中華石化網訊 海底沉積層中埋藏的“冰”卻可以燃燒——天然氣水合物點亮了一條未來的能源之路。但在驚呼其儲量巨大的同時不得不面對更為嚴峻的現實——其埋藏之深和特殊的物理特性決定了勘探和開采的艱難。我國正在發展先進的海洋科技為可燃冰利用打下堅實基礎。

近日，關于可燃冰的報道不斷，如我國“天然氣水合物(可燃冰)成礦預測技術研究”為可燃冰成礦預測提供了較完整的解決方案，通過國家“863”計劃專家驗收。而日本也在著手調查日本海一帶可燃冰蘊藏數量。如何認識可燃冰這個巨大的能源庫？在我國建設海洋強國的道路上將扮演怎樣的角色？可燃冰的開采技術是否成熟？我們請專家講解。

海底“可燃冰”儲量豐富 甲烷水合物能量驚人

遼寧日報：從上世紀90年代以來可燃冰逐漸受到重視，被認為是一種未來能源的新來源，各國也加大了研究力度。那么作為能源本身，可能一些讀者還不是很了解，可燃冰的學名叫天然氣水合物，為什么叫這個名稱，作為能源有何典型特征？

欒錫武：天然氣水合物，顧名思義，它是氣和水的結合體。怎樣結合的呢？先說說它的最小結構體：水分子以化學鍵的形式構成一個多面體的籠子，籠子中圈閉一個氣體分子。多個這樣的最小結構體結合再聚合在一起形成水合物。氫氣、硫化氫、氯氣、二氧化碳、甲烷等多種氣體分子都可以這樣與水結合，但在自然界中，最為常見的是甲烷水合物，形成類冰狀的結晶物質，外貌像冰雪，可以像酒精塊一樣被點燃，故俗稱為“可燃冰”。

遼寧日報：它的能量值如何估量？據有關報道稱，科學家認為全球可燃冰資源儲量巨大，超過了石油和煤的總量，是這樣嗎？

欒錫武：甲烷水合物在分解時可以釋放出甲烷氣，而甲烷氣是天然氣的主要成分。一個單位體積的甲烷水合物可以釋放出160多倍體積的甲烷氣，美國科學家在上個世紀估計，自然界中甲烷水合物的資源儲量可能是地球上所有化石燃料的2倍。在這種情況下，甲烷水合物被確定為人類在21世紀可以替代石油和天然氣的一種新資源。隨著勘探程度的增大，現在一般認為，這個估計可能是過高了。甲烷水合物在新能源排行中，位列煤層氣、頁巖氣等之后，排在第九位。

遼寧日報：為什么海底會有大量的甲烷水合物？

欒錫武：水合物形成的必備條件是低溫、高壓。如在零度的溫度條件下，壓力條件增加到5MPa(相當于500米水深所能提供的壓力)以上時，水和氣體混合在一起可以開始形成水合物。海底往往容易形成這樣的條件。上世紀80年代人類首次在海洋中發現了天然氣水合物的存在。其實不僅在海底，兩極地區、高原地區等的永凍土帶也存在天然氣水合物。

遼寧日報：那么，天然氣水合物在海底的存在和分布有什么規律嗎？茫茫大海如何找到可燃冰？

欒錫武：水合物發育的最小水深一般為500米。在海底以下，隨著深度的增大，沉積層的溫度不斷升高，當溫度升高到一定數值時，水合物也不會存在。海底以下400米至800米通常為水合物層的底界，海底以下幾米至100米通常為水合物層的頂界。

尋找水合物首先要找到水深大于500米的陸坡盆地，水合物發育區在海底一般還具有一些特有的地貌特征，如麻坑地形、海底冷泉發育、泥火山等。沉積層中發育水合物后，其地球物理特征如波速等會發生變化，根據這一特征，可以設計一些針對性的地球物理方法，開展水合物的地球物理勘探工作。目前，水合物標志性的地球物理特征是擬海底反射——當在地震剖面上發現擬海底反射存在時，通常會懷疑水合物的存在。

開采利用技術要求高 勘探之路充滿艱辛

遼寧日報：說起來容易，實際尋找和勘探可燃冰是一件很艱巨的事吧？

欒錫武：是的。想一想茫茫大海，廣闊海域，要找到埋在海底的可燃冰，必須得有先進的海底探測技術和設備，我國從上世紀80年代開始，研究海底可燃冰的勘探，但2000年以后才進行技術的跟蹤，主要原因就是是技術條件的限制。很多海洋技術，我國還很欠缺，而國外對我們采取技術封鎖。所以，發展自主創新的先進的海洋技術是勘探可燃冰的必要之路。

遼寧日報：目前已經探測到世界哪些海域富含天然氣水合物？

欒錫武：世界上水合物主要分布在主動大陸邊緣的增生楔、被動大陸邊緣的大陸斜坡帶、內陸海和內陸湖泊等。海洋范圍主要位于加拿大、美國和南美洲西部的大陸坡地區、鄂霍次克海、日本海、日本南部的南海海槽、印度大陸邊緣、墨西哥灣等區域。我國有證據發育水合物的地區包括東海的沖繩海槽、中國南海。

