境下形成的冰态、结晶状、超分子、笼形化合物,主要分布在水深大于300m的海洋及陆地永久冻土带,其中海洋天然气水合物资源是全球性的。天然气水合物的显著特点是分布广、储量大、高密度、高热值,1m3天然气水合物可以释放出164m3甲烷气和0.8m3水。据估计,全球天然气水合物的资源总量换算成甲烷气体约为1.8×10∧16-2.1×10∧16m3,其有机碳储量相当于全球已探明矿物燃料(煤炭、石油和天然气等)的两倍。

因此,天然气水合物将有望成为继页岩气、致密气、煤层气、油砂等之后的储量最为巨大的接替能源。天然气水合物巨大的资源潜力以及对环境的潜在影响等吸引着世界各国勘查、实验开采以及配套环境影响评价工作的不断深入,美国、加拿大、德国、挪威以及我国周边的日本、印度、韩国等国家都制订了天然气水合物长期研究计划。目前, “一陆三海”的格局初步形成,一陆以北极冻土带的加拿大麦肯泽三角洲、美国阿拉斯加为主,3海包括墨西哥湾、印度沿海、中国南海和日本海。

加拿大冻土带“麦肯泽”三角洲计划、英国石油公司牵头的“阿拉斯加热冰”计划、雪佛龙牵头的墨西哥湾深水试开采3个实验性开采工业联合项目吸引了诸多国家、研究机构的参与,并已经取得初步成果。我国在南海北部陆坡东沙、神狐、西沙、琼东南4个海区开展了水合物资源调查,2007年、2013年成功获取海域水合物岩心,初步证实我国海域具有广阔的天然气水合物资源前景。据国土资源部研究者估算,仅南海天然气水合物的总资源量就达到6.435×10∧10-7.722×10∧10toe,约相当于我国陆上和近海石油天然气总资源量的1/2。

如何安全合理地利用好大自然给予人类的巨大资源——海洋天然气水合物资源,克服其所带来的负面影响,需要我们全方位、多层次、多学科地开展水合物相关的科学研究和工程开发技术研究,从而有望在不久的将来使这一能源真正造福于人类。总体而言,我国天然气水合物资源勘察评价和试采技术与国外先进技术有很大差距。从国家层次和战略高度对天然气水合物研究与开发做出重大抉择,开展相关战略研究,尽快制订国家的研究和发展计划,具有深远的意义。

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2、天然气水合物开采机理天然气水合物与常规传统型能源不同,其在埋藏条件下是固体,在开采过程中分解产生天然气和水。针对天然气水合物这一性质,其开采基本原理都是围绕着如何改变天然气水合物稳定存在的温度、压力条件,促使其分解,进而产出天然气。天然气水合物资源勘探与试采技术研究现状与发展战略藏温度,或者向水合物藏中注入化学剂等使处于A点稳定状态的水合物发生分解,其中双点划线为注入化学剂引起的相平衡曲线移动。

据此,天然气水合物开采技术大体上可分为3类:降压法、注热法、化学剂法。同时CO2置换开采、就地氧化还原等方法也在探索中。

1971年,苏联成功开发位于麦索雅哈气田区域的冻土天然气水合物,成为迄今为止世界上第一个实现开发的水合物矿体。2002年,日本在加拿大西北部用加热法开采水合物获得成功;2007年,加拿大等将继续在西北部进行注化学剂法开采水合物藏试采;2012年美国在阿拉斯加采用CO2置换法进行冻土天然气水合物试采。2013年3 月12-18日,日本在其近海成功实施了世界上第一次海域天然气水合物试采。

麦索雅哈气田位于俄罗斯西伯利亚克拉斯诺雅尔边区的乌斯季-叶尼塞永久冻土地区,是典型的具有下覆自由气的天然气水合物藏。是目前世界上唯一一个进行过商业化开采的天然气水合物藏,其基本开采方法为利用降压和注入化学剂(如甲醇和CaCl2)的方法断续开采17年后停止开采。

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3、目前主要开采技术:

  • 冻土和海域试采仅在成岩/砂层天然气水合物矿体,实施时间短;

  • 目前思路为借鉴常规油气的开发方法,采用常规油气开采理论和技术,通过降压、注热、注剂等以气体形式进行短期测试;

  • 非成岩水合物的开采现在还是空白也是世界科技的前沿,冻土和海域试采仅在成岩/砂层天然气水合物矿体,采用常规油气开采理论和技术,通过降压、注热、注剂等以气体形式进行短期测试;

  • 尽管美国、加拿大、日本在北极冻土区域、日本近海进行了短期的天然气水合物藏试采技术测试,但制约天然气水合物开发的技术瓶颈“环境安全和高效开发”还没有真正解决,包括环境安全、装备安全、生产安全的风险。

4、世界天然气水合物现场试采项目概况

名称 储层特性 开采方式 研究周期

俄罗斯麦索雅哈:储层深度700-800m,厚度84m,砂岩降压注化学剂断续生产,17年36%

阿拉斯加北坡:厚度40-130m,饱和度75%,砂岩,确定4个长期试开采点降压、CO2置换,2003-2005年资源描述、2006-2009年试验、2009-2012年试采

日本爱知:海水深1000m,埋深300m,砂岩、降压、陆地技术验证基础上,2013年3月12日

墨西哥湾:水深2000m,埋深300m,室内模拟 2012年前资源描述试验,2013-2015年试采相平衡曲线地温梯度等温线渗透层深度/m天然气121#温度/°C水水合物层永久冻土带。

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【代号说明】

“麦肯泽”计划,也有译作“马更歇”计划。

本行动计划的代号比较直观,就是用行动计划所在地的地名命名,这种背山起楼的做法很是有“偷懒”的意味,这在军事行动中只出现在诸如“奥斯特里茨战役”、“凡尔登战役”、“克里米亚战争”等,虽然直接,但战前是无法使用的。

好在“麦肯泽”计划属于社会发展计划,而这种计划一般而言是不需要格外保密的,相反需要明晰、浅显、易懂、易记,“麦肯泽”计划便是如此。


【精彩往期回顾】





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