可燃冰是甲烷類天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與壓力下形成的的透明結(jié)晶。

    中國“海洋六號”專門調(diào)查可燃冰

    據(jù)估計(jì)，在我國215萬平方公里的凍土區(qū)下，可燃冰的遠(yuǎn)景資源量可達(dá)350億噸油當(dāng)量；我國海域可燃冰控制資源量達(dá)40億噸油當(dāng)量。按照中國戰(zhàn)略規(guī)劃的安排，2006～2020年是調(diào)查階段，2020～2030年是開發(fā)試生產(chǎn)階段，2030～2050年，中國可燃冰將進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)階段。 中國在南海西沙海槽等海區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)存在天然氣水合物的地球物理標(biāo)志BSR，這表明中國海域也分布有天然氣水合物資源，值得開展進(jìn)一步的工作。同時，青島海洋地質(zhì)研究所已建立有自主知識產(chǎn)權(quán)的天然氣水合物實(shí)驗(yàn)室并成功點(diǎn)燃天然氣水合物。

    經(jīng)國家正式批準(zhǔn)，我國從2002年起正式啟動了對我國海域可燃冰資源調(diào)查與研究專項(xiàng)。專題調(diào)查行動圈出南海北部7個遠(yuǎn)景區(qū)共19個成礦區(qū)帶。2005年4月14日，中國在北京舉行中國地質(zhì)博物館收藏首次發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物碳酸鹽巖標(biāo)本儀式，宣布中國首次發(fā)現(xiàn)世界上規(guī)模最大的“可燃冰”即天然氣水合物存在重要證據(jù)的“冷泉”碳酸鹽巖分布區(qū)，其面積約為430平方公里。在南海東沙群島以東海域發(fā)現(xiàn)了大量的自生碳酸鹽巖，其水深范圍分別為550米～650米和750米～800米，海底電視觀察和電視抓斗取樣發(fā)現(xiàn)海底有大量的管狀、煙囪狀、面包圈狀、板狀和塊狀的自生碳酸鹽巖產(chǎn)出，它們或孤立地躺在海底上，或從沉積物里突兀地伸出來，來自噴口的雙殼類生物殼體呈斑狀散布其間，巨大碳酸鹽巖建造體在海底屹立，其特征與哥斯達(dá)黎加邊緣海和美國俄勒崗?fù)夂Ｋl(fā)現(xiàn)的“化學(xué)礁”類似，而規(guī)模卻更大。

    2007年，中國首次在神狐海域鉆獲可燃冰實(shí)物樣品，證明南海可燃冰資源遠(yuǎn)景良好。2009年9月25日，中國地質(zhì)部門在青藏高原發(fā)現(xiàn)可燃冰，這是中國首次在陸域上發(fā)現(xiàn)可燃冰，使中國成為加拿大、美國之后，在陸域上通過國家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的第三個國家。2011年11月，中國“海洋地質(zhì)、礦產(chǎn)資源與環(huán)境”學(xué)術(shù)研討會在廣州召開，由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局承擔(dān)的可燃冰專題調(diào)查工作取得重大進(jìn)展，2011年已在南海圈定了25個成礦區(qū)塊，控制資源量達(dá)到41億噸油當(dāng)量。 2012年5月，中國第一艘自行設(shè)計(jì)的可燃冰綜合調(diào)查船“海洋六號”，2013年3月深入南海北部區(qū)域，對可燃冰資源進(jìn)行新一輪“精確調(diào)查”。8月8日，“天然氣水合物成礦預(yù)測技術(shù)研究”課題通過了國家863計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域辦公室組織的專家驗(yàn)收。

    “目前可燃冰的開采主要面臨三個問題：一是技術(shù)層面上的困難；二是成本是否合算；三是環(huán)境破壞的問題。相對海底可燃冰的開采，陸域可燃冰要容易、更環(huán)保一些”，浙江工業(yè)大學(xué)“可燃冰”研究資深教授裘俊紅說，“我國會先從陸地凍土進(jìn)行試驗(yàn)、開采，然后再運(yùn)用到海底可燃冰的開采。計(jì)劃2020～2030年為可燃冰開采試生產(chǎn)階段，2030～2050年進(jìn)入商業(yè)開采階段?！睂τ凇翱扇急芊癯蔀槔^石油、天然氣之后的重要新能源”的問題，裘俊紅說，當(dāng)今世界對常規(guī)石油、天然氣資源的消耗巨大，預(yù)計(jì)在四五十年之后全球的油氣資源就會枯竭。可燃冰與石油天然氣相比，具有儲量大、使用方便、燃燒值高、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)，所以，可燃冰可以被作繼石油、天然氣之后人類所依賴的重要新能源，但國人真正能用上可燃冰至少還需要20年的時間。

