文|黄雨薇 重庆能源集团
对日益陷入能源危机的地球来说，可燃冰是大自然赐给人类神奇也是最后的天然能源。
近期，一条消息牵动世界：5月18日，中国南海神狐海域可燃冰试采实现连续稳定产气。
这条消息之所以牵动世界，不仅是因为此前世界上还没有国家实现在海域可燃冰试开采中获得连续稳定的产气，中国抢占了技术高地，实现了在可燃冰开发上的领跑；而且因为这次试采出的可燃冰甲烷含量高达99.5%，这为页岩气之后能源领域又一次革命提供了可能。
因此，中共中央和国务院在4月27日电贺天舟一号飞行任务圆满成功、5月5日电贺C919大型客机首飞成功之后，对海域可燃冰试采成功发电致贺。
可燃冰究竟是啥玩意儿
可燃冰，科学的名字叫天然气水合物。人类认识可燃冰，是从一次偶然开始的。20世纪30年代，前苏联在铺设一条通往欧洲的天然气管道时，经常出现管道堵塞的现象，剖开后才发现是一种酷似冰的东西堵住了管道。进一步研究发现，它是天然气在输送过程中，与水汽结合形成的固体化合物，有很强的燃烧力，因外形与冰相似，可以像固体酒精一样直接被点燃，故称为可燃冰。
科学家意识到，这种天然气在一定气压和温度条件下形成的物质，可能在自然界中存在，于是萌发了寻找它的冲动。70年代，科学家先后在世界各地的海洋和陆地的冻土层中找到了可燃冰，并且推算出它的储量。
天然气水合物的形成，大致有两条途径：一个是气候寒冷致使矿层温度下降，加上地层的高压力，使原来分散在地壳中的碳氢化合物和地壳中的水形成气—水结合的矿层。另一个是由于海洋里大量的生物和微生物死亡后留下的遗尸不断沉积到海底，很快分解成有机气体甲烷、乙烷，钻进海底结构疏松的沉积岩微孔，与水形成化合物。
可燃冰为啥引世界关注
时至今日，全球天然气水合物研发最为活跃的国家主要有中国、美国、日本、加拿大、韩国和印度。各国竞相投入巨资试采，竞争异常激烈。其中，美国、加拿大在陆地上进行过试采，但效果不理想。日本于2013年在其南海海槽进行了海上试采，但因出砂等技术问题失败。2017年4月日本在同一海域进行第二次试采，第一口试采井累计产气3.5万立方米，5月15日再次因出砂问题而中止产气。
与日本相比，我国海域主要属于粉砂型储层，这也是占全球90%以上比例的储藏类型。砂细导致渗透性更差，同时我国的可燃冰水深大、储层埋层浅，施工难度更大。但是我们却成功产气，这是重大的理论与技术突破，对全世界具有可参考和借鉴的价值。
据专家介绍，目前地球上已发现的天然气水合物主要分布在两类地区：一类是水深为300~4000米的海洋；另一类是高纬度大陆地区永久冻土带及水深100~250米的极地陆架海。自然界发现的天然气水合物，主要有层状、针状晶体、亚等晶轴状，颜色有琥珀色、淡黄色、白色、暗褐色等。
从全球来看，海洋中的天然气水合物占绝对优势。它们广泛分布于世界各大洋边缘海域的大陆坡、深水海台和盆地及一些内陆海。其主要分布地点在北半球，且以太平洋边缘海域最多，其次是大西洋。
目前已有超过40个国家开展了天然气水合物研究，世界上已发现了100多处其存在的实物样品和标志，其中海洋78处，永久冻土带38处，中国发现的3处为南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡。
地球上到底有多少可燃冰
全世界可燃冰究竟有多少储藏量？至今没有确切的答案。据保守估算，世界天然气水合物的含碳量是全球已知煤、石油和天然气总碳量的2倍。我国可燃冰资源主要分布在南海、东海海域，以及青藏高原、东北的冻土区。据粗略估计，我国可燃冰远景资源量超过1000亿吨油当量。仅南海北部陆坡的可燃冰资源就相当于南海深水勘探已探明油气储量的6倍，达到我国陆上石油资源总量的50%。美国能源部认为，仅美国南、北卡罗来纳州大西洋底的储备，就够美国人用100年。而日本地质调查的估计，周边海底埋藏的可燃冰相当于日本100年天然气的使用量。
