CCS浙江分社 劉孟云

2013年3月12，日本資源能源廳宣布，“地球”號(hào)深海探測(cè)船當(dāng)天上午從愛(ài)知縣附近渥美半島近海開(kāi)采出“可燃冰”，這是全球首次成功在海底開(kāi)采出“可燃冰”，成為世界上首個(gè)掌握海底可燃冰采掘技術(shù)的國(guó)家。消息一出，“可燃冰”開(kāi)采再次成了熱門(mén)話題，這不僅顯示出日本在該領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先，而且必將刺激其他各國(guó)加速對(duì)“可燃冰”開(kāi)采的推進(jìn)力度。

綠色能源的開(kāi)采現(xiàn)狀

天然氣水合物（NGH），因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒，又被稱作“可燃冰”。它在一定溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等條件下，由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時(shí)組成的類冰的、非化學(xué)計(jì)量的、籠形結(jié)晶化合物。形成天然氣水合物的主要?dú)怏w為甲烷，對(duì)甲烷分子含量超過(guò)99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物。

“可燃冰”燃燒產(chǎn)生的能量比同等條件下煤、石油、天然氣產(chǎn)生的多得多，而且在燃燒以后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)驈U棄物，污染比煤、石油、天然氣等要小得多?？茖W(xué)家普遍認(rèn)為，作為一種新型環(huán)保能源，可燃冰有望替代石油等傳統(tǒng)能源成為未來(lái)的主要能源。

自從1810年首次在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)天然氣水合物以來(lái)，各國(guó)在探索開(kāi)發(fā)“可燃冰”的道路上就沒(méi)有停止腳步。迄今，世界上至少有30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)在進(jìn)行“可燃冰”的研究與調(diào)查勘探。其中，走在國(guó)際前列的日本已擁有七口鉆井，美國(guó)則從2000年起將“可燃冰”作為政府項(xiàng)目，與各大學(xué)和私營(yíng)公司合作，進(jìn)行勘測(cè)和實(shí)地研究。此外，加拿大、印度、韓國(guó)、挪威等國(guó)也紛紛開(kāi)始投入勘探項(xiàng)目。

我國(guó)從2002年正式啟動(dòng)的海域“可燃冰”資源調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)，目前已取得一系列成果，2007年首次在神狐海域鉆獲可燃冰實(shí)物樣品，證明南?？扇急Y源遠(yuǎn)景良好?！笆晃濉逼陂g，科技部863計(jì)劃設(shè)立了“海域可燃冰勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”重大項(xiàng)目，投入8000多萬(wàn)元資金，以國(guó)土資源部廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局為依托單位，聯(lián)合多所高校，針對(duì)“可燃冰”資源勘探所面臨的關(guān)鍵技術(shù)，并著眼于未來(lái)對(duì)這一新能源的開(kāi)發(fā)利用，組織聯(lián)合攻關(guān)，形成了一系列關(guān)鍵探測(cè)技術(shù)。目前，專題調(diào)查團(tuán)隊(duì)已圈出南海北部7個(gè)遠(yuǎn)景區(qū)，19個(gè)成礦區(qū)帶，僅神狐鉆探區(qū)內(nèi)11個(gè)“可燃冰”礦體，面積就達(dá)到約23平方千米，氣體資源量約為194億立方米，控制資源量達(dá)到41億噸油當(dāng)量。

“可燃冰”開(kāi)采前景

“可燃冰”是一種新型綠色能源，因?yàn)?立方米“可燃冰”可釋放出160～180立方米的天然氣，其能量密度是煤的10倍，燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤炭的一半，能有效地減少地球溫室效應(yīng)，而且其儲(chǔ)量巨大，現(xiàn)在探明的可燃冰儲(chǔ)量，分布面積就達(dá)4000萬(wàn)平方公里，占地球海洋總面積的1/4，比全世界煤炭、石油和天然氣加起來(lái)的儲(chǔ)量還要多幾倍，且在這些“可燃冰”層下面還可能蘊(yùn)藏著1.135×1020立方米的氣體。

