简介:关于本文可作为相关专业页岩天然气论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文页岩天然气论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
文/ 钟正平1 黄 磊1 黄斌香2 侯成成1 隆 涛3
1. 上海金由氟材料有限公司
2. 上海市凌桥环保设备厂有限公司
3. 北京城市系统工程研究中心
一、页岩气资源概述
页岩气(S h a l e Ga s)是主要位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的一种重要的非常规天然气[1].在地理位置上,页岩气主要分布在盆地内厚度较大、分布较广的页岩烃源岩地层中.与常规天然气相比,它并不形成类似于常规油气的圈闭,它具有自生自储、无气水界面、大面积低丰度连续成藏、低孔、低渗等特征,存在局部富集的“甜点”区.从开采角度讲,页岩气具有开采寿命长和生产周期长等优点.大部分产气页岩分布范围广、多层系、油气并存且普遍含气,这使得页岩气井能够长期以稳定的速率产气.目前,世界页岩气的主要分布如表1所示,其资源量为456万亿m3,与常规天然气资源量相当;其中,页岩气技术可采资源量为187万亿m3.全球页岩气资源量排名前3位国家依次为:中国、美国、阿根廷[2].作为天然气家族的主要成员之一,页岩气不仅是一种重要的化工原料,而且还是一种非常清洁、高效的绿色能源,可广泛应用于化工、民用、工业燃料和发电等领域.随着开采技术的不断突破和全球能源危机的加剧,页岩气越来越受到世界各国的广泛关注,具有非常广阔的发展前景.
二、部分国家页岩气开发的发展现状
1. 美国的页岩气开发现状美国是世界上对页岩气研究最早的国家,也是唯一一个实现商业化开采的国家.随着页岩气开采技术的不断进步,美国已形成水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和同步压裂技术等先进的开采技术[4].在过去的5年里,美国凭借页岩气开采技术的进步,使得天然气产量增加了40%.美国页岩气产量增长十分迅速,2000年页岩气产量为122亿m3,2005年为196亿m3,但到2010年页岩气产量猛增为1 378亿m3,占美国天然气总产量的23% [5],10年间页岩气产量翻了10倍之多.2011年,美国页岩气的产量达到历史最高,约为1 800亿m3,占美国天然气总产量的1/3左右,使该国进口天然气和液化天然气(L N G)大幅度下降[6].另外,这使美国对中东和俄罗斯等国家能源的依赖度逐渐下降,为美国实现能源独立的目标打下了坚实的基础.同时,由于页岩气的开采,美国的能源自给率于2011年达到了近20年来的最高水平,且美国首次由石油进口国转变成石油出口国,因此2011年成为美国能源史上具有里程碑意义的一年.据美国相关部门统计,2011年,在美国的能源消耗总量中,石油、天然气和煤炭等3大传统能源分别占到35.5%、24.9%和19.9%;可再生能源和核能分别占到9.1%和8.3%,具体数据如图1所示.其中,煤炭和石油所占的比例逐渐下降,与往年相比下降约3%左右.据美国能源信息署(EIA)预测,今后20年内,美国传统能源消费占比将降至77%.这是低碳经济迎来战略发展机遇的推动力,也是世界油气地缘政治格局发生结构性调整的催化剂.美国能源消费结构变化主要得益于美国页岩气资源的大规模开采和可再生能源的蓬勃发展.根据美国能源部的预测,在未来几年,随着页岩气开发技术的不断完善,其开采量将不断增加,页岩气将成为美国天然气资源大幅增长的主要来源,并有望在2035年占到美国天然气总量的一半以上.美国之所以能成功,其主要的可借鉴经验为:①开采技术的突破与成熟是页岩气得以开发的基础;②政府组织开展基础研究为页岩气开发提供了良好条件;③发达的天然气管网设施与第三方准入条款;④对页岩气开发实施税收优惠.
美国在页岩气开发技术方面始终走在世界前列,在一定程度上代表着世界页岩气未来的发展方向.可以预测,在未来几十年里,很多国家页岩气的发展也会出现蒸蒸日上的局面.2. 我国的页岩气开发现状我国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处.我国页岩气富集地质条件论文范文,页岩气资源总量高达约100×1012m3,是我国常规天然气储量的2倍,具有与美国大致相同的页岩气资源前景和开发潜力[7].虽然前景诱人,但由于页岩气在我国发展起步较慢,技术相对落后,要把页岩气开采出来,还面临着成套技术不成熟、管网及相关基础设施尚不配套等一系列难题.
