可燃冰清潔高效，儲(chǔ)量巨大，被看作是未來(lái)傳統(tǒng)化石能源的替代品。中國(guó)在南海採(cǎi)用創(chuàng)新技術(shù)試採(cǎi)可燃冰成功，幫助人類(lèi)在開(kāi)發(fā)新能源領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步。但可燃冰的商業(yè)化進(jìn)程卻道阻且長(zhǎng)。

1934年，前蘇聯(lián)西伯利亞的天然氣輸送管道被堵塞，維修時(shí)人們發(fā)現(xiàn)了一種冰狀的固體。后來(lái)證實(shí)，它就是俗稱(chēng)的可燃冰，學(xué)名為天然氣水合物。2017年5月，中國(guó)首次在南海神狐海域試採(cǎi)可燃冰成功，成為全球第一個(gè)在海底開(kāi)採(cǎi)可燃冰，并連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)天然氣的國(guó)家。

經(jīng)過(guò)80多年的探索和研究，可燃冰——這個(gè)被看作是二十一世紀(jì)最具商業(yè)開(kāi)發(fā)前景的綠色能源，即將攪動(dòng)國(guó)際能源格局�？扇急�到底是甚么？它與其他能源相比又有甚么特別呢？

新興綠色能源

可燃冰，是由甲烷和水在高壓低溫條件下形成的一種冰狀的固體物質(zhì)，外觀多呈白色或淺灰色晶體，因其外貌似冰雪，可直接點(diǎn)燃，故被稱(chēng)為可燃冰。

可燃冰的形成需具備四個(gè)基本條件：低溫、高壓環(huán)境以及充足的氣源和水。已探明的結(jié)果顯示，約有97%的可燃冰分布于海洋中，僅3%在陸地凍土帶，其中，中國(guó)南海海域和青藏高原凍土區(qū)就藴藏著豐富的可燃冰資源。

可燃冰是一種高效清潔能源。它使用方便，燃燒值高，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1體積的可燃冰可以分解為164體積的甲烷氣體，其燃燒產(chǎn)生的能量是同樣體積的煤、石油所放出能量的數(shù)十倍。而且，可燃冰燃燒后不產(chǎn)生任何殘?jiān)�和廢氣，僅產(chǎn)生少量的二氧化碳和水，避免了最讓人們頭疼的污染問(wèn)題。

更重要的是，可燃冰儲(chǔ)量巨大。據(jù)估測(cè)，地球上的可燃冰資源相當(dāng)于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料總量的兩倍。而中國(guó)海域儲(chǔ)藏的資源量達(dá)到800億噸油當(dāng)量，按目前的消耗水平可滿足中國(guó)未來(lái)200年的能源需求。儲(chǔ)量巨大和高效清潔的特點(diǎn)使得可燃冰具有巨大的開(kāi)發(fā)前景。

然而，開(kāi)採(cǎi)可燃冰是一項(xiàng)世界性難題。可燃冰是在高壓、低溫的條件下形成的，如何在這樣的環(huán)境下有序且安全地開(kāi)採(cǎi)是其中的難點(diǎn)。在海底，可燃冰存于泥質(zhì)粉砂中，一旦鉆孔密封不好，海水灌入，可能造成氣體逸出并誘發(fā)其他災(zāi)害�？扇急�因?yàn)榛旌狭松暗[，開(kāi)採(cǎi)過(guò)程中一旦出砂（即地層砂流入井筒，堵塞通道）也將很難處理。開(kāi)採(cǎi)出來(lái)的甲烷氣體也需密封保存防止洩漏。日本在2013年及2017年進(jìn)行的兩次可燃冰試採(cǎi)就遇到了出砂問(wèn)題。

后來(lái)居上的中國(guó)方案

美國(guó)從上世紀(jì)六十年代就開(kāi)始了可燃冰的勘探研究工作，是最早進(jìn)入這一領(lǐng)域的國(guó)家。由美國(guó)首創(chuàng)并確立的可燃冰的地震識(shí)別標(biāo)誌——似海底反射層（BSR） 被業(yè)界廣泛應(yīng)用。2012年，美國(guó)康菲公司在阿拉斯加凍土區(qū)用二氧化碳置換可燃冰的方法，在30天內(nèi)收取甲烷3萬(wàn)立方米。但在海底可燃冰開(kāi)採(cǎi)方面尚無(wú)大的進(jìn)展。

