央視網(wǎng)（記者 閻海東）俗稱可燃冰，學(xué)名叫天然氣水合物。1立方米的天然氣水合物分解后可生成約164立方米－180立方米的天然氣。與已經(jīng)大量開發(fā)的頁巖氣一樣，可燃冰也被作為未來的主流能源之一而賦予極高的期待。國際能源署（IEA）樂觀估計，可燃冰的開發(fā)和利用會帶來一場“能源革命”。目前國際范圍內(nèi)的可燃冰研究與勘探顯示，可燃冰在全球儲量豐厚且分布十分廣泛，完全可能提供總量遠(yuǎn)超天然氣的能源。
在普遍能源緊缺的背景下，包括美、俄、中、日、加、印、英等諸多國家對這一新型清潔能源投入巨大的熱情。正因為這個原因，先后投入人力財力進(jìn)行規(guī)模勘探并努力研發(fā)開采技術(shù)。
在我國，可燃冰的研究與勘探持續(xù)了多年。2014年3月24日，可燃冰實驗室在青島啟動，這一具有世界級水平的天然氣水合物實驗室將直接為國家資源戰(zhàn)略安全提供實驗技術(shù)服務(wù)。據(jù)稱，該實驗室造出的可燃冰能量密度是煤的10倍，未來將朝著打造具有世界級水平的天然氣水合物實驗室目標(biāo)邁進(jìn)，為我國戰(zhàn)略新能源的進(jìn)一步勘察和開發(fā)提供有力保障。
按照國家戰(zhàn)略規(guī)劃的安排，2006年至2020年是我國可燃冰資源調(diào)查階段，2020年至2030年為開發(fā)試生產(chǎn)階段，2030年至2050年我國將進(jìn)入可燃冰商業(yè)生產(chǎn)階段。目前，可燃冰開發(fā)項目已被申請列入國家“十二五”規(guī)劃，相關(guān)的地質(zhì)勘查、開發(fā)應(yīng)用等專項規(guī)劃也已開始加快推進(jìn)。
可燃冰的國際開發(fā)
近日有日本媒體報道稱，日本已將可燃冰作為主要替代能源加速開發(fā)。日本能源匱乏，爆發(fā)福島核電站災(zāi)難后，長期作為主要能源之一的核電產(chǎn)業(yè)受到嚴(yán)重打擊，日本迫不及待地加速開發(fā)利用可燃冰。
日本國內(nèi)研究顯示，其周邊或環(huán)抱的海域如鄂霍次克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國海槽與日本南海海槽等都有可觀的可燃冰天然貯藏，而且埋藏于海底下數(shù)米的淺層處，具有相當(dāng)?shù)拈_發(fā)價值。資料顯示，僅日本南海海槽就有不少于1.1萬億立米的可燃冰儲藏，其總量相當(dāng)于日本全國十年的能源消費(fèi)量，對于長期面臨能源消費(fèi)壓力的日本而言，其意義可想而知。
2013年3月12日，日本石油天然氣金屬礦物國家公司（JOGMEC）啟動了大范圍的產(chǎn)業(yè)勘探，成功地使用一種解壓技術(shù)從愛知縣附近深?？扇急鶎又刑崛〕黾淄?，日本因此成為世界上首個掌握海底可燃冰采掘技術(shù)的國家，并希望到2018年即可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的開發(fā)。
雖然可燃冰做為新型能源近幾年才為大眾所熟知，但實際上人類早在一百年前就在實驗室里認(rèn)識了這種材料，只不過上世紀(jì)60年代才發(fā)現(xiàn)這種低溫高壓下天然形成的特殊燃料。前蘇聯(lián)1960年在西伯利亞首次發(fā)現(xiàn)了天然可燃冰，并于1969年投入開發(fā)；1969年，美國開始實施可燃冰調(diào)查，并于1998年把可燃冰作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國家級長遠(yuǎn)計劃；日本于1992年開始關(guān)注可燃冰，并于近年完成了周邊海域的可燃冰調(diào)查與評價。不過最早真正挖出可燃冰的卻是德國。