遼寧日報：可燃冰的開采類似于海上油氣的開采嗎？復雜性在哪？

欒錫武：水合物的開采比油氣的開采具有不同的特點，這主要是因為水合物在海底以下沉積層中是以固體形式存在的。同時，水合物對溫度、壓力條件非常敏感，溫度、壓力條件改變以后很容易氣化，不像煤、原油那樣具有很好的穩定性，如遇減壓會迅速分解，極易造成井噴，甚至形成海洋地質災害；所以很難采用挖煤的方法對水合物進行開采，其難度比常規海上油氣鉆探要大得多；另外，甲烷水合物開采面臨的一個巨大問題就是甲烷氣體的釋放。甲烷屬于溫室氣體，如果開采不當，甲烷氣從水合物中溢出而不能被很好收集利用，那么它就可能會擴散到大氣中，增強溫室效應，影響氣候變化。

遼寧日報：看來開采技術十分關鍵，那么目前有沒有好的開采技術？

欒錫武：想“透”過很深海水在海底的沉積層中把氣體采集收集起來必須得有一些先進的辦法，在理論上，水合物開采是首先對水合物進行原位氣化，然后進行天然氣的開采。一些實際的開采試驗正在進行中，最有名的就是加拿大馬利克水合物開采試驗項目。這個項目共完成三口間距40米的鉆井。中間為生產井，用于水合物的生產試驗，兩側為觀測井。在生產井中使用減壓法、熱激發法以及兩者組合進行了水合物的短期生產開采試驗。它也首次證實從水合物儲層進行天然氣體生產在技術和經濟上都是可行的。試驗證明，在氣體采收過程中減壓比單純加溫能更快地產生氣體，而加溫和減壓組合則能高效率地從水合物儲層中產生氣體。

世界多國加大研發投入 準備喚醒海底能源

遼寧日報：我國海域廣闊，一份材料上說，據估計我國可燃冰資源儲量豐富，約為800億噸油當量，是否有這么多？

欒錫武：說儲量800億噸油當量，這只是前幾年一個樂觀的理論估計，而且這里面有一部分是不可控的。而具體的我國海域可燃冰的儲量，現在還不能確定。只是在幾萬平方公里的海域上存在有“可燃冰”氣藏的理論可能，有的區域在勘探過程中也有所印證，顯示出了巨大的資源前景。其中南海北部坡陸據估算有可燃冰儲量約百億噸油當量。東海也有豐富的儲量。

遼寧日報：我國對海底天然氣水合物研究、開發的情況如何？

欒錫武：我國可燃冰開發目前仍處于調查實驗階段，已形成由國家調查專項、國家“863”計劃項目、“973”項目的可燃冰勘查投入體系，中國科學院于2004年組建了“廣州天然氣水合物研究中心”，研究內容涉及天然氣水合物合成、物性測試、開采模擬、成藏機理、資源評價等領域。中國地質調查局于2007年5月在南海北部神狐海域實施了海底鉆探，采集到了天然氣水合物實物樣品，成為繼美國、日本、印度之后第4個采集到海洋天然氣水合物實物樣品的國家，這意味著我國天然氣水合物調查研究水平已步入世界先進行列，展示了我國南海北部巨大的天然氣水合物資源前景。

遼寧日報：許多發達國家都很重視“可燃冰”吧？今年春天，日本宣布從日本近海地層蘊藏的可燃冰中成功分離出甲烷氣體，這是否意味著在可燃冰開采商業化進程中邁出了關鍵一步？

欒錫武：日本陸上資源匱乏，其中天然氣消費幾乎依賴進口，并要為此付出很高的價格成本，那么日本近海的天然氣水合物就成為“關注”的對象，開采本土天然氣資源需求旺盛。早在上世紀90年代日本就開始了對可燃冰的研究，政府重視、大量投入，目前勘探、開采試驗等都取得了重要進展，已處于世界領先地位。從可燃冰中成功分離出甲烷氣體是技術上的突破，但說到商業化開采，還有很大的距離。

美國、俄羅斯、英國、德國、加拿大、印度、韓國、巴西等國都從能源儲備戰略角度重視天然氣水合物的調查研究工作。它們將此作為政府行為，投入巨資，相繼開展了本國專屬經濟區和國際海底區域內的調查研究和資源評價。但加拿大政府以及美國政府對水合物投入力度在近幾年有所下降。

遼寧日報：為何有所下降？

欒錫武：美、加可能根據本國國情對新能源類型開發的側重點有所變化。可以說天然氣水合物作為能源本身來說，海底儲量巨大，是尚未開發的大型能源庫，而且其本身使用方便、燃燒值高，這是大自然賜予的又一大筆來自海洋的資源。但是，它的開采難度大，成本高，開采環保的要求很高，目前距離商業化開采還有很大距離，十年內都不一定成熟；所以，面對這樣的海洋寶藏，對于它的開發利用，我國不應操之過急，目前要合理安排勘探投入，技術堅持自主創新，適時推進研究和勘查工作，為子孫、為未來留下一筆寶貴的勘探、開發技術和海洋能源財富。

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