2011年,国土资源部初步评价,我国陆地(不含青藏地区)页岩气可采资源潜力约为25万亿m3,与常规天然气资源量相当[8];页岩气资源分布相对集中,四川、新疆、重庆、贵州、湖北、湖南、陕西7省区资源潜力占全国总量的近70%.目前,我国已优选出有利区180个,面积约为111万km2.其中全国页岩气施工探井80余口,四川长宁和富顺、重庆彭水、陕西延安等地30余口井压裂获工业气流.另外,中国“十二五”规划也明确要求:“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”,初步提出2015年达到65亿m3的产量目标.可以预计,未来几年,我国的页岩气开采将进入高速发展阶段,年产量有望突破1 000亿m3以上,页岩气将在我国能源结构中占据非常重要的地位.通过积极参与全球能源“页岩气革命”,我国页岩气资源开发落后及天然气资源对外依赖度过高的局面将有望得以改变.
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三、页岩气开发对燃煤电厂的影响
页岩气的规模化开发,势必对传统的燃煤电厂造成冲击,以下以美国为例,分析页岩气开发对燃煤电厂带来的影响.
1. 美国将关闭能耗大、污染重的小型燃煤电厂
2012年8月6号,据EIA称,奥巴马政府继续关闭燃煤电厂,2012年关闭57座,此次关停的基本都是已运行50 ~60年,平均规模150MW的小火电机组.同时,E I A还表示,另外175座总计可发电能力2 700万k W的燃煤发电机组,也将在2012-2016年间停止使用,其目标是彻底停止美国的煤炭业.
随着页岩气技术的发展,美国燃煤发电厂的总发电量有逐渐下降的趋势.E I A的最新统计数据显示,2012年第1季度,美国燃煤发电量占总发电量的比率降至36%,较2011年同期下滑近9%,而燃气发电量占总发电量的比率升至29%,增长近8%.在2011年6月底,美国能源部发布4月份数据显示,天然气发电量在近代史上首次与煤电发电量持平,2种能源各占到总发电量的32%.图2显示了近年来美国发电量中各基础能源占比的变化趋势.由图2可以看到,天然气发电量占比增长迅速,其主要是由于压裂技术的不断突破使页岩气成本大幅下降,加之人们对气候不断变暖的关注,燃煤电厂的论文范文优势将不再那么明显.
2. 美国关闭燃煤电厂可能的主要原因
随着页岩气开发技术的异军突起以及全球环境问题的日益加剧,新的清洁能源取代煤炭发电成为时论文范文展的一种必然趋势.页岩气发电跟燃煤发电相比主要有如下优势:
①能源结构绿色环保,对人类的健康和环境影响较小.随着社会的发展,健康和环境越来越受到人们的重视.由于天然气的主要组成是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类,几乎不含硫、粉尘及其他有害物质,对环境的污染比煤和石油小得多,其燃烧产生的二氧化硫(S O2)、N O X和温室气体极少.燃烧化石能源是造成二氧化碳急剧增加的主要因素.在化石能源中,煤含碳量最高,石油次之,天然气最低.另外,煤炭在不完全烧燃情况下会产生大量的有毒气体一氧化碳,煤中少量的硫燃烧会产生S O2,会刺激人的咽、粘膜和眼睛,造成人体不适,并且腐蚀管道和锅灶,同时又是形成酸雨的主要因素.因此,从污染物排放方面进行比较,煤炭排放比天然气高.从大方面上说,逐步用燃气电厂替代燃煤电厂可以大大改善空气质量,减少大气中温室气体的含量,减少大气中粉尘、S O2等污染物的含量.
②综合经济效应明显.经过15年来的不断努力,美国页岩气的开发成本已累计下降85%[9].虽然单从经济角度看天然气依然比燃煤稍贵,然而,燃煤需要一定的储藏空间,炉渣的排放需要繁重的体力劳动,加上燃煤锅炉成本要远远高于燃气锅炉,以及在实际运行中产生的论文范文和治理大气污染所需的论文范文都要高于燃气电厂.就综合效益而言,燃气电厂成本已完全可以力敌传统燃煤电厂.