日本則在上世紀(jì)七十年代開(kāi)始可燃冰的基礎(chǔ)研究，1990年在四國(guó)南海海槽採(cǎi)集到可燃冰樣本。2001年日本政府啟動(dòng)了為期18年的可燃冰開(kāi)發(fā)計(jì)劃，并于2013年在愛(ài)知縣以南海域運(yùn)用降壓法穩(wěn)定出氣11.9萬(wàn)立方米，成為世界上第一個(gè)掌握海底可燃冰採(cǎi)掘技術(shù)的國(guó)家，但由于出砂及惡劣天氣原因，僅六天就被迫中斷。

1999年，中國(guó)才正式開(kāi)始了南海和陸地凍土區(qū)的可燃冰調(diào)查工作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于日本、美國(guó)等。2004年，為了配合科考團(tuán)隊(duì)的勘探工作，國(guó)內(nèi)首個(gè)可燃冰研究中心——中科院廣州天然氣水合物研究中心正式成立。

經(jīng)過(guò)多年的考察，2007年，中國(guó)首次在南海神狐海域鉆探獲取實(shí)物樣品，成為繼美國(guó)、日本、印度之后第四個(gè)通過(guò)國(guó)家級(jí)研發(fā)計(jì)劃在海底鉆探獲得可燃冰實(shí)物樣品的國(guó)家。2011年，在青海祁連山凍土區(qū)，也成功將地下130至400米處的可燃冰分解出天然氣。

2013年，在南海珠江口盆地東部海域，勘探團(tuán)隊(duì)鉆獲大量不同類(lèi)型的高飽和度水合物樣品，首次證實(shí)超千億方級(jí)可燃冰礦藏。該區(qū)域可燃冰飽和度亦為目前世界之首。

2017年5月10日，中國(guó)在南海神狐海域首次試採(cǎi)可燃冰點(diǎn)火成功，從水深1266米海底以下203至277米的可燃冰礦藏開(kāi)採(cǎi)出天然氣。自試氣點(diǎn)火以來(lái)，連續(xù)試開(kāi)採(cǎi)60天，累計(jì)產(chǎn)氣超過(guò)30萬(wàn)立方米。

此次試採(cǎi)項(xiàng)目開(kāi)採(cǎi)出的是開(kāi)發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物，同時(shí)還創(chuàng)造了試採(cǎi)產(chǎn)氣時(shí)長(zhǎng)和總量的世界紀(jì)錄，這些都?xì)w功于科研團(tuán)隊(duì)採(cǎi)用了創(chuàng)新性的地層流體抽取法。簡(jiǎn)單而言，就是針對(duì)可燃冰開(kāi)採(cǎi)面臨的易出砂、滲透性差等問(wèn)題，從單純的用降壓法抽取氣體變成了抽取流體，再利用水、砂、氣分離技術(shù)最終將天然氣取出。這套技術(shù)保障了產(chǎn)氣通道狀態(tài)良好，產(chǎn)量穩(wěn)定。整個(gè)試採(cǎi)過(guò)程也保證了海水及周邊大氣環(huán)境無(wú)污染，未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

我們的技術(shù)總結(jié)完善后，將為世界上絕大多數(shù)可燃冰開(kāi)採(cǎi)提供幫助，為世界各國(guó)提供借鑒，這次試採(cǎi)的『中國(guó)方案』擁有無(wú)限廣闊的應(yīng)用前景。試採(cǎi)工程首席科學(xué)家盧海龍說(shuō)。

英國(guó)廣播公司（BBC）也報(bào)道說(shuō)，南海藴藏的可燃冰被認(rèn)為對(duì)未來(lái)全球能源供應(yīng)非常關(guān)鍵，而中國(guó)這一突破相當(dāng)于邁出了漫漫征途的第一步。

南海神狐海域可燃冰試採(cǎi)現(xiàn)場(chǎng)

何時(shí)能夠用上可燃冰？

既然可燃冰已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定地試採(cǎi)成功，是不是意味著可燃冰時(shí)代馬上就要到來(lái)了呢？現(xiàn)實(shí)恐怕并不那么簡(jiǎn)單。

