揭秘可燃冰：民用化征程中還有一些障礙需要克服

18日，中國宣布對南?？扇急嚥蓪?shí)現連續187個(gè)小時(shí)穩定產(chǎn)氣，這是全球首次對資源量占全球90%以上、開(kāi)發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型儲層可燃冰成功試采，引發(fā)世界各國高度關(guān)注和積極評價(jià)。

最近可燃冰成了熱點(diǎn)“新聞人物”，那么到底什么是可燃冰？有哪些價(jià)值？勘探開(kāi)采有哪些難點(diǎn)？什么時(shí)候我們日常生活中才能用上可燃冰？新華社記者專(zhuān)訪(fǎng)了國際歐亞科學(xué)院院士、青島國家海洋科學(xué)研究中心主任李乃勝。

記者：到底什么是可燃冰？它是怎么形成的？

李乃勝：一句話(huà)，可燃冰是天然氣水合物，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類(lèi)冰狀的結晶物質(zhì)。因其外觀(guān)像冰一樣且遇火即可燃燒，所以又被稱(chēng)作“可燃冰”、“固體瓦斯”或“氣冰”。

詳細點(diǎn)說(shuō)，地層或海洋深處的大量有機質(zhì)在缺氧環(huán)境中，厭氣性細菌把有機質(zhì)分解，最后形成石油和天然氣。其中，許多天然氣又被包進(jìn)水分子中，和水可以在溫度2至5攝氏度內結晶，這個(gè)結晶就是“可燃冰”。

“可燃冰”外表上看它像冰，從微觀(guān)上看其分子結構就像一個(gè)一個(gè)“籠子”，由若干水分子組成一個(gè)“籠子”，每個(gè)籠子里“關(guān)”一個(gè)氣體分子。

可燃冰在海洋和陸地上都存在，目前人類(lèi)探明的可燃冰主要分布在海底和陸地的永久凍土帶。要形成可燃冰，需要三個(gè)基本條件：原材料、溫度和壓力。首先溫度不能太高，最高限是20℃左右，再高就分解了；第二壓力要夠，但也不能太大，零度時(shí)，30個(gè)大氣壓以上它就可能生成；第三，地底要有氣源，也就是天然氣。

記者：可燃冰的全球儲量如何？

李乃勝：粗略的估計，全球約有三分之一的陸地和三分之一的海底地區，具備形成天然氣水合物的地質(zhì)條件。已有發(fā)現顯示，海洋可燃冰資源主要分布在北半球，且太平洋(4.000, -0.06, -1.48%)邊緣海域資源最為豐富，其次是大西洋。

初步估計，可燃冰的儲量比地球上現在已知的石油總儲量要大上幾百倍。有數據說(shuō)，全球可燃冰的資源量約為2100萬(wàn)億立方米，大約可供人類(lèi)使用1000年左右。

我國可燃冰資源十分豐富，主要分布在南海和東海海域、青藏高原凍土帶等區域，地質(zhì)資源量約為1000億噸油當量，是目前我國資源最豐富的清潔能源之一，具有大規模發(fā)展潛力。

記者：可燃冰與其他能源相比，有哪些特點(diǎn)？

李乃勝：可燃冰有兩大傳統能源不具備的優(yōu)勢。

一是能效高，燒得快。由于天然氣含量占可燃冰體積的80%至99%，比常規天然氣的純凈度平均高約10個(gè)百分點(diǎn)。1立方米的可燃冰可分解出164立方米甲烷氣體，同等條件下可燃冰燃燒產(chǎn)生的能量比煤和石油要高出數十倍，這是傳統能源遠遠達不到的標準。

二是非常環(huán)保，燒的好。和煤比起來(lái)，可燃冰沒(méi)有粉塵污染，和石油比起來(lái)沒(méi)有毒氣污染，甚至和傳統天然氣比起來(lái)沒(méi)有其他雜質(zhì)污染。具體來(lái)說(shuō)，與等熱值煤炭相比，每千立方米氣可分別減排二氧化碳、二氧化硫約4.33噸和0.0483噸，且基本不含鉛塵、硫化物以及PM2.5等有害物質(zhì)，是非常干凈的能源。

記者：可燃冰勘探開(kāi)采的難點(diǎn)在什么地方？

李乃勝：可燃冰雖然好用易用，但卻很難得到。

我們以海底可燃冰為例說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。天然氣水合物的傳統開(kāi)采方法主要是降壓法，近年來(lái)還提出了固態(tài)開(kāi)采法和混合泥漿開(kāi)采法等方法，但那個(gè)方法都不簡(jiǎn)單。

首先，可燃冰存在的地質(zhì)條件比較脆弱，開(kāi)采時(shí)密封性要求高，稍有不慎，會(huì )造成海底滑坡事故，對開(kāi)采的機械和所采的礦藏造成雙重傷害；開(kāi)采工具需要克服海水的壓力送下去，需要選用專(zhuān)用的抗腐蝕材料，制造技術(shù)要求很高。

開(kāi)采對溫度也有要求，否則可燃冰就都揮發(fā)了，前功盡棄。尤其在我國南海等亞熱帶、熱帶海域開(kāi)采可燃冰，需要把機組冷凍然后工作，這就要求精確地研究投入產(chǎn)出比。開(kāi)采出來(lái)后可燃冰需要在低溫高壓的條件下保存和運輸，這里面也牽涉到特種船舶的匹配制造等一系列問(wèn)題。

記者：什么時(shí)候我們的生活中才能用上可燃冰？為了早日用上這么好的資源，我們應該做什么？

李乃勝：20世紀80年代初起，世界各主要資源國都將可燃冰開(kāi)發(fā)列入國家發(fā)展戰略，在近些年全球新一輪的可燃冰勘查開(kāi)采熱潮中，美、日、印、德等國紛紛將可燃冰資源勘查和開(kāi)發(fā)利用納入其國家能源中長(cháng)期發(fā)展規劃，并編制了詳細的發(fā)展路線(xiàn)圖。

我國可燃冰資源勘查也在努力追趕。今年5月18日，我國宣布在南海試采可燃冰實(shí)現連續187小時(shí)穩定產(chǎn)氣，這是全球首次對開(kāi)發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型儲層可燃冰成功試采，引發(fā)世界各國高度關(guān)注和積極評價(jià)。

以中國這次重大突破為標志，可燃冰開(kāi)采已經(jīng)達到了“技術(shù)上可行”階段，但在實(shí)現“經(jīng)濟上可行”，即民用化、商業(yè)化的征程中還有一些障礙需要克服。主要是如何進(jìn)一步降低開(kāi)采和運輸成本、降低對礦藏周邊環(huán)境影響等。

在未來(lái)可燃冰開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要進(jìn)一步確立可燃冰資源在我國能源戰略中的地位，優(yōu)先編制可燃冰開(kāi)發(fā)中長(cháng)期規劃；汲取發(fā)達國家先進(jìn)經(jīng)驗，瞄準世界一流水平，建立健全開(kāi)采的技術(shù)標準和技術(shù)體系，增強核心技術(shù)自主研發(fā)能力。

同時(shí)，要對可燃冰開(kāi)采可能誘發(fā)的氣候、地質(zhì)及生物影響進(jìn)行深入研究，提出應對方案；深化基礎研究，摸清成礦原理，建立符合我國國土實(shí)際的理論模型，提升我國相關(guān)研究的國際地位。