可燃冰的研究與勘探于本世紀(jì)初進(jìn)入高峰期，全球目前有至少30多個國家和地區(qū)參與其中。美國總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)委員會建議研究開發(fā)可燃冰，參、眾兩院有許多人提出議案，支持可燃冰開發(fā)研究。2012年10月，美國能源部宣布將投入600萬美元用于可燃冰研究項目，重點(diǎn)評估在深海和極地區(qū)域的可燃冰資源，考察可燃冰能否作為美國未來能源供應(yīng)的重要來源。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局評估，其領(lǐng)海擁有大約20萬億立方英尺可燃冰資源儲量，足夠美國用上100年。
為開發(fā)可燃冰，國際上成立了由19個國家參與的地層深處海洋地質(zhì)取樣研究聯(lián)合機(jī)構(gòu)，有50個科技人員駕駛著一艘裝備有先進(jìn)實驗設(shè)施的輪船從美國東海岸出發(fā)進(jìn)行海底可燃冰勘探。這艘可燃冰勘探專用輪船的7層船艙都裝備著先進(jìn)的實驗設(shè)備，是當(dāng)今世界上唯一的一艘能從深海下巖石中取樣的輪船，船上裝備有能用于研究沉積層學(xué)、古人種學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)等的實驗設(shè)備。這艘專用輪船由得克薩斯州A·M大學(xué)主管，英、德、法、日、澳、美科學(xué)基金會及歐洲聯(lián)合科學(xué)基金會為其提供經(jīng)濟(jì)援助。
我國可燃冰儲量可觀
我國從1995年開始對可燃冰的研究，近年來在可燃冰勘探開發(fā)方面也加快了步伐。2005年4月，我國宣布首次發(fā)現(xiàn)世界上規(guī)模最大被作為“可燃冰”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。2010年12月15日，我國科考人員在南海北部神狐海域鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)圈定11個可燃冰礦體，含礦區(qū)總面積約22平方公里，礦層平均有效厚度約20米，預(yù)測儲量約為194億立方米，獲得可燃冰的三個站位的飽和度最高值分別為25.5％、46％和43％，是世界上已發(fā)現(xiàn)可燃冰地區(qū)中飽和度最高的地方。
2013年12月17日，國土資源部就《2013年海域天然氣水合物勘探成果》舉行新聞發(fā)布會稱，我國海洋地質(zhì)科技人員2013年6月至9月在廣東沿海珠江口盆地東部海域首次鉆獲高純度天然氣水合物樣品，并通過鉆探獲得可觀的控制儲量，此次發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物樣品具有埋藏淺、厚度大、類型多、純度高4個主要特點(diǎn)，控制儲量1000億立方米至1500億立方米，相當(dāng)于特大型常規(guī)天然氣礦規(guī)模。據(jù)介紹，南海北部的可燃冰儲量還只是我國可燃冰蘊(yùn)藏量的“冰山一角”，在西沙海槽，科考人員已初步圈出可燃冰分布面積5242平方公里，其資源估算達(dá)4.1萬億立方米。國土資源部宣布將全面組織實施我國海域、陸域天然氣水合物資源勘察評價，力爭早日實現(xiàn)天然氣水合物（可燃冰）開發(fā)利用。
