4月21日广海局可燃冰科普活动

天然气水合物

转自南方日报通讯稿
作者：黄进


“我国将于2017年开展海域天然气水合物（俗称可燃冰）开采试验。”这是日前笔者从在广州举行的“走进可燃冰”海洋地质科普大讲堂上了解到的信息，一旦试开采获得成功，将为可燃冰这一被誉为“21世纪的绿色能源”的新型能源迈入商业化开发之路打下坚实的基础。
我国管辖海域和陆区也蕴藏有丰富的可燃冰资源，据测算，海域可燃冰资源量达几百亿吨油当量，其远景资源量与海域和陆地油气资源量相当，因此，走近、认识可燃冰显得意义非凡。


现场目睹“冰”着火


可燃冰自其被人类发现以来就备受关注。据估算，在世界各大洋中天然气水合物总资源量约为（1.8-2.6）×1016立方米，大约相当于全球已知煤、石油和天然气总储量的两倍，可供人类使用上千年，笔者从广州市海洋地质调查局（简称广海局）获悉，截至2015年底，在全球已直接或间接发现水合物的矿点达到232处，其中4个矿点开展了试开采工作。
2016年4月21日的“走进可燃冰”海洋地质科普大讲堂，是我国首次将可燃冰实物样品向社会民众开放点火展示。在众人的瞩目下，工作人员从一个蓝白相间的收纳箱中拿出一块看起来既像石头又像冰的白色物体放在桌上，这块物体就是广海局最新从海底开采出来的可燃冰，它的表面还冒着白“烟”。现场工作人员解释说，这是表层液氮在挥发，“由于可燃冰实际形成条件是低温高压，在常温常态下，它很快就会分解成甲烷气体和水，所以要将其保存在低温的液氮之中。”工作人员介绍。经过几分钟后，工作人员估摸着可燃冰表面的液态氮挥发得差不多了，便用打火枪给可燃冰点火。在持续点火一会后，“冰”着火了，并持续发出橙色的火焰，令在场的观众惊叹不已，可燃冰为何可以着火？
“事实上，可燃冰燃烧的是甲烷气体，而不是我们肉眼看到的固体。”广海局海洋矿产地质调查所副所长、教授级高工梁金强在现场介绍，天然气水合物形成于低温、高压且气体充足的环境，由水分子和气体分子组成，外貌类似冰雪，可以像固体酒精一样被点燃，因此被称为可燃冰。梁金强是我国水合物调查研究的先行者，于1999年开始从事南海可燃冰调查研究工作，负责编写我国海域第一份水合物资源调查报告，首次在南海研究发现水合物存在证据，也是中国地质调查局首批“李四光学者”、国家水合物专项项目“南海天然气水合物资源勘查”负责人。
他告诉记者，形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和充足的气源。海底的低温和高压对于天然气水合物的形成非常有利，因此世界上的天然气水合物约有97%分布于海洋中，仅3%分布在陆地冻土带。自然产出的可燃冰存在形态各异，主要有块状、脉状、结核状和分散状。标准状态下，1体积的天然气水合物大概可以分解为164体积的甲烷气体，资源密度很大。


我国进入可燃冰勘探强国之列


“可燃冰是一种能量密度很高能源资源。”梁金强介绍，它的用途跟甲烷天然气是一样的。
鉴于可燃冰巨大的资源意义，20世纪70年代以来，美国、加拿大、日本、俄罗斯、德国、印度、韩国等国纷纷投入巨资对其进行勘探研究，特别是美国、日本、印度、韩国等将其列入国家级研究开发计划。
尽管如此，目前，世界上可燃冰处在勘查和试采阶段，仍然没有被商业开发和利用。笔者获悉，目前我国针对可燃冰的找矿专项行动由中国地质调查局组织实施、广海局具体承担，主要在南海北部展开调查，据介绍，广海局是我国海域水合物调查研究的主力军和引领者，为我国先后于2007、2013、2015年三次在南海实现水合物资源勘查重大发现作出了重大贡献。十几年来，在天然气水合物资源勘查专项的支持下，广海局在天然气水合物勘探领域不断总结经验教训，不断推动水合物勘探理念和装备技术的进步，从无到有逐渐摸索建立了适合我国南海天然气水合物调查的一整套勘探模式和技术方法体系，而今我国已能立于水合物勘探强国之列。“十一五”以后，南海天然气水合物调查由以全面普查为主的阶段进入到以重点目标区详查和钻探为主的阶段；“十二五”期间，广海局主要进行多个天然气水合物重点目标区详查和多次水合物钻探工作，这为下一步海域天然气水合物实验性开采的开展打下了坚实的基础。
2015年6月到9月，广海局再次在相关海域实施23口天然气水合物钻探井，均发现天然气水合物，水合物矿体厚度大、储量大，呈高饱和度特征。钻井控制矿藏面积128平方千米，控制资源量超过1500亿立方米（折算成天然气），圈出10个规模较大的矿体，其中包括通过钻探取芯落实的2个大型矿体，此次钻探还首次发现Ⅱ型天然气水合物，与深部油气密切相关，对指导油气勘探具有重要意义。
广海局方面还透露，2016年，广海局将在完成一些重大课题的基础上，全力做好天然气水合物勘查试采准备，明确要全力做好准备，精心实施钻探，锁定试采靶区。继续开展海域新区调查，扩大天然气水合物远景区，“我国将于2017年开展海域天然气水合物开采试验，该项工作主要由广海局承担。”相关负责人还透露。