③页岩气相对热值和利用效率
高.与煤炭和石油相比,页岩气的热值为8 000 ~10 000k c a l / m3,远高于煤炭;并且页岩气的热效率可达70%以上,不仅远高于煤炭(40%~60%),而且也高于石油(65%左右).民用天然气炉灶的热效率比燃煤炉灶高2倍以上,燃气联合循环发电[10]的效率比常规煤电机组高20%~50%,燃气工业锅炉的效率比燃煤工业锅炉高30%~40%.
④燃气锅炉使用方便快捷,劳动强度低.天然气熔铝炉具备燃煤熔铝炉上所有的工作方式.另外,燃煤熔铝炉的燃烧不易控制,还需要专人负责采购燃煤及监控煤的品质,生产时更需加煤及清理煤渣.天然气熔铝炉则不存在这些问题,只需扭动阀门即可轻松操作.这些都是燃煤熔铝炉所不具备的.总之,使用天然气熔铝炉污染少、快捷方便、节省生产成本,不仅在宏观上可以体现现代企业注重节能减排的环保意识,而且从小方面上讲,也可以改善车间工作环境,减少员工劳动强度.
3. 美国关闭燃煤电厂可能造成的影响
美国关闭燃煤电厂可能造成的影响,主要表现在以下3个方面:①使目前持续低迷的国际煤炭市场雪上加霜.美国是全世界煤炭储量最多的国家,一旦美国停止煤炭发电,将会有大量的煤炭流入国际市场,势必会造成煤炭市场上供大于求的局面,煤炭的论文范文将会一路下滑.②企业对燃煤电厂投资持观望态度.众所周知,美国是世界上经济和技术最为发达的国家,在很多领域都引领着世界未来发展趋势和潮流,美国此次关闭燃煤电厂的行为,势必会对世界燃煤电厂的发展造成一定的心理影响.尤其是在燃煤电厂投资量大、回收率低、回报周期长的情况下,使很多企业对燃煤电厂投资持观望态度.③美国燃煤发电占总发电量的比例逐渐下降.美国现运行的燃煤电厂仍有几百家,虽然与4年前提供了近一半的电力相比有所下滑,但如今仍提供约1/3的电量,若大规模关闭电厂,势必会造成煤电系统员工的大面积失业问题,也会让多年来形成的煤电与公共事业之间的关系逐渐疏远.
四、结语
随着页岩气技术的发展,美国逐渐关闭燃煤电厂的举动无疑向世界传达一个更加关注清洁能源的信号,未来世界发展潮流也一定是朝着环保、新能源的方面努力,燃气发电将逐步取代煤炭发电成为未来时论文范文展趋势之一.
然而,国内的一些专家学者却认为,在未来的几十年内实现这一目标的可能性依然不大.这主要取决于当今世界的能源消费结构.即使在世界上经济最为发达的美国,煤炭、石油和天然气的比例分别依然为23%,33%和28%,可再生能源仅仅占到1.7%.受日本核泄漏事件的影响,核电在世界上的发展速度停滞不前.因此,在目前世界的能源结构下,天然气要想在短时间内完全替代煤炭无疑是一件非常困难的事情.另外,完全关闭燃煤电厂的成本非常大.所以,页岩气的发展对世界火力发电短期内的影响并不大.美国之所以敢关闭燃煤电厂,其最大的砝码在于其页岩气的开采技术上,目前世界上只有美国具备开采页岩气的整套技术和设备.对于中国而言,虽然我国页岩气储量世界第1,但在此技术上落后美国至少30年之久.尽管中国发电总量居世界首位,但其中火力发电占总发电量75%以上,并有逐渐增加的趋势.目前,在我国由于受P M2.5事件的影响,燃煤电厂的污染问题引起了国家和环保部门的高度重视.
参考文献
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1.0.3969/j.issn.1008-892X.2013.05.008
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页岩气引用文献:
[1] 地质和页岩气硕士论文范文 关于地质和页岩气类毕业论文格式范文2万字
[2] 页岩气和江南在职毕业论文范文 关于页岩气和江南相关论文范文资料2万字
[3] 钻井液和页岩气论文范本 钻井液和页岩气本科论文范文5000字