台湾地区的非常规能源:天然气水合物和地热

台湾地区新世纪以来加强了对非常规能源尤其是天然气水合物和地热的研究和开发。2004年以来,开展了“天然气水合物资源潜能调查计划”,调查结果表明,台湾西南外海极有可能蕴藏大量天然气水合物,为此,2013年开始对西南外海重点天然气水合物赋存区进行勘查和钻探。

台湾地区传统能源(石油、天然气、煤)匮乏,能源对外依靠度高达97.8%。为了解决能源问题,新世纪以来加强了非常规能源勘查开发,尤其是天然气水合物和地热的研究和开发。2004年以来,开展了“天然气水合物资源潜能调查计划”,调查成果显示,台湾西南外海极有可能蕴藏大量天然气水合物,为此,2013年开始对西南外海重点天然气水合物赋存区进行勘查和钻探,以评估西南海域天然气水合物的蕴藏量及未来商业开发的可行性。2006年,以宜兰清水为目标,重新启动了“地热资源调查评估与技术研发”工作。

1 天然气水合物

台湾西南外海水深从800米到3000米处有广泛的海底模拟反射层(Bottom Simulating Reflector),这表明深水区海床下应有大量的天然气水合物分布。
据初步评估,台湾西南外海天然气水合物资源量可达2.7万亿立方米,包括堆积岩体区的1.9万亿立方米。台南斜坡区的0.8万亿立方米。
天然气水合物赋存在形态可分为地层型及渗漏型两大类。地层型水合物赋存于广布的高孔隙度的储集层中,推测水合物主要聚集于水合物稳定带底部;渗漏型水合物聚集形态则主要富集于裂隙或断层带、气烟囱附近、泥贯入体上方,其天然气水合物赋存范围较地层型范围小,且可分布于近海床处或海底床上(即天然气水合物稳定带上部)。
这些天然气水合物赋存形态可分成9大类勘探靶体,其中在堆积岩体区有6类,在张裂大陆边缘(即台南斜坡区)有3类,每一类可能单独为地层型或渗漏型,或是两者兼具的储集形态。这9大类勘探靶体分别是:活动背斜海脊、出露逆断层单斜构造、隐伏背斜、泥贯入体边缘封闭、泥贯入体海脊高区。水道浊流沉积物、斜坡下伏向陆架倾斜地层、具圈合的斜坡海脊、斜坡沉积物等。
根据上述天然气水合物的赋存形态和勘探靶体,共选择了7处潜力大的远景区进行钻探,它们分别是:枋寮峡谷(FLC)、永安海脊(YAR)、四方圈合海脊(FWC)、前缘海脊(FTR)、福尔摩沙海脊(FMR)、指标海脊(PR),以及九龙海脊(JR)等,在这7个远景区拟定18口钻探井位,以精确评估台湾西南外海天然气水合物的可采资源量(图1)。

图1 台湾西南外海海底地形

2 地热

台湾早在1966年就曾邀请美国、日本、新西兰、冰岛、意大利及瑞士等国的专家对大屯火山区的地热资源进行调查评估。
1973年以后,选择了其他地区,如宜兰清水、土场等地区进行勘探调查与钻探研究。其中宜兰清水于1982年完成了3兆瓦地热电厂,运转12年后因产能迅速衰减而停止运行。1985年宜兰土场地区建造了一座280千瓦地热双循环示范发电系统,该发电厂运转8年,于1994年终止。
2006年,以宜兰清水为目标,重新启动地热资源调查评价与技术研发工作。研究重点:①针对清水地热发电潜能进行再评估,并研发可维持电厂稳定运转之关键技术;②整修旧生产并使其恢复产能;③研发适用于中低温地热条件的双循环发电机组。经过研发,于2012年建成清水地热50千瓦地热双循环发电示范系统(图2)。

在清水地热开发进入商业开发阶段后,又将目标重新锁定在地热开发潜能最大的大屯火山地热区。一方面汇集过去的调查资源,另一方面,以新的调查技术进行资源再调查,以加速大屯火山地热发电开发。

从2011年起启动的地热能源计划,第一期3年计划以清水地热及其周围地区为目标,进行地表地质、水文地质、大地应力测量及地球物理勘查,建立清水及附近地区热水储集层模型、源层地热勘测和潜力评估等工作,初步估算宜兰地区在1000米以浅的地热蕴藏量约为6.2吉瓦当量,而整个台湾地区在1000米以浅的地热蕴藏量高达33.6吉瓦当量,相当庞大。目前地热能源计划已进入第二期(2014~2017年),以兰阳平原区的深层地热勘查为目标,进行3000米级地热钻井研究,以验证1兆瓦当量深层地热发电的可能性。

图2 宜兰清水地热50千瓦当量双循环地热发电示范系统

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