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开发应用地质新技术是保障国家经济安全的重要

来源:www.dbkyw.com   时间:2021-12-12 02:10   点击:186  编辑:柯阳   手机版

近年来,俄罗斯大部分在役油田已进入可采储量接近衰竭的阶段。为了尽快提高采油率,往往加大油层注水强度,使许多油田早期就出现含水量过高的现象,采出的油品含水量平均达到了82%。由于从产层中强力抽取流体,导致整个含油地层的自然渗透性和状况遭到急剧破坏,气田中资源流动的动态过程更不稳定,过度的强力抽取使气田的资源潜力下降。

针对上述石油天然气矿床的自然状况,笔者建议应重视以下科研方向和技术保障:

・核实西西伯利亚正在开采或已停止开采的矿体剩余储量。在已探明的和新开发的油田应单独划出有效(可盈利的)储量,定期对有效储量的产量进行评估与排序。

・针对每个开采目标层制订最优、最节约的开采规程,可承受的强化开采方法。

・对高产油田和矿层应规定有利于恢复其产能的开采程序。对于大部分油气含量极高的矿段,特别是西西伯利亚地区应轮换开采,使它们能有一个相对平静的自我修复期,以便地下流体自然达到稳定的动态平衡。

・应重视我们目前从理论和实践上都研究得很不够的问题――氦。

由于氦具有罕见的物理、化学特性,所以它具有广泛的用途,所有使用氦的领域都与高科技有关,可以预计高科技产业将对氦有巨大的需求量。目前,世界上氦的年消耗量不超过1.2亿~1.4亿立方米,而且这些消耗几乎都集中在经济发达国家――美国、日本、英国、法国和比利时等国。必须指出,使用氦的部门具有战略意义,所以氦的出口必须在国家的控制下,其数量不得超过总产量的20%~30%。

目前在西伯利亚地台的南部发现了氦含量很高的天然气资源储量,这不仅是俄罗斯境内,而且是整个欧亚大陆的高氦矿带。俄罗斯联邦主要的高质量氦气资源储量集中在雅库梯亚自治共和国、伊尔库茨克州和整个克拉斯诺雅尔斯克边疆区。近年来,我们正在积极寻找国外合作伙伴来开发东西伯利亚南部的石油天然气矿床,必然会顺便开采氦。亚太地区集中了全球大部分人口,其自身的能源不能保证需求,现在正盯着俄罗斯和中亚国家的石油和天气然资源能够为其所用。在这种情况下,必然谈到销售东西伯利亚南部天然气储量的可能性问题。

В.П.雅库车尼就如何捍卫和确保东西伯利亚罕见的高质量含氦天然气资源合理利用问题提出了以下建议:

・在开采东西伯利亚含氦天然气资源之前,在国家支持下建设2~3个大型生产商品氦及其浓缩物的中心,以满足国内的需求、出口供货和储存起来供将来利用。

・在东西伯利亚含氦天然气矿床勘探的基础上,在赋存含氦天然气的地质构造中建造容量达10亿立方米的国家氦资源地下战略仓库。

・从立法上禁止含氦量大于0.15%的天然气在未回收氦的情况下直接出口,或者应采取其他商贸法规或措施来捍卫俄罗斯在氦资源利用方面的国家利益。必须强调,任何私营公司在租赁的联邦土地上进行石油天然气勘探开发时发现含氦量大于0.15%的所有天然气储量都归国家所有。

上述问题对我们提出了新的要求,必须深入开展科学研究并建立一个研究体系,虽然当前实际工作中并未提出这种需求。

一般来说,人们在考虑这种将成为国家经济发展重要基石的问题时,并未把它与想象中的俄罗斯发展战略联系起来。国外的经验表明,一个国家矿物原料的超前研究水平及其原料的保障程度直接与经济发展速度、人民生活水平密切相关,最终还将影响到国家的经济安全和国防能力。

一谈到新技术,人们往往首先想到的是国外的新工艺、新技术。其实俄罗斯在能源、冶金、化学和地质领域也有不少新工艺、新技术,并深入研究了其科学原理。

(1)电化学燃烧法

这是一种无需供电就能在电解质环境中实现多组分化学反应的新工艺,它有利于保护生态,节约能源,可在不添加昂贵催化剂和常压下充分发生化学反应,还可以利用廉价的天然原料获得以前未知的物质。

用这种方法来处理石煤可以生产出有利于生态的廉价热能和电能。在获得能量的同时,还可顺便生产出许多宝贵的化工产品。尤其令人感兴趣的是在处理石煤的过程中可以得到像甲酸这样的产品,在此基础上可生成用于运输和动力设备的新型液体燃料。新型燃料与传统燃料相比具有一系列宝贵的优点,燃烧后的产物基本上是水和二氧化碳气体,非常干净。由于其主要原料是石煤、水和氧气,所以非常便宜。这种新燃料在使用、保管和运输过程中的防爆防火安全性好。由于石煤来源广泛,实际上是取之不尽的原料来源。据估计,从1吨石煤中可以得到2.5吨左右的甲酸和将近40千克的氢气。同时,处理石煤过程中总的发热能力相当于天然石煤在空气中简单燃烧时可能给出热能的70%~80%。