但“可燃冰”勘探開(kāi)發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及眾多的學(xué)科，如海洋地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、鉆探工程、地質(zhì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和海洋環(huán)境等。開(kāi)采技術(shù)復(fù)雜，世界上至今還沒(méi)有完美的開(kāi)采方案，面臨的主要問(wèn)題包括：開(kāi)采不當(dāng)可能誘發(fā)海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；開(kāi)采中甲烷氣體大量泄漏于大氣中，造成的溫室效應(yīng)超過(guò)二氧化碳；極易破壞海底生態(tài)環(huán)境和成本高昂等。

被譽(yù)為21世紀(jì)最具有商業(yè)開(kāi)發(fā)前景的戰(zhàn)略資源，“可燃冰”的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)成為當(dāng)今世界科學(xué)研究的前沿之一，各國(guó)科學(xué)家們還是普遍認(rèn)為，作為一種新型環(huán)保能源，“可燃冰”有望成為石油等傳統(tǒng)能源的替代品，成為未來(lái)世界的主要能源，開(kāi)采難題將逐一突破。比如，日本研究人員對(duì)合成水合物研究發(fā)現(xiàn)，合成水合物在－15℃的溫度和大氣壓下保持穩(wěn)定狀態(tài)，科學(xué)家們正在從事相關(guān)的改進(jìn)研究，以使“可燃冰”可以在低壓和0℃～30℃的溫度條件下保持穩(wěn)定狀態(tài)，這樣“可燃冰”的存儲(chǔ)問(wèn)題就基本可以解決。

船舶與海洋工程發(fā)展新動(dòng)力

隨著“可燃冰”的海底開(kāi)采技術(shù)及“可燃冰”運(yùn)輸船的傳輸技術(shù)等問(wèn)題得以突破，其大規(guī)模的商業(yè)化將成為現(xiàn)實(shí)，屆時(shí)將為海洋工程勘探裝備、船舶制造帶來(lái)潛在的市場(chǎng)機(jī)遇。

運(yùn)力優(yōu)勢(shì)，據(jù)東京燃?xì)夤竞腿肮こ坦镜膶＜夜烙?jì)，地球表面的“可燃冰”儲(chǔ)量高達(dá)400萬(wàn)億立方米。隨著“可燃冰”儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的攻克，就可以用類似于溫度可控的貨船來(lái)運(yùn)輸。通過(guò)計(jì)算人們發(fā)現(xiàn)，如將現(xiàn)有儲(chǔ)量的“可燃冰”用17萬(wàn)噸的貨船一次性全部運(yùn)輸?shù)脑挘擃愗洿男枨罅繉⑦_(dá)22.4億艘。

運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)，與LNG相比，“可燃冰”所攜帶的天然氣要少得多，1立方米LNG含天然氣600立方米，而1立方米的“可燃冰”的含氣體量?jī)H有164立方米。但與LNG要在－163℃的條件下才能運(yùn)輸相比，在標(biāo)準(zhǔn)氣壓環(huán)境下以凍結(jié)的小球形式存在“可燃冰”的運(yùn)輸要求要寬松得多，運(yùn)輸成本要比LNG運(yùn)輸成本少25%。目前，一艘LNG船最少要耗資2.05億美金，而日本研究人員估計(jì)，僅用約7000萬(wàn)美元就可以建造一艘10萬(wàn)噸的類似于冷凍散貨船的可運(yùn)輸“可燃冰”的船舶。無(wú)疑“可燃冰”運(yùn)輸將給船舶制造業(yè)、航運(yùn)業(yè)帶來(lái)良好的機(jī)遇。

目前，“可燃冰”的開(kāi)采在鉆探、轉(zhuǎn)換和保存技術(shù)方面還在探索之中，距離商業(yè)應(yīng)用還有一定的距離。但是，應(yīng)該積極關(guān)注加強(qiáng)鉆探、轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的前瞻性研究，大力開(kāi)發(fā)與之配套的船舶和海洋工程，這將是造船業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個(gè)非常有前景的契機(jī)，將給造船業(yè)和航運(yùn)業(yè)帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。