可燃冰开采走出一小步规模化应用待检验

原标题：可燃冰开采走出一小步规模化应用待检验

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中国经济导报记者|郭丁源

技术上要踏踏实实地不断创新，取得开采量领先并不是终点，如何把新技术成功地应用并稳定推广才是下一步规模化的课题。

我国是能源大国，却属于“贫油少气”，不断提升能源使用效率的同时，对新能源的深化开发利用也一直在紧锣密鼓地进行。日前，国土资源部中国地质调查局在南海宣布，我国成功在南海完成一种超级能源的试验开采工作，由此我国成为世界首个实现稳定开采这种能源的国家。这种超级能源其实并不神秘，在很多年前就已频频出现在科普文章中，它就是天然气水合物，又称可燃冰。

“可燃冰稳定开采是值得自豪的。”国内可燃冰研究领军人物、中科院广州能源研究所天然气水合物研究中心原主任樊栓狮在接受中国经济导报记者采访时对开采成果非常肯定，“在开采量上超过了一直世界领先的日本，这个是意义重大的。”不过，他认为开采只是一小步，离规模化开发还尚早。“一次成功既有技术成熟的原因，也有一定偶然因素，稳定长期开发需要持续的开采试验，并检验新技术。”他表示，日本在2013年就开采过，这几年还在不断改进技术，可能明年会有一定应用规模产生。“要通过不断测试技术、成本控制来完善可燃冰的应用之路，步伐要稳健，既要争取每次成功，更要经得起失败。”

可燃冰潜力惊人

谈到能源，人们马上会想到的是能燃烧的煤、石油或天然气，很少会联想到晶莹剔透的“冰”也能当做燃料。令人惊讶的是，1立方米的可燃冰可释放出164立方米标准压力下的甲烷气，能源潜力惊人。已发现的可燃冰主要存在于北极的永久冻土区和海底、陆坡、陆基及海沟中。樊栓狮表示：“我国的可燃冰主要分布在南海海域，另外，青藏高原冻土带及东北冻土带均有发现。”

美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出可燃冰，据测算，中国可燃冰资源储存量约相当于1000亿吨石油，其中，南海可燃冰的资源量为700多亿吨油当量，约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的1/2。在中国石油大学（北京）化工学院教授、中国石油水合物研究室主任陈光进看来，“相比较页岩气、煤层气等其他非常规气，可燃冰开发难度要大。但它的优势在于多，它的储量相当于现在全球已经探明的煤炭、石油、天然气等常规化石能源碳总量的两倍。”

因此，开采可燃冰意义重大。据了解，中国的可燃冰试开采现场位于南海北部神狐海域，距香港约285公里，采气点位于水深1266米海底以下200米的海床中。自5月10日正式出气至18日，已累计产出超12万立方米，甲烷含量高达99.5%的天然气。此次试开采同时达到了日均产气1万方以上以及连续一周不间断的国际公认指标，“这不仅表明我国可燃冰勘查和开发的核心技术得到验证，也标志着中国在这一领域的综合实力达到世界顶尖水平。”陈光进说。

一路艰辛终成果

可燃冰因绝大部分埋藏于海底，所以开采难度十分巨大，中国并不是第一个进行可燃冰试开采的国家。近年来，日本、加拿大等国都在加紧对这种未来能源进行试开采尝试，但都因种种原因未能实现或未达到连续产气的预定目标。

2013年日本曾尝试进行过海域可燃冰的试开采工作，虽然成功出气，但6天之后，由于泥沙堵住了钻井通道，试采被迫停止。樊栓狮分析：“日本当时并没有解决除沙的问题，技术上从那次之后一直在不断改进。”今年5月6日日本重新开始了第二次尝试，并于当日再次成功产气。但这次尝试很快被迫中断，原因同样是钻井通道一直有泥沙灌入，不断在干扰开采工作。据介绍，日本最终在6天的时间里从可燃冰中提取了12万方的天然气。

那么中国是通过什么手段成功连续开采出可燃冰的呢？中石化胜利油田采油院有关人士指出，开采可燃冰是利用“降压法”，即将海底原本稳定的压力降低，从而打破了可燃冰储层的成藏条件，之后再将分散在类似海绵空隙中一样的可燃冰聚集，利用我国自主研发的一套水、沙、气分离核心技术最终将天然气取出。

与日本试采的可燃冰矿相比，我国海域主要属于泥质粉砂型储层，这也是占全球90%以上比例的储藏类型。砂细导致渗透率更差，同时我国的可燃冰水深大、储层埋层浅，施工难度更大。因为没有及时参加马里克计划（2002年极地开采可燃冰计划）和“热冰”项目，又遭受技术封锁，中国在这方面曾与世界先进水平有一定差距。“早在2003年，由于不能确定南海可燃冰的资源量，国家没有及时启动开采项目，只是2007年启动了‘863’计划项目‘天然气水合物开采试验平台’。”樊栓狮对中国经济导报记者表示，我国的突破，对于全世界而言更具有可参考和借鉴的价值。

