天然氣水合物是由天然氣與水在低溫高壓條件下形成的類冰狀固體化合物,因其外貌極像冰雪,點(diǎn)火即燃,俗稱“可燃冰”。
天然氣水合物是一種規(guī)模巨大的新型潛在能源,其有機(jī)碳含量是全球煤炭、石油和天然氣等化石能源總和的兩倍。部分學(xué)者預(yù)測(cè),如能實(shí)現(xiàn)商業(yè)性生產(chǎn),按目前的能源消費(fèi)水平可滿足人類使用數(shù)百年甚至上千年,因而具有極大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
同時(shí),天然氣水合物是一種環(huán)保低碳的清潔能源,但由于其分解釋放的甲烷是重要的溫室氣體,并有可能誘發(fā)海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害,其環(huán)境效應(yīng)突出。天然氣水合物已經(jīng)成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。
天然氣水合物主要產(chǎn)于海底沉積物和陸地凍土區(qū)中,其中海底水合物多產(chǎn)于水深300米-3000米的海底,且在海底以下0-1500米的沉積物中產(chǎn)出;陸域水合物多產(chǎn)于陸上凍土區(qū),尤其是南北兩極凍土區(qū)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全球已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物產(chǎn)地或礦點(diǎn)157處(也有統(tǒng)計(jì)達(dá)230處),其中陸地凍土區(qū)10處,海底或湖底水合物147處。這些產(chǎn)地中采獲水合物實(shí)物樣品的有44處,其余均是依據(jù)地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)等資料推斷的。
中國(guó)自2009年對(duì)南海西沙海槽實(shí)施首次天然氣水合物探索性調(diào)查以來(lái),經(jīng)15年的努力,先后在南海有關(guān)海域(2007年、2013年)和青海祁連山(2008年)鉆獲天然氣水合物樣品,并在其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)與水合物有關(guān)的一系列異常標(biāo)志,成為世界上少數(shù)幾個(gè)既有海底水合物也有陸域水合物的國(guó)家之一(美國(guó)、加拿大、俄羅斯)。
據(jù)初步測(cè)算,中國(guó)天然氣水合物遠(yuǎn)景資源量達(dá)1100億噸油當(dāng)量,其中海域800億噸、陸域300億噸。如2013年南海55平方公里內(nèi)鉆探控制的天然氣水合物儲(chǔ)量超過(guò)1000億立方米的天然氣,相當(dāng)于一個(gè)特大型常規(guī)天然氣田,顯示出巨大的能源潛力和開發(fā)利用前景。
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,環(huán)境保護(hù)意識(shí)增強(qiáng),人類社會(huì)的能源結(jié)構(gòu)將向潔凈能源比例不斷增加的方向轉(zhuǎn)化,煤炭、石油所占份額將逐漸減小,天然氣份額逐漸加大。專家預(yù)測(cè),2050年前后,天然氣將成為主要能源,但國(guó)際能源署(2013年)預(yù)測(cè),按現(xiàn)有的開采量計(jì)算,全球現(xiàn)有的天然氣(含非常規(guī)天然氣)儲(chǔ)量?jī)H可開采61年。
天然氣水合物具有分布廣、埋深淺、資源量大、能量密度高、燃燒后幾乎不產(chǎn)生污染物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),是未來(lái)理想的清潔能源,也是常規(guī)油氣的主要接替者。
天然氣水合物究竟何時(shí)才能商業(yè)化開發(fā)利用?學(xué)者們?cè)髁瞬煌念A(yù)測(cè),以前普遍認(rèn)為2015年前后能實(shí)現(xiàn)陸上水合物的商業(yè)化開發(fā),2030年前后有望實(shí)現(xiàn)海底水合物的商業(yè)化開發(fā)。美國(guó)、俄羅斯、加拿大等因常規(guī)油氣充足或頁(yè)巖氣開發(fā)等原因,暫時(shí)放緩了水合物勘查開發(fā)步伐,只有日本、韓國(guó)、印度等能源短缺國(guó)家繼續(xù)加快天然氣水合物勘查開發(fā)進(jìn)程。綜合近期的試采進(jìn)程和發(fā)展趨勢(shì),我們預(yù)測(cè),2020年前后有可能實(shí)現(xiàn)凍土水合物的商業(yè)性開發(fā),2030年前后有望實(shí)現(xiàn)海底水合物的商業(yè)性開發(fā)。
中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織實(shí)施的“中國(guó)天然氣水合物勘查開發(fā)中長(zhǎng)期規(guī)劃(2010-2030)研究”項(xiàng)目,在系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外天然氣水合物勘查開發(fā)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,通過(guò)剖析不同國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略與路徑,結(jié)合中國(guó)實(shí)際情況,圍繞與國(guó)際同步實(shí)現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)化開發(fā)的目標(biāo),制定了天然氣水合物資源勘查、開發(fā)、環(huán)境評(píng)價(jià)及防治、技術(shù)裝備和綜合研究路線圖,明確了關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
同時(shí),首次從全產(chǎn)業(yè)鏈角度出發(fā)認(rèn)為天然氣水合物資源勘查開發(fā)不僅要技術(shù)創(chuàng)新,而且要制度創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新、體系創(chuàng)新、政策創(chuàng)新。根據(jù)中國(guó)實(shí)情,參照中國(guó)其他行業(yè)和有關(guān)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),提出了中國(guó)天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化所需的產(chǎn)業(yè)、人才、財(cái)政、稅務(wù)、金融、法律、土地、海洋、外交、生態(tài)、環(huán)保、安全、能源、裝備、準(zhǔn)入資質(zhì)等十余項(xiàng)政策建議。2017年,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局將組織實(shí)施海域天然氣水合物試采。
筆者相信,中國(guó)有能力與世界先進(jìn)國(guó)家同步實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的商業(yè)性開發(fā),使這一規(guī)模巨大的潛在能源變成實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)實(shí)能源,并將在中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中不斷增加所占份額,最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。