“石油終結(jié)者”可燃冰到底有多神奇

“我國首次海域可燃冰試采成功”消息成為近日最受關(guān)注焦點(diǎn)?！氨痹趺磿?huì)燃燒？它到底是什么？如何被發(fā)現(xiàn)？據(jù)報(bào)道，可燃冰確實(shí)很厲害，如果一輛汽車加100升天然氣跑300公里，那么加入相同體積的可燃冰，它就能跑5萬公里。

“我國首次海域可燃冰試采成功”的消息成為這兩天最受關(guān)注的焦點(diǎn)?！氨痹趺磿?huì)燃燒？它到底是什么？長得啥樣？有哪些用？是如何被發(fā)現(xiàn)的？又為何面世數(shù)十年仍沒能大規(guī)模使用？

這次可燃冰試采成功是我國首次、也是世界第一次成功實(shí)現(xiàn)資源量全球占比90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開采。圖為“藍(lán)鯨一號(hào)”鉆探平臺(tái)在南海試采

100升就能讓汽車跑5萬公里

可燃冰能量密度非常高。同等條件下，它燃燒產(chǎn)生的能量比煤、石油、天然氣要多出數(shù)十倍。事實(shí)上，1立方米可燃冰可分解釋放出160立方米以上的天然氣。由于能量密度大，如果一輛使用天然氣為燃料的汽車，一次加100升天然氣能跑300公里的話，那么加入相同體積的可燃冰，這輛車就能跑5萬公里。

由于可燃冰是天然氣和水的化合物，燃燒后僅會(huì)產(chǎn)生少量的二氧化碳和水，與煤、石油等傳統(tǒng)化石能源產(chǎn)生大量污染相比，是真正的綠色能源，被譽(yù)為“21世紀(jì)最具商業(yè)開發(fā)前景的綠色清潔戰(zhàn)略能源”。

可燃冰的形成必須具備四個(gè)條件：一是溫度，生成可燃冰的溫度不能太高，也不能太低，適宜溫度是0-10℃之間，最高限是20℃；二是壓力，形成可燃冰需要足夠的壓力，但也不能太大，在0℃時(shí)，30個(gè)大氣壓以上就可；三是氣源，“巧婦難為無米之炊”，豐富的天然氣是可燃冰的重要組成部分；四是適量的水，這也是形成可燃冰不可或缺的成分。

因此，目前發(fā)現(xiàn)的可燃冰資源主要分布在海底0-1500米深的大陸架以及北極等永久凍土地區(qū)。而海底可燃冰的分布范圍要比陸地大很多，據(jù)科學(xué)家大致估計(jì)，可燃冰分布的陸海比例為1:100，大約27%的陸地，包括極地冰川凍土帶和冰雪高山凍結(jié)巖，以及90%的大洋水域是可燃冰的潛在區(qū)。陸地可燃冰分布較少是因?yàn)槌擞谰脙鐾翆?，其他地方很少像海底一樣具備可燃冰形成的條件，而在海底300-500米的沉積物中都可能具備。

可燃冰儲(chǔ)量巨大。在全球范圍內(nèi)，可燃冰已探明儲(chǔ)量是現(xiàn)有天然氣、石油儲(chǔ)量的兩倍，足夠人類使用1000年，因此它被很多人視為未來能源之星。

在我國，可燃冰資源十分豐富，主要分布在南海、東海海域，以及青藏高原、東北的凍土區(qū)。據(jù)粗略估計(jì)，僅南海北部陸坡的可燃冰資源就達(dá)到186億噸油當(dāng)量，相當(dāng)于南海深水勘探已探明油氣儲(chǔ)量的6倍，達(dá)到我國陸上石油資源總量的50%。

通過勘查，2016年在我國海域已圈定了6個(gè)可燃冰成礦遠(yuǎn)景區(qū)，在青南藏北已優(yōu)選了9個(gè)有利區(qū)塊，預(yù)計(jì)我國可燃冰遠(yuǎn)景資源量超過1000億噸油當(dāng)量，潛力巨大。

歷時(shí)近十年發(fā)現(xiàn)“可燃冰”

