“可燃冰”前景无限，商业开采仍有三大难

作者：雷歌

来源：颠倒的黑白（ID：leig-747）

5月18日，国土资源部中国地质调查局在南海宣布，中国成功实现了对超级新能源“可燃冰”的海底试验性开采，在连续8天作业中，共采集12万方天然气，日均稳定产气超过一万方，连续产气超过一周，成为全世界第一个可以在深海稳定开采“可燃冰”的国家。中共中央和国务院还专门为此发了贺电。

“可燃冰”：21世纪的新能源

“可燃冰”是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，因其外观像冰且遇火即燃而得名，学名叫“天然气水合物”，因为主要成分是甲烷（含量80%～99.9%）和水，因此也常称为“甲烷水合物”。“可燃冰”在常温常压下会分解成水与甲烷，因此可以看成是高度压缩的固态天然气。

“可燃冰”像固体酒精一样可被直接点燃。1立方米“可燃冰”可释放164-180立方米天然气，其能量密度是煤的10倍。“可燃冰”具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚待开发的大规模新型能源。

全球范围的初步勘探表明，“可燃冰”大多分布在海洋300—3000米深的海底沉积物中，以及陆地高纬度永久冻土带深处。海底“可燃冰”分布的范围约占海洋总面积的10%，达4000万平方公里，总储量是全球已探明石油、煤炭和天然气储量的两倍，是常规天然气储量的50倍。在传统化石能源日趋枯竭的前景下，储量丰富的“可燃冰”将是常规油气煤能源的最佳替代品。专家估计，仅全球海底“可燃冰”资源就可供人类使用1000年！ 

哪些国家开采技术领先？

1935年，前苏联铺设的天然气管道常发生莫名其妙的堵塞，工人们剖开管道后发现，是一种外观酷似冰雪的物质堵塞了管道。对这种物质进行研究后，才知道是天然气与水的结合物，有很强的燃烧能力。这是人类第一次发现“可燃冰”实物。但当时并没有引起特别关注。

上世纪60年代，前苏联科学家预言在自然界也许存在这种天然气水合物，并预测了它作为一种新能源的前景。

1972年，前苏联在开发北极圈内的麦索亚哈天然气田时，人类第一次发现了这种以矿藏形式存在的“可燃冰”，证实了科学家的预言。随后，美国科学家在地震研究中证实，在海底600米处就存在这种水合物。目前，全球至少有80个国家和地区发现了超过200处“可燃冰”矿藏，对“可燃冰”开发研究已成为一个全新的热门领域。

目前，有30多个国家和地区正在积极研究“可燃冰”资源的开发技术。“可燃冰”的开采方法，迄今常用的主要有热激化法、减压法和化学试剂注入法三种，较新的有CO2置换法和固体开采法。其中减压法最常用，也最有商业前景，中国和日本的海底试采均使用减压法。

就商业开采而言，至今只有俄罗斯西伯利亚麦索亚哈常规气田之上的“可燃冰”矿，从上世纪七十年代至今，已开采了超过40年。但该气田的“可燃冰”一开始是开采常规气田时由于气层自然减压无意中得以开采的，并无特殊开采技术，是个特例。而冻土带独立存在的“可燃冰”矿，特别是作为主储藏区的海底“可燃冰”矿，至今尚无商业开采实例。但科学研究和工程开发的进展却让人十分期待。

1999年，日本在近海试采“可燃冰”成功。

2006年，加拿大利用“减压法”在陆地试采“可燃冰”成功。

2012年，美国在阿拉斯加北坡成功实施“可燃冰”的商业开采实验。

2013年3月12日，日本宣布成功从爱知县附近深海“可燃冰”层中提取出甲烷，6天内开采了12万方天然气（后因泥沙堵住钻井通道而被迫中断），成为世界上首个掌握海底“可燃冰”采掘技术的国家。当时日本的目标是2018年实现“可燃冰”的商业化开采，目前看来尚无法实现。

2017年5月18日，中国在南海神狐海域成功实现“可燃冰”试采，8天内连续开采了12万方天然气，成为全球首个成功连续开采海底“可燃冰”的国家。

中国从2002年开始“可燃冰”资源勘探的国家立项，2004年与德国合作，首次在南海发现了“可燃冰”。2007年5月，首次在南海北部神狐海域钻获“可燃冰”样本，证实该海域存在高纯度“可燃冰”矿藏，也成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到“可燃冰”实物样品的国家。

初步探测表明：仅南海北部的“可燃冰”储量，就已达到我国陆上石油总量的一半左右；此外，在西沙海槽已初步圈出“可燃冰”分布面积5242平方公里，其资源估算达4.1万亿立方米。