如今，仍有許多人對(duì)開(kāi)採(cǎi)可燃冰可能引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題表示擔(dān)憂。如果開(kāi)採(cǎi)方法不當(dāng)，或?qū)⒁�起甲烷氣體泄漏，產(chǎn)生大氣污染，加劇全球溫室效應(yīng)，還會(huì)導(dǎo)致海底大型塌陷、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，甚至引發(fā)地震和海嘯。

對(duì)此，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局高級(jí)工程師梁前勇做了初步的解釋?zhuān)涸诋?dāng)前的科學(xué)技術(shù)條件下，已具備足夠的能力將可燃冰開(kāi)發(fā)控制在安全範(fàn)圍之內(nèi)。首先，埋藏在海底沉積物中的可燃冰在沒(méi)有外力作用時(shí)，是相對(duì)穩(wěn)定的，只有開(kāi)採(cǎi)區(qū)域內(nèi)的可燃冰才會(huì)根據(jù)壓力和溫度的變化而分解。另外由于可燃冰層厚度較小，產(chǎn)氣周期長(zhǎng)，在開(kāi)採(cǎi)的過(guò)程中，海底地形變化速度將非常緩慢。其次，工程人員會(huì)制定完善的開(kāi)採(cǎi)方案，開(kāi)採(cǎi)技術(shù)也相對(duì)成熟，可以最大程度地杜絕人為災(zāi)害事故的發(fā)生。最后，大部分的甲烷在沉積物和海水的運(yùn)移過(guò)程中會(huì)被自然消耗掉，很難逃入淺海區(qū)，更不會(huì)進(jìn)入大氣。他認(rèn)為，人們對(duì)可燃冰的安全、環(huán)保擔(dān)憂主要是從理論出發(fā)推斷而成，本身還需要工程驗(yàn)證。

而另一項(xiàng)更為重要的現(xiàn)實(shí)難題，是當(dāng)下可燃冰的開(kāi)採(cǎi)、利用成本仍然較高，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有待時(shí)日。

開(kāi)發(fā)成本過(guò)高是世界各國(guó)一再推遲商業(yè)開(kāi)採(cǎi)時(shí)間表的重要原因。中國(guó)2017年在南海神狐海域開(kāi)採(cǎi)1立方米可燃冰所需的成本已經(jīng)比日本相同情況下較低，但仍高于美國(guó)。而現(xiàn)有的日產(chǎn)能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支撐可燃冰的產(chǎn)業(yè)化，這也就意味著可燃冰的開(kāi)發(fā)暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。況且，國(guó)內(nèi)外尚未形成可燃冰開(kāi)發(fā)利用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，整體市場(chǎng)環(huán)境還不夠成熟。

所以，根據(jù)盧海龍等科學(xué)家的推斷，要實(shí)現(xiàn)可燃冰的商業(yè)性開(kāi)發(fā)，還需要15至20年的時(shí)間。

試採(cǎi)可燃冰成功翻開(kāi)了人類(lèi)開(kāi)採(cǎi)新能源的篇章，也使得中國(guó)實(shí)現(xiàn)了在這一領(lǐng)域的領(lǐng)跑，但作為未來(lái)能源的可燃冰，其開(kāi)發(fā)道路依舊漫長(zhǎng)。

參考資料：

《可燃冰研究現(xiàn)狀及商業(yè)化開(kāi)採(cǎi)瓶頸》 付亞榮 石油鉆採(cǎi)工藝 2018年第一期

《可燃冰開(kāi)發(fā)可以控制在安全範(fàn)圍內(nèi)》 梁前勇、于哲 中國(guó)國(guó)土資源報(bào) 2017/7/5

《揭開(kāi)可燃冰神秘面紗》 梁金強(qiáng) 中國(guó)國(guó)土資源報(bào) 2017/6/15

《我國(guó)可燃冰資源可用百年以上 商業(yè)開(kāi)發(fā)還需15到20年時(shí)間》經(jīng)濟(jì)參考報(bào) 2017/6/5

《中國(guó)可燃冰試採(cǎi)60天關(guān)井，產(chǎn)氣時(shí)長(zhǎng)和總量創(chuàng)世界紀(jì)錄》 澎湃新聞 2017/7/9

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