    開采不慎會給地球帶來災(zāi)難

    可燃冰開采在為人類提供新能源的同時，也有可能帶來巨大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)甚至是災(zāi)難?？扇急屑淄榈臏厥倚?yīng)是二氧化碳的20倍，全球海底可燃冰中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，如果可燃冰在開采過程中發(fā)生泄漏，大量甲烷氣體分解出來，經(jīng)由海水進(jìn)入大氣層，全球溫室效應(yīng)將迅速增大。大氣升溫后，海水溫度也將隨之升高，加上地層溫度上升，將造成海底的可燃冰自然分解，進(jìn)而引發(fā)可怕的惡性循環(huán)。

    集中大量開采可燃冰，還可能造成大陸架位移甚至海床塌方。據(jù)計(jì)算，從地下開采1立方米的可燃冰，將在地下形成164立方米左右的壓力空缺。另外，固結(jié)在海底沉積物中的水合物，一旦條件變化使甲烷氣從水合物中釋放出來，還會改變沉積物的物理性質(zhì)，進(jìn)而大大降低海底沉積物的力學(xué)特性，使海底軟化，很可能會出現(xiàn)大規(guī)模的海底滑坡，毀壞諸如海底輸電、通訊電纜或海洋石油鉆井平臺等重要設(shè)施。

    即使到現(xiàn)在，可燃冰的資源利用率也還是個值得探討的問題。世界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)多達(dá)116處，其礦層之厚、規(guī)模之大，是常規(guī)天然氣田無法相比的。據(jù)科學(xué)家估計(jì)，海底可燃冰的儲量至少夠人類使用1000年。但眾所周知，并非所有埋藏資源都可以充分利用，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度看，可以開采的石油僅占存量的三四成，天然氣則為六七成?？扇急軌虻玫胶畏N程度的開發(fā)利用尚不明確。另外，從可燃冰中分離的氣體體積較大，難以運(yùn)輸，需要建造管道或?qū)怏w液化。也就是說，不僅是開采，儲存以及運(yùn)送到使用地的費(fèi)用也是相當(dāng)之高。

    要解決這些問題，就必須深入分析可燃冰的物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行水合物復(fù)雜系統(tǒng)相平衡研究，分析可燃冰主要物理化學(xué)性質(zhì)（穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)、生成的熱焓、熱容、導(dǎo)熱率等），詳細(xì)研究天然氣水合物（可燃冰）的各項(xiàng)平衡，探索水合物形成和分解的動力學(xué)條件，尋求防止水合物形成的抑制劑和阻化技術(shù)；進(jìn)行油—?dú)狻到y(tǒng)中水合物生成的模擬實(shí)驗(yàn)，并要建立預(yù)報(bào)水合物生成的預(yù)警系統(tǒng)，探索管道水合物生成防治和天然氣固化技術(shù)。

    目前，可燃冰開發(fā)的最大難點(diǎn)是保證井底穩(wěn)定，使甲烷氣不泄漏、不引發(fā)溫室效應(yīng)。針對這一問題，日本提出了“分子控制”開采方案。天然氣水合物礦藏的最終確定必須通過鉆探，其難度比常規(guī)海上油氣鉆探要大得多，一方面是水太深，另一方面由于天然氣水合物遇減壓會迅速分解，極易造成井噴。日益增多的研究成果表明，由自然或人為因素所引起的溫壓變化，均可使水合物分解，可能會造成海底滑坡甚至氣候變暖、生物滅亡等環(huán)境災(zāi)難。由此可見，“可燃冰”帶給人類的不僅是新的希望，同樣也是巨大的挑戰(zhàn)，只有合理的、科學(xué)的開發(fā)和利用，“可燃冰”才會真正為人類造福。