专家估计，我国南海西沙海槽、台湾西南陆坡、南沙海槽、冲绳海槽海底可能存在大量的“可燃冰”资源，可以满足我国今后数百年的能源需求。

2009年夏，在青海祁连山南缘又钻探出“可燃冰”样本，使我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现“可燃冰”的国家。

我国是世界上多年冻土分布面积第三大国，约占世界多年冻土面积的10%。据国土资源部专家估计，仅我国陆域“可燃冰”远景资源量至少有350亿吨油当量，可供我国使用近90年。

专家分析，我国“可燃冰”的资源总量约为800亿吨油当量，接近于我国常规石油资源量，约是我国常规天然气资源量的两倍。

2017年1月，经10余年技术攻关，吉林大学科研团队研发出陆域“可燃冰”冷钻热采关键技术，填补了国内该领域空白，总体达到国际先进水平。

2013年3月，日本在试采海底“可燃冰”取得重大突破时，国内专家评估，当时我国“可燃冰”开采技术落后日本至少10年。然而，仅仅4年时间，中国就在深海“可燃冰”开采技术上取得重大突破，一举跨入世界领先行列。

南海神狐海域位置示意图

当然，这个领先只是阶段性的领先，正像日本曾经领先世界一样。因为前景广阔，各国间的技术竞争十分激烈。

目前，除了中国和日本，美国、加拿大、德国和印度等国在“可燃冰”开采技术方面处于世界前列。

“可燃冰”商业开采的三大难题

“可燃冰”作为清洁替代能源虽然前景无限，但开采却十分困难，特别是大量储藏在海底的“可燃冰”。

商业开采面临的三大难题，分别是技术、成本及生态影响。

一、技术：

“可燃冰”开采的技术难点是如何保证井底稳定，使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。尤其是海底开采，难度要比深海石油钻探大得多。

收集海水中的气体是十分困难的，尤其在深海。海底“可燃冰”属大面积分布，其分解出来的甲烷很难聚集在某一地区内收集，而且一离开海床便迅速分解，容易发生喷井意外。

此外，大部分海底“可燃冰”与泥沙混合在一起，日本一直未能解决泥沙分离问题，开采难以保持连续。

中国这次在南海的试采，是世界上首次对深海粉砂质“可燃冰”进行的开采作业。针对试采区地层未固结、泥质含量高、储层埋深浅、水合物易分解等特点带来的世界级挑战，中国地质调查局创造性提出并应用了7项工程技术体系创新，成功解决了技术难题，也为海底“可燃冰”的商业性开发初步奠定了工程基础，从技术角度意义重大。

当然，这只是技术突破的第一步。不同的地质条件、矿藏环境都可能带来新的技术挑战。但从长远看，商业开采的技术瓶颈早晚会被突破。

二、成本：

“可燃冰”的商业开采必须把成本降到目前天然气成本的水平，才有商业价值。

据长江证券研究分析，目前中国南海“可燃冰”的开采成本约为200美元/立方米，按当前汇率折算，折合成天然气成本价为8元/立方米。而常规天然气成本现在不到1元/立方米，目前还差距较大。但未来“可燃冰”开采成本有望降到0.77元/立方米，商业前景可观。成本的降低也要依赖技术的进步和规模的扩大。

三、生态影响：

“可燃冰”必须在低温（低于10℃）、高压（大于30个大气压）下才能稳定结晶。研究表明，由自然或人为因素所引起的温压变化，均可使“可燃冰”分解，造成海底滑坡、塌陷、海啸、海洋生物大面积死亡和气候变暖等环境灾害。

甲烷造成的温室效应比二氧化碳严重15-25倍，开发中处理不当容易导致甲烷大规模逸出，将使全球温室效应严重恶化。

此外，海底开采还可能会破坏地壳稳定平衡，造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方，甚至导致大规模海啸，带来灾难性后果。

已有证据显示，过去这类气体的大规模自然释放，在某种程度上导致了地球气候急剧变化。8000年前在北欧造成浩劫的大海啸，也极有可能是由于这种气体大量释放所致。

那个吞噬了无数船只和飞机的“魔鬼百慕大”三角区内的神秘杀手至今未能找到，而“可燃冰”释放出来的甲烷就是疑凶之一。

“可燃冰”开采可能引起的环境灾难，让各国在商业开发中一直谨小慎微。而这些问题的最终解决，也离不开技术的突破，以及国际性开发规则的形成。

相对海底“可燃冰”的开采，陆域“可燃冰”要容易和环保些。从目前的进展看，我国是陆地开采技术和海底开采技术齐头并进。预计目前至2030年为“可燃冰”试采阶段，2030年至2050年进入商业开发阶段。

也就是说，国人要真正用到“可燃冰”里的天然气，大概还要15-20年。

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