未來社會最佳新能源

張祺弢

2017年5月18日，央視新聞宣布：中國首次海域天然氣水合物（可燃冰）試采成功！這標志著我國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開采中獲得連續穩定產氣的國家。當天中午，中共中央、國務院對海域天然氣水合物試采成功發去賀電。

一、中國率先批量開發可燃冰

本次試開采作業區位于珠海市東南320千米的神狐海域。3月28日第一口試開采井開鉆，5月10日下午14時52分點火成功，從水深1266米海底以下203—277米的天然氣水合物礦藏開采出天然氣。到5月18日上午10時，連續產氣近8天，平均日產超過1.6萬立方米，超額完成“日產萬方、持續一周”的預定目標。

“截止7月9日14時52分，我國南海天然氣水合物試開采連續試氣點火60天，累計產氣量超過30萬立方米，平均日產5000立方米以上，最高產量達3.5萬立方米/天，甲烷含量最高達99.5%。獲取科學試驗數據647萬組，為后續的科學研究積累了大量的翔實可靠的數據資料。”天然氣水合物試采現場指揮部指揮長葉建良介紹。

這意味著我國“可燃冰”開采取得了持續產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩定、環境安全等多項重大突破性成果，創造了產氣時長和總量的世界紀錄。

本次試開采作業區位于珠海市東南320千米的神狐海域。3月28日第一口試開采井開鉆，5月10日下午14時52分點火成功，從水深1266米海底以下203—277米的天然氣水合物礦藏開采出天然氣。到5月18日上午10時，連續產氣近8天，平均日產超過1.6萬立方米，超額完成“日產萬方、持續一周”的預定目標。國土資源部部長姜大明在現場宣布我國海域天然氣水合物首次試開采成功。

這標志著我國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開采中獲得連續穩定產氣的國家。

二、可燃冰及其性質

所謂“可燃冰”，實際上是一種天然氣水合物的新型礦物，它是在低溫、高壓條件下，由碳氫化合物氣體與水分子組成的一種類冰結晶化合物的固體物質。透明無色的“可燃冰”外形似冰，能夠燃燒。其分子結構就像一個一個的“籠子”，由若干水分子組成的每個“籠子”里面“關”著一個天然氣分子（主要成分為甲烷）。關進“籠子”的分子除了甲烷外，還可以是二氧化碳、氮氣、硫化氫等小分子的氣體，它們被統稱為氣水化合物。

據估計，20.7%的陸地和大洋底90%的地區，具有形成天然氣水合物的有利條件。絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，其資源量是陸地上的100倍以上。

作為一種新型的能源礦產，“可燃冰”具有如下的特征：

1.“可燃冰”能量密度高。每立方米的固體水合物，可釋放164立方米的甲烷氣體，其能量密度是普通天然氣的2～5倍。

2.“可燃冰”雜質少，無污染。燃燒后幾乎不會產生有害污染物質，尤其是生成的致癌物質二氧化硫要比燃燒原油或煤低兩個數量級，是一種新型的清潔能源。

3.“可燃冰”形成條件復雜。需要低于10℃的溫度和大于100個大氣壓的壓力等環境條件。能夠滿足上述條件的區域只有兩種情況：一是陸地上的高緯度永凍區，另一種是水深大于300～500米的海洋中在海底之下0～1500米之間的孔隙地層。另外，一些天文學家指出，在巨大的地外天體及其衛星中，“可燃冰”也是重要的化合物。

4.“可燃冰”分布廣、資源豐富。科學家的評價結果表明，“可燃冰”在世界各大洋中均有分布，僅海底區域分布面積就達4000萬平方公里，占海洋總面積的1/4，是迄今為止海底最具價值的礦產資源。科學家推測，全球海底天然氣水合物的甲烷資源量是迄今地球上所有已知的煤、石油及天然氣礦床的甲烷當量的兩倍。

5.“可燃冰”礦層厚、規模大。目前，世界上已發現的“可燃冰”分布區多達60處，礦層最厚可達數百米。

三、可燃冰的開采

1.傳統開采

由于可燃冰在常溫常壓下不穩定，因此開采可燃冰的方法設想有：

①熱解法。②降壓法。③二氧化碳置換法。（技術仍不完善，由此泄露的甲烷可造成比二氧化碳嚴重十倍的溫室效應）。

2.新型開采

（1）CO2置換開采法

這種方法首先由日本研究者提出，方法依據的仍然是天然氣水合物穩定帶的壓力條件。在一定的溫度條件下，天然氣水合物保持穩定需要的壓力比CO2水合物更高。因此在某一特定的壓力范圍內，天然氣水合物會分解，而CO2水合物則易于形成并保持穩定。如果此時向天然氣水合物藏內注入CO2氣體，CO2氣體就可能與天然氣水合物分解出的水生成CO2水合物。這種作用釋放出的熱量可使天然氣水合物的分解反應得以持續地進行下去。

二氧化碳置換法

（2）固體開采法

固體開采法最初是直接采集海底固態天然氣水合物，將天然氣水合物拖至淺水區進行控制性分解。這種方法進而演化為混合開采法或稱礦泥漿開采法。該方法的具體步驟是，首先促使天然氣水合物在原地分解為氣液混合相，采集混有氣、液、固體水合物的混合泥漿，然后將這種混合泥漿導入海面作業船或生產平臺進行處理，促使天然氣水合物徹底分解，從而獲取天然氣。endprint