可燃冰：“高温”下的冷思考

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本报记者梁报道

谁会想到一个神奇而冰冷的“冰块”会点燃熊熊火焰？是的，正是这个“冰块”使冰和火从不可能中融合成为可能。

日前，国土资源部中国地质调查局宣布，中国在南海北部深沪海域的可燃冰试采取得成功。

什么是可燃冰？简而言之，它是一种固体物质，由水和甲烷在高压和低温下混合而成，存在于海底或陆地永久冻土区。纯天然气水合物是白色的，看起来像冰和雪，可以像固体酒精一样直接点燃，所以它被称为“可燃冰”。

虽然官方公告只有几行字，但足以看出它的分量。消息一宣布，国内外都非常愤怒。

华南智慧与创新研究院院长曾海威认为，这是在掌握深海进入、深海勘探和深海开发等关键技术方面的重大突破。同时，这也标志着中国在发展深海可燃冰技术方面走在世界前列，对推动能源生产和消费革命具有重要而深远的影响。

然而，曾海威在接受《中国产经新闻》采访时表示，目前，这只是试验性开采，而非商业性开采，其主要意义在于唤起全球对可燃冰作为清洁能源的关注。

点燃新能源希望的“宠儿”

根据相关部门2016年发布的《中国能源矿产地质调查报告》，预计中国可燃冰资源将超过1000亿吨油当量，发展前景广阔。

日前，国土资源部中国地质调查局副局长李金发表示，这次天然气水合物的成功试采，将是继美国领导的页岩气革命之后，中国领导的天然气水合物革命，将推动全球能源利用格局的变化。

那么，在外国媒体的眼中，你如何看待可燃冰的成功试采？据德国《南方都市报》报道，天然气水合物也被称为“可燃冰”，因为这种冰状物质在室温下可以自燃。这种物质是水和甲烷的混合物，甲烷是天然气的主要成分。在天然气水合物中，水分子就像一种包裹着携带能量的甲烷的晶格。物质结构只有在高压低温下才稳定，因此天然气水合物主要存在于海底沉积物或北极冻土中。对中国来说，天然气水合物的开采具有重大的战略意义。

新加坡国立大学的化学工程师普拉文·林加(Plaven Linga)对英国广播公司(BBC)表示:“中国科学家获得的天然气比日本的采矿业要多得多。”这是这项技术发展中取得的“巨大进步”。

根据塔斯社发布的消息，中国专家从水深1.2公里的海底提取了样本。水下油井位于香港东南285公里处。据报道，1立方米的这种物质相当于160立方米的气态天然气。一辆装有100升天然气的汽车可以行驶300公里。如果汽车可以加入可燃冰，那么理论上，100升可燃冰可以行驶50000公里。显然，这项技术可能会完全“瓦解”世界石油和天然气价格。

经济学家宋清辉在接受《中国产经新闻》采访时表示，1立方米的可燃冰分解后可以释放164立方米的天然气，这表明可燃冰的能量密度非常高，在同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量是石油、天然气和煤炭的10倍以上。因此，可燃冰的成功开发战略意义重大，它将推动全球能源利用模式的巨大变化。

数据显示，这种天然气水合物在世界上广泛存在，世界上约27%的土地是可能形成可燃冰的潜在区域；在世界范围内的边缘海、深海槽和海洋盆地，有利于形成可燃冰的海域面积高达18.9亿平方公里。

国际咨询机构欧亚集团(Eurasia Group)全球能源和自然资源研究主管皮尔森(Pearson)表示，宣称可燃冰几乎无处不在，而且其储量比页岩油和天然气等非常规能源更令人印象深刻，这种说法甚至更为乐观。

通过对数据的梳理，记者了解到，除了中国可燃冰的中试生产，很多年前，美国、日本、印度、韩国和加拿大也开展了天然气水合物开采的研究项目。根据美国能源部的预测，全球可燃冰中大约有2800万亿至28000万亿立方米的甲烷。相比之下，2015年全球天然气产量约为35亿立方米，不到天然气水合物储量的千分之一。

阻碍商业化的“魔杖”

