可燃冰的儲量及開采現狀

官仕坤

摘 要：可燃冰是由天然氣和水經過聯合作用構成的天然氣水合物，可燃冰具有清潔無污染的性質?？扇急鶎且环N可行的未來可代替能源。隨著世界所面臨的能源問題的日益嚴重，可燃冰為人類指明了未來的研究方向，其具有很好的開發前景。

關鍵詞：可燃冰；未來能源；開采利用

0引言

可燃冰又叫甲烷水合物或天然氣的水合物，其化學簡式為CH4H2O。其主要分布于深海海底以及陸地上的永久凍土層內?？扇急翘烊粴饧醇淄闅怏w與水在長期的持續的低溫和高壓的復合作用下形成的一種呈現出固態冰狀結晶物質。高純度的天然氣水合物呈現出冰晶的白色，用明火接觸即可點燃[1]。

1可燃冰的發現

可燃冰作為炙手可熱的可行的未來可替代能源，人們中開始認識到明確其是人類的巨大寶貴資源，經歷了一個漫長悠遠的艱辛歷程。

19世紀由于天然氣輸送管道的大量建設及投入使用，人們經常發現某些沉積物堵塞輸氣管道。由此人們開始研究這種特殊的沉積物，蘇聯科學家第一次得出了自然界可能存在氣水合物的理論研究結果；1964年，蘇聯科學家率先公布了自己的猜想：假如在永久凍土帶地底400米深處發現天然氣儲藏，其溫度約為0℃，壓強為4*105pa，則其是烴類水合物；20世紀末期在開發北極圈內克拉斯諾雅爾地區的麥雅哈油田時，首次在開發實踐中證實氣水合物礦藏的存在[2]。

2可燃冰的儲量及其分布

目前，在全球范圍內已公開并得到有關方面確認以及推測的天然氣水合物礦藏超過150處[3]。

其中，約30%是經過巖層和鉆井取樣確認，約70%則是根據特殊的技術處理原理及地球相關資料通過計算推演得出的存在極大可能的礦藏區域。

可燃冰在世界范圍內具有廣泛的分布，海上分布主要分布在世界三大洋：太平洋、印度洋、大西洋的近海海域海底及大陸架等相關區域，陸上主要分布區是各大陸內部凍土地帶及內陸深湖深海中。

對于可燃冰儲量總量的判斷，由于不同機構依托的研究方法和研究數據的不同得出的全球可燃冰總儲量的估計值存在著巨大的爭議性差別。但根據潛在氣體聯合會（PGC，1981）估算統計。全球陸域范圍內天然氣水合物資源總儲量體積大約為1.2×1013～3.6×1016立方米，海域范圍內天然氣水合物的資源總量超過6.8×1018立方米。

根據國土資源部的理想統計，我國天然氣水合物的資源儲量約相當于750億噸原油當量，大于我國已探明天然氣資源儲量的兩倍。我國可燃冰主要分布在青藏高原凍土地帶及祁連山脈的凍土區域。在南海大陸架及其附近海域深海底部也有天然氣水合物的分布[4]。

據科學家可靠推測，僅我國陸域范圍內存在可供中國以目前能源消耗水平使用超過90年的400億噸油當量的可燃冰資源儲量。

在我國的可燃冰可能存在的范圍中，以青藏高原多年凍土區為最可能存在超巨礦可燃冰礦藏區域。而在南海區域也存在不小于500億噸原油當量的可燃冰資源，因此其也是相當可觀的一項寶貴資源，因此南海的爭議問題始終不斷。除此之外在黑龍江的大部分凍土區以及黃海、東海大陸架也存在可燃冰巨礦的可能性。

3.可燃冰的開采現狀

3.1 可燃冰的開采方法

目前，可燃冰的開采技術十分不成熟且存在著很大的安全隱患，尤其是對環境潛在的破壞性危害十分巨大。在經過不斷地研究試驗得出了降壓法、熱激法和試劑注入法等三種相對比較成熟的可燃冰開采方法[5]。這三種方法已被廣泛用于天然氣水合物的開采試驗。