我国正式进入可燃冰实操的历史并不长。2013年12月17日，国土资源部召开2013年海域可燃冰勘探成果新闻发布会，宣布我国珠江口盆地东部海域首次探获高纯度新类型可燃冰。2007年我国实施钻探取样，首次成功获取可燃冰实物样品。2014年，我国南海可燃冰富集规律与开采基础研究通过验收，建立起我国南海可燃冰基础研究的系统理论。2017年5月18日，国土资源部中国地质调查局就在南海宣布，正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功。

令人感慨的是，2013年当日本首次开采可燃冰时，曾经众多中外媒体担心“中国可燃冰研究开发已落后日本十余年”。而今天中国之所以宣称世界领先，是因为不仅实现了日均稳定产气超过1万方（最高日产达3.5万方），而且已经持续超过一周连续产气，总共更是已经产出12万方的可燃冰，打破了既有记录。

规模化实际应用还有多远

中国经济导报记者早在2014年初就采访过可燃冰的实际应用情况，当时专家大多表示“我国可燃冰开发目前仍处于调查实验阶段，没有稳定的开采基地及产量，经济性仍需要深度挖掘。短短4年间，中国在可燃冰开采上发力，已经取得了效果。

多位业内人士的共识是可燃冰勘探开发的3个原则应为：技术切实可行、经济有利可图、环境不能有害。樊栓狮表示，目前有两种方法适用于开采可燃冰：一是集成法，也就是用传统海上开采油气的方法，即将可燃冰在海底分解为气体，然后开采到海平面；二是固态开采，即将可燃冰以固体形态输送到海底面，采用固-液-气三相输送技术，将固态可燃冰输送到海面，然后利用海面的高温海水对可燃冰进行分解、收集并通过管道输送，这是效率高的方法。但是技术上面临海底沉积物处理难，防堵技术不成熟等制约，固态开采目前还难以推行。

缺少成熟可靠的贮存运输方法是可燃冰开采面临的另一个难题，这会导致其成本较为昂贵。资料显示，可燃冰在常压下不能稳定存在，温度超过20摄氏度就会分解，目前还只有实验中的运输手段。“开采可燃冰时环保问题也需要考虑，甲烷虽然无毒，但溶解在水中会消耗氧气，对附近水体生物和植物存活不利。”陈光进说，“更重要的问题是海底开采后可能会破坏水合物的胶接效应，以至于造成海底滑坡和地质灾害，因为海底的可燃冰埋藏层都在20~30米以下，开采对冻土层有损害。”

客观地看，可燃冰最大的经济性就是它的巨大储量，但问题是，7万亿立方米的甲烷水合物有多少是可开采的，开采的经济价值是难以预测的。樊栓狮认为，“目前可燃冰可以分为易于开采的和不易开采的，前者大约占总量的万分之一到千分之一。但易于开采中的一小部分都顶得上现在已经开出的非常规天然气的总量！”陈光进则表示，“目前实验可燃冰开采跟产出的比例不高，倍增率太低，但技术手段成熟后的运营成本应比常规气高一点点，这不应该成为开发的门槛。”

陈光进表示，我国在陆域可燃冰开采上，仅是在青海省陆地冻土带刚钻了几个孔，还属于“一孔之见”，很难评估储量，但青海地区、漠河地区、羌塘盆地等是陆域“可燃冰”也是储藏条件最好的地区，储量预期巨大。“技术上要踏踏实实地不断创新，取得开采量领先并不是终点，如何把新技术成功地应用并稳定推广才是下一步规模化的课题。”樊栓狮强调。

延伸阅读

解密可燃冰

自20世纪60年代以来，人们陆续在冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的、白色的、外形像冰的固体物质，这就是可作为优质能源的可燃冰。资料显示，可燃冰是水和天然气（主要成分为甲烷）在中高压和低温条件下混合时产生的晶体物质，它在自然界分布非常广泛，海底以下0~1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都有可能存在。资料显示，地球海底天然可燃冰的蕴藏量约为7万亿立方米，相当于目前世界年能源消费量的200倍。从中国的统计数据看，南海地区预计有680亿吨油当量的可燃冰，青海地区也有350亿吨标准油当量的可燃冰。

理论上，1立方米的可燃冰可释放出164立方米的甲烷气和0.8立方米的水。因此，我国首先在可燃冰开采上实现量的突破，就为其巨大的能源潜力打开了一扇大门。并且，可燃冰燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，不会像煤炭和石油产品燃烧时释放出粉尘、硫化物、氮氧化物等环境污染物，是一种理想的清洁能源。