“可燃冰”研发热度渐升

      日前，一则有关“可燃冰”的消息，再次激起人们对这种未来替代能源的强烈关注：我国在南海北部成功钻获“可燃冰”实物样品，从而成为继美国、日本、印度之后第4个采到“可燃冰”实物样品的国家。这证实了我国南海北部蕴藏有丰富的天然气水合物资源，标志着中国天然气水合物调查研究水平一举步入世界先进行列。

　　清洁高效储量大

　　“可燃冰”的学名叫天然气水合物，是天然气和水在低温高压条件下形成的一种冰状固体物质，类似于固体酒精，主要存在于海底或陆地冻土带内。绝大部分的“可燃冰”分布在海洋里，其资源量是陆地上的100倍以上。

　　与煤炭、石油、天然气这些传统能源相比，“可燃冰”不仅清洁而且高效。由于含有大量甲烷气体，“可燃冰”可以直接点燃，燃烧后不产生残渣和废气；“可燃冰”能量密度极高，据估算，1立方米“可燃冰”的能量相当于0.164吨石油或0.328吨标准煤的能量，在标准状况下，1立方米“可燃冰”可转化为164立方米的天然气。

　　直接参与“可燃冰”勘探开发研究的中国地质科学院矿产资源研究所祝有海研究员介绍，“可燃冰”是天然气的附生产品，应用范围与天然气大致相同，是一种典型的石油替代品。早在上世纪30年代，美国科学家首次在输气管道中发现白色冰状固体填积物，管道因此堵塞，影响天然气的输送。为预防这种白色物质给天然气输送带来麻烦，石油地质学家和化学家加强了对它的结构和形成条件的研究，并把主要精力放在如何消除它堵塞管道上面。直到上世纪60年代，前苏联科学家在西西伯利亚永久冻土带的油气田区首次发现天然气气体水合物，人们才开始把它作为一种燃料能源加以研究。随着研究的深入和水合物矿藏的不断发现，上世纪70年代后期，世界各国掀起了“可燃冰”研究的热潮。

　　科学家们研究表明，“可燃冰”在世界上分布广而且储量巨大，各大洋中均发现了“可燃冰”，仅海底区域分布面积就达4000万平方公里，占海洋总面积的1/4，是迄今为止海底最具价值的矿产资源。据估算，世界上“可燃冰”所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍，可满足人类1000年的能源需求。

　　目前，世界上已发现的“可燃冰”

　　分布区多达116处。祝有海研究员说，其中单个矿田面积可达数千至数万平方公里，储量可达数万亿至数百万亿立方米，其矿层之厚，规模之大，是常规天然气田无法比拟的。

　　开发利用难点多

　　众多的优点和巨大的储量，让人们对“可燃冰”的应用前景充满期待，但从目前的情况看，实现“可燃冰”的商业开发难点并不少。这主要因为“可燃冰”也是一种危险能源，它的开发利用需要加倍小心。

　　“可燃冰”大多埋藏在海底的岩石中，和石油、天然气相比，它不易开采和运输，世界上至今都还没有完备的开采方案。祝有海研究员介绍，“可燃冰”中存在两种温室气体甲烷和二氧化碳。甲烷是绝大多数“可燃冰”中的主要成分，同时也是一种反应快速、影响明显的温室气体。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。如果在开采过程中甲烷气体大量泄漏于大气中，无疑会增加温室效应，进而使地球升温更快，造成环境灾难。

　　要实现“可燃冰”的商业开发，人类最少要克服开发过程中的两大环境障碍：一是保证易燃的甲烷气体不泄漏，以免毒化海水，增强温室效应；二是保证海底的稳定，不因采矿造成海底的滑塌、滑坡。

　　目前，科学家们提出的开采方案主要有3种。第一种是加热法，通过升高水合物储层温度使其分解出甲烷气体，但如何布设管道并高效收集是难以解决的问题；第二种是降压法，使水合物储层的压力降低促使其分解，但也面临着布设管道和收集的难题。第三种是化学试剂法，利用某些化学试剂促使水合物分解，然后收集其甲烷气体，甚至设想将二氧化碳等废气注入“天燃冰”储层，用二氧化碳将甲烷分子置换出来。

　　美国和日本的研究表明，目前“可燃冰”开采成本非常高，达到每立方米200美元，按照每立方米“可燃冰”释放的能量相当于180立方米天然气计算，折合成本达到每立方米1美元以上。可见，从美好的希望到现实之间，还有漫长的路要走。

　　世界各国探“冰”忙

　　“可燃冰”的发现，让陷入能源危机的人类看到了新的希望。它被称为21世纪具有商业开发前景的战略资源，并受到各国科学家和各国政府的重视。目前，一轮开发和利用“可燃冰”的竞赛，正在世界范围内如火如荼地进行。

　　迄今为止，世界上至少有30多个国家和地区进行着“可燃冰”的研究与调查勘探。起步较早的美国、俄罗斯已经进入初级工业开发阶段，今年2月18日，美国在阿拉斯加冻土区成功打出了“可燃冰”实物样品，并准备进行试生产，计划到2015年进行商业性试采；加拿大、日本和印度等国已将“可燃冰”的开发利用研究提到能源战略、国家安全以及环境生态的高度来看待，纷纷制定各自的国家“可燃冰”发展战略和大型国家研究发展计划。目前，日本已基本完成周边海域的天然气水合物调查与评价，并钻探了7口探井，圈定了12块矿集区，并成功取得可燃冰样品。

　　我国从1999年开始进行“可燃冰”

　　的调查研究，虽然比美、日等国起步晚、水平低，但近年来基础研究进步很快。“十五”期间的“863计划”中，专门设立了“可燃冰探测技术课题”，国土资源部、教育部、中国科学院、中国石化集团等联手攻关，在地震识别技术、地球化学探测技术、资源综合评价技术和保真取样技术等方面取得了显著进展，为资源调查与评价工作提供了技术支撑。

　　目前，“天然气水合物勘探开发关键技术”项目已被列入“十一五”863计划海洋技术领域重大项目中。项目将重点开发天然气水合物成矿区带的高精度地球物理和地球化学勘探技术，自主研发水合物钻探取样技术与装备，开展钻探、开发及环境影响评价等关键技术研究，集成海域天然气水合物目标快速探测系统平台，初步形成天然气水合物资源勘探技术系列和装备，为“可燃冰”开发作技术储备。

　　我国已在南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等地发现“可燃冰”存在的证据。仅在南海北部估计的“可燃冰”储量，就相当于我国陆上石油总量的50%左右，预计可在2020年前后试开采。

　　日前，我国在南海北部首次实施钻探航次就获成功，钻获了“可燃冰”实物样品。据初步预测，南海北部陆坡天然气水合物远景资源量可达上百亿吨油当量。我们相信，随着研究水平的提高和技术的进步，“可燃冰”为人类所用将不是梦。