根据电化学燃烧法新原理,还进行了一系列获取铝、钛、镁、钠等金属的工艺试验。最让人感兴趣的是由廉价的天然原料(低品位的铝土矿、某些粘土等)提取纯度99.95%金属铝的过程,该过程所消耗的比能和劳动成本都非常低。与传统工艺相比,用新工艺获得高纯度铅的比能耗降低了60%~80%,生产费用降低了80%~86%,而最终产品的成本降低了80%~90%。在提取钛、镁、钠和其他金属的新工艺中也都有类似的情况。

实现多组分化学反应的新方法为我们的化学工业生产许多宝贵产品开辟了广阔的前景,这些产品包括:苏打、氧、盐酸和硫酸、碱、氨、有机酸等。这里提到的所有化学新工艺在生态上都是纯净的,节能的和廉价的。

为了满足不断增长的需要,我们必须对这种新工艺开展大量科学实验,但很遗憾,少得可怜的科研拨款,使科研工作难以为继,这将直接威胁到俄罗斯的经济主权。

(2)含铌合金钢的冶金新技术

前面我们曾提到过俄罗斯拥有丰富的铌矿产资源,除了铌本身的生产工艺外,一个国家铌的消耗水平也是其科技进步的一个重要特征。

黑色冶金行业是铌的主要用户,今后炼钢、轧钢领域的基本发展方向是在降低生产成本的同时提高金属制品的质量。加入微量铌(0.02%~0.04%)的炼钢工艺可在提高产品强度的同时,降低冶炼温度,减少钢材的脆性破坏,是现代冶金学本质性的突破。世界的经验表明,工业产品中采用含铌的钢材将使其制品的重量减少70%~80%,使其工作寿命增长0.5~1倍。

我国在大量生产老型号钢铁制品的同时,也在积极改进钢产品的质量。由我国钢铁研究院研制,冶金企业生产的低珠光体钢材专门用于制造大口径焊接管材,其极限强度可达520~590N/mm2,而且这种管材的使用温度可达-15~-40℃。这种材料经过热轧之后还具有很高的使用稳定性,多年的生产试验证明,这类管材可作为北方边疆地区的主要输送管道。现在俄罗斯和其他独联体国家的冶金企业都用现代低碳、含微量铌的合金钢管替代原有钢管。这样可保证其耐寒性,改善其焊接性,省掉热处理工序(节约能源),提高钢材各层的均质性,提高工作寿命。进一步研究的方向是在提高钢的强度的同时,使它具有其他特性(例如,提高水下管道防硫化氢引起龟裂的能力)。

表7.5引述了冶金工业提高质量的发展趋势。由于含微量铌元素的合金钢材具有一系列优良品质(强度、韧性、耐寒性、塑性和易焊接性),所以在其他领域也得到了广泛的应用,像建筑结构、造船、桥梁和机构制造业等。全世界生产1吨钢的平均铌铁消耗量在1996年为32克,在工业发达国家这个指标为52~89克,而一些俄罗斯和独联体国家的主导企业到2000年铌铁的消耗量已达到30~60克/吨钢。

表7.5 冶金工业提高质量的趋势

(3)钻孔采矿新工艺

根据全俄矿物原料研究所的建议,1990年曾在舍姆拉耶夫斯克矿区进行用钻孔采矿方法开采富铁矿的试验。试验表明,采用这种方法可以从600~800米深处有效地采出富铁矿,其生产效率为40~50吨/小时,这时采出的矿石含铁量在66%~68%以上,而氧化硅小于10%(在库尔斯克地磁异常地区采用矿井采矿法获得的矿石含铁量为60%~61%,而氧化硅为4%~6%)。建设一座用钻孔法采富铁矿(年产100万吨高质量矿石)的矿山造价为60亿~70亿卢布,而销售矿产品可获120亿卢布(按1993年8月价格计算)。但是很遗憾,由于国家出现经济转轨和改革而使这项试验中断了。

(4)油气钻进电磁波通道随钻测量新技术

由于水平井和丛式井的井筒与油气藏的接触面积更大,所以产量比垂直井高1~20倍。但为了钻水平井和丛式井就必须解决随钻测量的问题。圣彼得堡国立矿业学院和西伯利亚石油自动化股份公司合作研制了带MAK-172和MAK-108的遥测系统,可以串接在钻具上,并在钻井过程中直接高精度地测量井眼的轨迹,从而可保证准确地钻进口径219毫米甚至更大的定向斜井和水平井,还可在井筒内钻出丛式井。

在肯定俄罗斯地质领域新工艺、新技术的同时还应看到,虽然俄罗斯有巨大的矿物原料潜力,但是也存在着两点隐患。一是我国已探明(包括预测)的储量基本都处在难开发的复杂地质条件下,为了加速它们的利用还需要进行大量的地质勘探工作和投资;二是苏联解体后我国有相当多的战略性原料还必须从其他独联体国家进口。

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