我國是世界第三大凍土國，凍土區(qū)總面積達(dá)215萬平方公里?？碧浇Y(jié)果顯示，我國陸域可燃冰儲量也較為可觀。2009年，我國在祁連山南緣永久凍土層下成功鉆獲天可燃冰實物樣品，該樣品埋深較淺，一般位于井深130－396米，其組成成分主要為甲烷氣體，還含少量乙烷、丙烷等。這類新類型水合物的成礦機(jī)理大致是：煤層氣向上溢散，而上面有凍土層的覆蓋，在高壓、低溫的條件下二者形成“可燃冰”。以同樣原理成礦的可燃冰，在我國青藏高原凍土層分布地區(qū)儲藏廣泛，青海省海拔在4000米以上的天峻縣木里地區(qū)由于蘊(yùn)藏豐富優(yōu)質(zhì)煤炭資源，也同樣發(fā)現(xiàn)儲量較大的可燃冰。目前在青藏高原發(fā)現(xiàn)的可燃冰至少有350億噸油當(dāng)量。
陸域可燃冰的大量發(fā)現(xiàn)，對我國可燃冰開發(fā)利用意義重大。雖然海域可燃冰目前發(fā)現(xiàn)的儲量相當(dāng)可觀，但開采過程中在海底瞬間釋放時會產(chǎn)生巨大壓力，極易破壞海底生態(tài)環(huán)境，這是在目前技術(shù)條件下困擾和束縛世界各國海底可燃冰開采的共同難題。因此，專家認(rèn)為陸域可燃冰的開采前景較海域樂觀。
在科技部的支持下，目前我國有關(guān)陸域天然氣水合物的863項目、973項目已經(jīng)啟動，相關(guān)調(diào)查及開發(fā)技術(shù)研究也已納入國土資源部“十二五”規(guī)劃，與加拿大、德國等 國際合作正在推進(jìn)。專家認(rèn)為，中國有條件、有能力徹底搞清陸域可燃冰的賦存條件、形成機(jī)理和分布特征，加快可燃冰的勘查、評價、開發(fā)和相關(guān)研究。
開發(fā)技術(shù)難題仍待突破
雖然可燃冰開發(fā)利用被賦予極大的期望，但科學(xué)家也對其可能造成的環(huán)境挑戰(zhàn)持謹(jǐn)慎態(tài)度。世界許多國家都在研究確保大氣和海底環(huán)境不受損害的開采方法。專家認(rèn)為，可燃冰能否成為21世紀(jì)的主要能源，取決于開采技術(shù)能否獲得突破性進(jìn)展。
研究表明可燃冰中的甲烷，溫室效應(yīng)為CO2的20倍，而就在目前，溫室效應(yīng)已經(jīng)造成的氣候異常和海面上升正在對大氣和生態(tài)環(huán)境造成挑戰(zhàn)。已經(jīng)完成的調(diào)查表明，全球海底可燃冰中所含甲烷總量大約是地球大氣中甲烷總量的3000倍。
天然可燃冰常態(tài)為固態(tài)，其從海底開發(fā)搬運(yùn)的過程中，隨著溫度上升，甲烷會自然揮發(fā)。在技術(shù)尚無十足把握的情況下大量開發(fā)可燃冰，如果造成其中的甲烷大量釋放逃逸到大氣層，其后果將難以想象。從海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身而言，作為固結(jié)沉積物的可燃冰在開采過程中必然會因條件變化而改變其物理性質(zhì)，使海底地層軟化并產(chǎn)生的海底滑坡，對現(xiàn)有的海底工程如海底輸電或通訊電纜和海洋石油鉆井平臺等造成損毀。
從各個方面來看，目前可燃冰開采技術(shù)的焦點(diǎn)難題，就是將冰化氣的過程控制。如果溫度太低，可燃冰就會凝固而導(dǎo)致無法輸送，而一旦升溫過度，深海高壓下的可燃冰若不能及時控制并定向輸送，會在解壓時立刻逸入大?；蛱炜铡＿@種經(jīng)濟(jì)和環(huán)境破壞的雙重?fù)p失，都將是開發(fā)企業(yè)難以承擔(dān)的。對于我國陸域可燃冰開發(fā)而言，青藏高原地帶相對脆弱的生態(tài)環(huán)境，是不得不加以慎重考慮的。
鑒于種種技術(shù)上的局限，雖然可燃冰對優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)意義重大，但專家認(rèn)為我國海域中的“可燃冰”開采至少要等到30年后，而陸域“可燃冰”開采也需要等到10到15年以后。