开发利用海域可燃冰尚需时日


据梁金强介绍，目前为止，世界上唯一一个实现水合物开发的地方是位于西伯利亚冻土带的梅索亚哈气田，美国、加拿大也已经在陆地冻土带成功实现试开采，陆上开采技术将逐渐成熟。相比而言，海洋可燃冰开采从技术层面看要比陆地困难得多，日本、中国、美国、韩国、印度等正在加紧研究海洋可燃冰开发技术，日本于2013年成功实施海底可燃冰试采，“可燃冰开发利用具有广阔美好的前景。”
梁金强同时认为，可燃冰的开发利用将会与其他能源资源开发利用一样，逐步走商业化道路，商业化的意义在吸引商业资本进入这种新能源开发领域，有助推动产业化进程，难点是尽快形成成熟的开发技术，降低开发成本。因此，目前仍需由国家主导可燃冰勘查开发工作，产、学、研相结合，逐步引导国家石油公司及商业资本进来，合力攻克开发技术难关，“一旦技术成熟，环境可控，成本又能降下来，距离可燃冰的商业开发就不远了。”
尽管如此，业内人士也提醒，可燃冰开采还有很多看不见的危险。首先，可燃冰本身对海洋工程的巨大威胁，可能导致井场周围海底地质灾害，引起井壁不稳定、井径扩大、井喷等事故，危害钻井平台，影响海底缆线及其他工程设施，甚至波及沿岸建筑物，危及航行安全和人们的生命财产。
此外，如果要大量开采可燃冰，必然面临能源消耗问题，在目前的技术水平下，将其从埋藏处输送至地表所需的能源消耗量，远高于其自身所含的能源量。因为可燃冰光依靠发掘不能实现自喷，而且埋藏在深海域，所以将其开采运输所需要的工程量十分巨大，自然也就带来相应的成本消费和能源消费。
可燃冰开采另一个现实问题是环保问题。可燃冰虽然号称绿色环保型资源，但是它的开采过程却可能面临破坏环境的危险。有关人士担心，如果发掘方法不当，就可能导致可燃冰大量气化，扩散至大气中，加速地球的气候变暖。
有科学研究表明，8000年前，挪威海域曾经发生过一次由于可燃冰破裂导致的天然气大量喷射，数量约为3500吨，相当于总埋藏量的3%，当时的100多个喷射口遗迹分布在1000平方公里的海底。因此，专家分析，如果目前埋藏的可燃冰气化散发到大气中，地球平均气温将在10年内上升4℃。甚至有人担心，可燃冰的气化再加上已经不断加速的地球气候变暖，将导致更大范围的可燃冰破裂，也许会将人类拖入灭亡的深渊。另外，由于开采可燃冰，需要将大量的采掘机械装载在海底，无疑会对海洋生态环境造成破坏，可能造成海底不稳定，导致地质灾害，也容易对大气环境造成影响。
从目前的情况来看，开发利用海域可燃冰仍需解决一系列问题，可燃冰商业化开采依旧距离我们较远。

此次科普活动上，水合物的现场点火视频。这也是我国首次将“可燃冰”向社会民众展示并点火

视频链接：http://v.qq.com/boke/page/b/0/l/b01968jal9l.html

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