    目前，美國、加拿大、俄羅斯、印度、韓國等國家雖然都制定了有關(guān)可燃冰的長期研究計(jì)劃，有的甚至打算在5～10年內(nèi)就實(shí)現(xiàn)可燃冰的商業(yè)開采，但由于擔(dān)心技術(shù)不成熟可能導(dǎo)致海底大量溫室氣體涌入大氣加速全球變暖，各國在開采設(shè)計(jì)上都非常謹(jǐn)慎。

    日本人對“可燃冰”急不可耐

    今年3月12日，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省宣布，從距日本海岸約80公里處的海上，成功將“可燃冰”中提取出來。作為全球首次通過分解海底水合物獲得天然氣，日本對可燃冰這種新興能源的開發(fā)又進(jìn)了一步。日本方面甚至表示，對于能源匱乏的日本來說，可燃冰大有希望成為其新一代的“國產(chǎn)燃料”。這次采掘試驗(yàn)由日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省屬下的石油天然氣金屬礦物資源機(jī)構(gòu)實(shí)施。該機(jī)構(gòu)利用日本的“地球”號深海探測船，從愛知縣渥美半島附近約1000米深的海底挖入300米深后豎起鉆井，通過降低地層壓力的方法將混合著沙粒以固體形態(tài)存在的可燃冰分解為水和甲烷氣體，并取出甲烷氣體。

    日本長期受到能源匱乏的困擾。更要命的是，2011年3月福島第一核電站事故后，日本核電站相繼停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為彌補(bǔ)電力缺口，日本不得不依賴火力發(fā)電，用于火力發(fā)電的天然氣、石油等進(jìn)口猛增，使日本出現(xiàn)巨額貿(mào)易赤字。日本期待通過可燃冰的商業(yè)化生產(chǎn)降低甚至擺脫對外依賴，實(shí)現(xiàn)能源自給。為此，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省試圖通過開發(fā)甲烷氣體資源緩解能源短缺。事實(shí)上，自上世紀(jì)80年代，日本即已展開了對可燃冰這一能源新寵的研究。1996年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省下屬的研究所就曾表示，估計(jì)日本近海地區(qū)埋藏的可燃冰可提供的天然氣量大約足夠日本使用100年，從而極大鼓舞了日本開發(fā)可燃冰作為替代能源的積極性。

    然而，喜悅的心情還未平復(fù)，7天后日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省就對外宣布，18日凌晨，將可燃冰分離為天然氣和水的裝置內(nèi)混入了泥沙，導(dǎo)致無法正常取得天然氣。由于預(yù)計(jì)現(xiàn)場天氣將會惡化，技術(shù)人員放棄了修理的打算，只是說今后將一方面檢修設(shè)備，一方面在2014財(cái)年前往其他地點(diǎn)嘗試開采?？礃幼?，即使是技術(shù)先進(jìn)、急不可耐的日本，對于可燃冰這種“前途遠(yuǎn)大”的新能源也只能是望而興嘆。本報(bào)綜述

    可燃冰是水和甲烷在高壓、低溫條件下混合而成的一種固態(tài)物質(zhì)，存在于海底或陸地凍土帶內(nèi)。由于純凈的天然氣水合物呈白色，形似冰雪，可以像固體酒精一樣直接點(diǎn)燃，因此被形象地稱為“可燃冰”。1立方米可燃冰可釋放出160～180立方米的天然氣，其能量密度是煤的10倍，而且燃燒后不產(chǎn)生任何殘?jiān)蛷U氣。研究結(jié)果表明，這種分散在世界各地、據(jù)估計(jì)儲量為70萬萬億立方英尺的物質(zhì)是潛在的巨大燃料來源，其蘊(yùn)含的總能量超過之前發(fā)現(xiàn)的所有石油、天然氣的總和。目前，可燃冰已成為世界各國爭相研究、勘探的重要對象。

    近日，從國土資源部傳來一個好消息，自2009年啟動的“天然氣水合物成礦預(yù)測技術(shù)研究”課題已經(jīng)通過了國家863計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域辦公室組織的專家驗(yàn)收。這一科研成果為天然氣水合物成礦預(yù)測提供了較完整的解決方案，先行解決了許多技術(shù)上的難題。