海洋是生命的摇篮,它为万千生物提供了丰饶的栖息地,尽显生物的多样性。海洋也是一座资源宝库,它蕴藏着地球上最丰富的能源、矿产。你能想到深海中的矿藏都是用哪些大国重器开采出来的吗?海洋中究竟有哪些能源被我们利用了呢?海底的“生命绿洲”是什么样的?在恐龙出现前的那段时间,海洋中发生了哪些变化?
我们都知道海洋是一座巨大的宝库,蕴藏着地球上超过34% 的石油和天然气,以及其他种类丰富的资源,但是这些资源有很多都被埋藏在300 米以下的深海中。直到近些年,借助科学的探测手段和快速发展的工程技术,人们才终于“到达”深海,把这些深海中的宝藏开采出来,造福人类社会。那么,用来开采这些宝藏的大国重器都有哪些呢?
正在进行开采作业的“蓝鲸2 号”
开采“沉睡能量块”的“蓝鲸”在中国科学技术馆的展厅里,有一个名为“沉睡的能量块——可燃冰”的特别展项,展现的是开采可燃冰的场景。可燃冰是什么?为什么称它是沉睡的能量块呢?
刚开采出来的可燃冰
中国科学技术馆展项“沉睡的能量块——可燃冰”
刚开采出来的可燃冰
燃烧的可燃冰
如果你近距离观察就会发现,原来可燃冰看起来像冰,却遇火即燃,因此得名“可燃冰”。其实,它是水和天然气在高压、低温条件下形成的“沉睡”在海底的白色固体。它的燃烧效率非常高,一块1立方米的可燃冰分解后就可以得到超过160立方米的天然气呢!大家想象一下,如果可燃冰能够被大规模开采,是不是就可以代替很多现有的燃料了呢?据推断,仅在我国南海,可燃冰的儲量就至少相当于800亿吨石油了。而我国2023年的石油消耗量预计接近8亿吨,这样推算的话,仅南海的可燃冰储量就能供我国使用100年左右。亿吨石油了。而我国2023年的石油消耗量预计接近8亿吨,这样推算的话,仅南海的可燃冰储量就能供我国使用100年左右。
不过,可燃冰虽然“能量”大,但大规模开采却受到许多限制。一是可燃冰对环境非常敏感,如果开采时控制不好容易引发海底滑坡等地质灾害;二是开采时如果释放到大气中的甲烷(天然气的主要成分)过多,会造成严重的温室效应,带来气候变化、海平面上升等环境危机。
“蓝鲸2 号”上的停机坪
不过别担心,我国已经制造了辅助开采可燃冰的利器——蓝鲸系列半潜式钻井平台。这种平台由上部平台、下部浮体和中间起连接作用的立柱三部分组成,可以在海洋中进行移动勘探开采。要调整开采位置的时候,平台在拖船的牵引下会像一艘大船一样移动。到达工作位置后,下部浮体充水下潜,通过降低重心、安装锚链等方式稳定下来。
“蓝鲸1 号”半潜式钻井平台在2017 年2月13 日交付使用,它大约有40 层楼那么高,上面还能够起降直升机。它能够抵御15级台风,最大钻井深度超过15000 米。2017 年5 月,“蓝鲸1 号”在广东省珠海市附近海域试采可燃冰,我国成为世界上第一个实现在海域可燃冰开采中获得连续稳定产气的国家。
2019 年9 月26 日,“蓝鲸2 号”也交付使用。2020 年3 月,“蓝鲸2 号”在第二轮可燃冰试采任务中,创造了产气总量86.14 万立方米、日均产气量2.87 万立方米两项世界纪录。
在中国科学技术馆,大家可以亲眼看到模拟展示的“蓝鲸2 号”开采可燃冰的过程,还可以了解可燃冰的构成、储藏地层、开采方法等科学知识。当然,大家还可以摇动摇杆,亲自控制“蓝鲸2 号”模型,探测、开采一下可燃冰呢!
蓝鲸系列半潜式钻井平台打开了一扇可燃冰开采的大门,也许在不远的将来,我们人类都能用上可燃冰这种高效的清洁能源。
定海神针——海洋石油981钻井平台海洋中石油、天然气等常规能源的储量十分丰富。在靠近海岸、水深不超过100 米的浅水海域,开采能源的方法和陆地非常相似,但到了深海区域,探测、开采、加工和运输能源的方式和环节就都要借助全新的工程手段了。
在陆地上,人们勘探到石油、天然气等资源的分布位置,会就地搭井架进行试采,而深海区的钻探就要靠前面提到的半潜式钻井平台了。
我国首座自主设计建造的深水半潜式钻井平台“海洋石油981”就是深海采油的大国重器。它配备了可以调整方向的大功率推进器,依据卫星定位、气象和海洋预报信息,用推进器来抵消风浪的影响,不用锚链也可以在惊涛骇浪中坚守工作“岗位”,保证海底钻探设备的稳定,即使在超过3000 米水深的海域仍能照常工作,完成钻井任务。这座平台交付使用十几年来,已经成为我国海洋石油深水勘探的“定海神针”。
海洋石油981钻井平台
智能化的深海气田——“深海一号”钻井完成后,还需要建造能够长期工作的开采、生产和加工基地,工程师们创造性地在深海区设计了从海面到海底的自动化油气工厂。
深海一号
位于海南省陵水黎族自治县附近海域的陵水17-2 气田中,就有我国自主研发建造的世界首座10 万吨级深水半潜式生产储油平台“深海一号”。它可以把水下1500 米深的天然气开采出来,通过海底管道接入全国天然气管网,分离出的凝油再通过油轮运输到陆地。它每年为广东、香港、海南等地供应30 亿立方米深海天然气,可以满足大湾区四分之一的民生用气需求。在海面上,最大排水量达11 万吨、有40 层楼高的“深海一号”,通过16 根锚链被牢牢固定在大海上,它能抵抗16 级台风。智能化的设计,让它在台风来临、全体工作人员撤离后仍能继续生产。
“深海一号”除了海面上的巨大能源站,还有十一口生产井及其配套设备分布在方圆几十公里的海底,源源不断地将海底蕴藏的能量向海面的生产基地输送。它不愧是我国南海的“巨无霸能源供应站”。
蓝鲸系列半潜式钻井平台、海洋石油981钻井平台、“深海一号”……正是这些开采深海宝藏的大国重器,托起了我国能源安全的一片天空。如果有机会走进中国科学技术馆,请你一定要好好了解它们!
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