美国地质调查局的科学家卡文顿曾预测，全球的冻土和海洋中，可燃冰的储量在3114万亿立方米到763亿亿立方米之间，但当时世界海洋中发现的可燃冰分布带只有57处。到2001年分布带增加到88处。中国可燃冰的储藏量，中国地质调查局的初步预测是，仅南海北部远景资源量可达上百亿吨油当量，相当于目前全世界一年的能源消费总量。
可燃冰的价值是非常惊人的。科学实验证明，1立方米纯净的可燃冰，能释放出164立方米的天然气。 中国此次发现的可燃冰，沉积层厚度达34米，气体中甲烷含量高达99.8%。无论是矿层厚度、水合物丰度，还是甲烷纯度，都超出世界上其他地区类似的发现。
有科学家表示，从理论上说，如果将目前估算的全球可燃冰都开采出来的话，可以供人类使用1000年以上。这种固态化合物，燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物，对日益陷入能源危机的地球来说，可燃冰是大自然赐给人类神奇也是最后的天然能源。
商业化开采还要等多久
然而，可燃冰何时能够实现大规模的商业化开采，还有待时日。
美国1998年把商业化开采的时间定为2015年。日本实现商业化开发的目标是2010年。但时至今日，全世界还没有国家实现可燃冰的商业化开采。中国相对谨慎，曾提出2010年至2015年试开采。中国近期在海域可燃冰试采实现连续稳定产气，也不意味着商业化开采马上就能实现。中国可燃冰专家张海表示，中国能在30年内实现可燃冰的商业化开发，是比较乐观的。
原因何在？就在于开采的高成本及技术难题至今未破解。
首先，可燃冰的开采成本极高。比如美国在墨西哥湾开展的海底可燃冰开采，用的是潜艇——在约540米深的海底，潜艇的机械臂直接抓取裸露在外的可燃冰，然后放入密封罐中，带回地面。租一艘潜艇，每天需要1.8万美元，这对科学考察来说不算贵，但用于商业就肯定不划算。
美国和日本披露，目前的可燃冰开采成本平均高达每立方米200美元，根据每立方米释放能量相当于164立方米天然气计算，其折合天然气的成本达到每立方米1美元以上。显然，可燃冰难于和天然气竞争。
其次，尽管我们已成功取得了可燃冰实物样品，但也只是在一个点上取得突破，还谈不上科学地认识天然气水合物形成机理和分布规律，许多科学问题还需要进一步研究和解决。
更重要的是，可燃冰开采是一把双刃剑，可能带给人类灾难。一个是开采可能带来地质灾害。可燃冰是海底沉积物的一种胶结物，它对沉积物的强度起关键的作用，使海底自然环境条件处于一种非常敏感的平衡之中，一旦天然气水合物的开发引起海底沉积物失去稳定，就有可能导致海底滑坡，带来毁灭性的灾难。
再一个是温室效应。甲烷的温室效应大约是二氧化碳的13倍。科学钻探实物样品，或局部地试开采时，水温、压力都维持在原有状态，对环境并无影响，一旦规模化开采，可燃冰在常温和常压环境下极易分解，就可能引起大规模的甲烷泄漏，不但导致海洋生物大量死亡，而且引起大气污染。
所以，可燃冰也是一种“烫手”的能源。
然而，可燃冰因具有分布广泛、矿藏规模大、能量密度高、清洁、埋藏浅等特点，是地球上尚未开发的最大未知能源库，是石油、天然气之后最佳的替代能源，因此被誉为21世纪最理想、最具商业开发前景的新型能源。惟其如此，可燃冰的商业化开发对于人类具有极大的诱惑力。（来源：《中国石化杂志》，2017年第6期。）
石油观察智库研究部长期招募兼职研究员，欢迎油气研究方向的专业人员加盟，同时欢迎各石油院校在校学生实习！简历中请详述研究方向和研究成果。