不可否认，可燃冰是一种新型的清洁海洋能源，我国在深海试采方面取得了突破性的成功。然而，当你快乐的时候，你需要冷静地思考。

自20世纪60年代以来，世界上已有79个国家和地区发现了天然气水合物藏。迄今为止，中国、美国、加拿大、日本、新西兰等30个国家和地区开展了可燃冰的调查研究。

此前，该报还报道称，可燃冰商业化的最大障碍是高昂的开采成本。据估计，可燃冰实现商业化开发并产生经济效益需要时间。

那么，除了改变能源格局的可燃冰的高成本之外，还有什么问题阻碍了它的工业化发展呢？

“目前，只有四个国家进行了试验性开采，现在苏联已成功地将西伯利亚梅索哈气田可燃冰的商业开发商业化。”中宇信息的分析师孙杨在接受《中国产经新闻》记者采访时说，经过近半个世纪的研究，可燃冰的利用还没有达到大规模的商业利用，这说明了开采的难度。

据相关报道，日本曾在2013年试图从海底可燃冰中提取甲烷，但在海底沙子流入矿井仅6天后，测试就中断了。然而，最近中国测试可燃冰的方法与日本相同，也就是“减压法”。在这次试生产中，这种减压方法有什么新的技术突破吗？一些业内人士分析说，从目前的情况来看，可能不会有重大的技术突破。

孙杨说，形成可燃冰的必要条件是低温高压，所以它主要存在于冻土和海底大陆坡。从技术角度看，国内外常用的开采技术主要包括热注入开采、降压开采、化学药剂开采以及几种开发方法的组合。无论采用哪种方案，由于可燃冰结构的特殊性和海底环境的复杂性，可燃冰矿床的开采都将面临诸多困难。

孙杨还认为，可燃冰在常压下不能稳定存在，当温度稳定在20摄氏度以上时就会分解。解决储存问题已成为大规模开发利用可燃冰的关键。

除了上述专业人员分析的问题之外，事实上，在开采可燃冰时遇到的另一个问题是防砂问题。记者在采访中了解到，早在2013年，日本就因为海底流沙进入生产井而被迫暂停试生产。今年4月，日本在同一水域进行了第二次试采，第一口试采井共生产了3.5万立方米天然气。5月15日，由于出砂，试采最终终止。

宋清辉认为，从经济角度考虑，开采可燃冰的成本巨大，开采过程中存在许多技术和环境问题。首先，可燃冰的形成条件是低温高压。目前，在现有技术条件下，开采和焚烧冰非常困难，需要地质钻探、取样和储存方面的尖端技术和昂贵的先进设备；其次，必须防止在开采可燃冰的过程中，大量不溶于水的甲烷释放到空气体中，从而造成环境污染。最重要的是，海底开采可能造成生态破坏，导致滑坡、崩塌、海啸、气候变暖和其他灾难。

行业观察人士认为，与特殊采矿技术相比，特殊生态保护技术难度更大。如果甲烷在开采过程中泄漏，很可能会造成大规模的温室效应——甲烷的温室效应是二氧化碳的22倍。

孙杨说，目前发现的许多问题，在今后的探索和发展中需要突破和创新。例如，由于地层复杂，施工难度很大，测井数据采集需要面对高位移钻井和低位移钻井的矛盾。一方面，泥浆比重分配、钻井安全和防止地层漏失的协调；另一方面，由于地层中可动水含量低，测试过程难以控制，如何解决长期生产中的防砂和稳产问题。

从上述业内专家的分析可以看出，可燃冰的商业化需要很长时间，而且这条路上还存在很多障碍。

但在生产技术方面，孙杨介绍，我国创新性地提出了地层流体萃取试采方法，有效地解决了储层流体控制和可燃冰稳定持续分解的问题。此外，在储层改造和增产、防止可燃冰二次生成、防砂、出砂等关键生产试验技术中，实现了可燃冰的安全可控试验生产。

孙杨预测，中国将在2020年左右突破天然气水合物的开发，完善能够适应工业发展规模的工艺、技术和设备，并在2030年左右实现天然气水合物的商业化开发。

事实上，随着科学技术的不断发展，这些阻碍可燃冰商业化的障碍终将得到妥善解决。