降壓法的主要原理是通過降低天然氣水合物儲存層的壓力來達到促使天然氣水合物分解從而提取出天然氣即甲烷蒸氣的目的；置換法的原理是將液化的二氧化碳注入海洋的底部，由于二氧化碳水合物的比重比海水大，因此在重力的作用下其會沉到海底，在海底特殊的壓力和溫度條件下會生成以二氧化碳和水相結合的類似于天然氣水合物的物質；固體開采法的原理是將可燃冰的結晶物質直接利用專業設備采集收集起來，通過運輸裝置運送到工廠或者相關平臺進行二次加工提取出里面的甲烷氣體。

除了上述三種方法外還有基于上述方法的衍生方法。如混合泥漿開采法?；旌夏酀{法開采其原理是先讓天然氣水合物在分解為氣液兩相混合物，然后將混有天然氣水合物的氣液兩相物同水、泥漿三相的混合物收集起來再運送到工廠進行二次加工提取出里面的甲烷氣體。

3.2 國內外的開采研究狀況

自從20世紀80年代以來，天然氣水合物開采的活動在世界范圍內進行得愈發頻繁。其中處于可燃冰開采研究的前列的國家主要是以美國為首，日本、俄羅斯等國家緊隨其后。

在1998年，美國政府給于了天然氣水合物開采研究計劃超過10億美元的資金支持。其主要研究方向是海底可燃冰的開采問題。從此之后美國不斷鉆探可燃冰研究深井，并通過從海底收集到的可燃冰的樣本不斷完善其相關研究。

1995年，日本政府成立了可燃冰——天然氣水合物開發研究促進委員會并投入了大量資金來支持可燃冰的相關研究和技術研發。截至目前，通過對多年來的研究經驗總結，日本基本掌握了利用壓降法來開采可燃冰的方法。

我國對天然氣水合物的研究一直以來都頗為重視，尤其是南海海域的相關區域。我國海洋礦產資源研究開發協會在1995年設立了“西太平洋氣體水合物找礦前景與方法的調研”的研究課題[6]。這標志著我國對于天然氣水合物開采相關研究的序幕正式揭開了。

目前我國最新的可燃冰開采實驗平臺“藍鯨一號”是我國可燃冰開發相關研究的又一里程碑。在“藍鯨一號”實驗平臺上我國通過相關研究地開展及實施，實現了六個方面技術體系以及二十項關鍵技術的完全自主創新擁有自主知識產權。其中包括三項防砂技術；三項儲層改造技術；三項鉆井和完井技術；三項勘查技術。

4. 結論

可燃冰作為當下最炙手可熱的新能源研發方向，其儲量十分巨大，全球陸域范圍內天然氣水合物資源總儲量體積大約為1.2×1013～3.6×1016立方米，海域范圍內天然氣水合物的資源總量超過6.8×1018立方米。

從目前天然氣水合物的開采來看，在探測、基礎研究和先導鉆探試驗等諸多方面美國、日本已處于世界領先地位，已成為規則的制定者。但是近些年來，隨著我國對于“可燃冰”的研究的逐步開展，在許多領域已經取得了長足的進步。

參考文獻：

[1] 王彥瑞，曾樹兵，嚴雪蓮，高秀敏.水合物在海洋天然氣運輸中應用探討[J].度海洋工程學術會議，2009：413-418

[2] 趙生才.天然氣水合物：極具發展前景的新型能源[J].《科學新聞》， 2000（30）：5-5

[3] TimothyS.Collett， 唐紅，趙洪才.天然氣水合物的能源潛力[J].《國外油氣地質信息》， 2004（1）：20-32

[4] 楊木壯， 金慶煥. 我國海洋能源礦產資源潛力與開發利用策略 [J]. 海洋地質、礦產資源與環境學術研討會， 2006

[5] 崔青， 李蕾， 龐元平. 天然氣水合物研究及開發進展 [J]. 《礦產綜合利用》， 2012（2）：7-9

[6] 張波， 陳晨. 我國南海石油天然氣資源特點及開發利用對策[J]. 《特種油氣藏》， 2004，11（6）：5-8