我國最早近距離接觸可燃冰的科學(xué)家是地質(zhì)學(xué)家姚伯初。1982年，他受美國一個(gè)科研項(xiàng)目組的邀請(qǐng)前往考察時(shí)，了解到了可燃冰，回國后于1985年發(fā)表了中國第一篇與可燃冰相關(guān)的論文。1998年，國土資源部發(fā)出了國土資源大調(diào)查的號(hào)召。借著這股“東風(fēng)”，地質(zhì)學(xué)家張光學(xué)執(zhí)筆寫下了中國第一份可燃冰項(xiàng)目建議書，很快得到批復(fù)。

在2000年，就有報(bào)道稱，我國南海、東海等海域發(fā)現(xiàn)大量“可燃冰”資源，初步估算其資源量相當(dāng)于我國陸地石油天然氣資源的一半。而在2002年，中國地質(zhì)調(diào)查局組織有關(guān)單位在我國南海海域某區(qū)首次開展天然氣水合物資源調(diào)查工作中發(fā)現(xiàn)：在采集的高分辨率多道地震剖面上，初步鑒別出在400多公里地震剖面上、面積為8000多平方公里的區(qū)域上存在有“可燃冰”氣藏的顯示標(biāo)志，顯示出了巨大的資源前景。另外，在我國的東海陸坡海域也有類似重大發(fā)現(xiàn)。

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，第一次過街行為中行人的平均速度高于第二次過街的平均速度，這一現(xiàn)象與行人博弈過程的心理特性及路段中的安全島等安全設(shè)施有聯(lián)系。博弈模型表明，行人的搶行行為會(huì)提高行人的過街速度，但是同時(shí)也會(huì)降低效益，降低安全性。因此，行人在進(jìn)行兩次穿越期間需要合理控制過街速度。

1999年，海上可燃冰前期調(diào)査開始實(shí)施，資金最早投向南海，探尋有“可燃冰”跡象的地球物理異常。時(shí)任廣州海洋地質(zhì)調(diào)査局總工程師的黃永樣，永遠(yuǎn)記得自己率船出海尋找可燃冰的事情：“有時(shí)候做夢(mèng)，都能夢(mèng)到海底白花花一片啊?！?/p>

2002年的出海結(jié)果，讓黃永樣很是興奮。在東沙海域某處，地質(zhì)人員對(duì)海底沉積物進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)分析，發(fā)現(xiàn)甲烷含量特別高。取樣管流出泥水，散發(fā)出臭雞蛋的味道，“這可能是甲烷分解后變成硫化氫的跡象”，“如果當(dāng)時(shí)有保壓取心那種裝置的話，沒準(zhǔn)就取到樣品了”。黃永樣說。但這個(gè)當(dāng)時(shí)在國際上已很成熟的技術(shù)，國內(nèi)依然是空白。

2003年再次出海，又有新發(fā)現(xiàn)。一天凌晨兩點(diǎn)多，黃永樣被急促的敲門聲驚醒，他被同事拽到電腦前，觀察攝像機(jī)拍到的影像：海底布滿了星星點(diǎn)點(diǎn)的白色物質(zhì)?？上У氖?，只是貝殼和菌類?！皼]有失望！貝殼和菌類是甲烷溢出冷泉處特有的生物，更加證明這里有可燃冰存在了?！秉S永樣很興奮。

2007年，歷史性的時(shí)刻即將到來，廣州局租借了一艘國際工程船準(zhǔn)備起航鉆探。那時(shí)，黃永樣已經(jīng)退休，不再出海。當(dāng)時(shí)的業(yè)界充滿了期盼。擔(dān)任本次勘探項(xiàng)目技術(shù)專家會(huì)主任的中國科學(xué)院院士李廷棟把這次鉆探比作“淮海戰(zhàn)役”，期待著“一炮打響”。2007年4月21日，6位中國科學(xué)家肩負(fù)著前所未有的使命，在人們期待的目光中上船了。他們將與9個(gè)國家的28位科學(xué)家合作，鉆取中國自己的可燃冰實(shí)物樣品。

5月1日，第一航次第一站位，這只不過是一次試探性的鉆探。一鉆下去，打上來的并沒有想象中的白花花的冰，而是一些泥巴狀的物質(zhì)。之后接下來兩鉆，是中外雙方各自選定的最好鉆位，但同樣是“顆粒無收”。一連三鉆下去都沒有打到“可燃冰”，人們有點(diǎn)坐不住了。

意想不到的是，就在大家商議第四鉆是不是要對(duì)既定順序進(jìn)行調(diào)整時(shí)，對(duì)第一鉆打上來的那些泥巴狀物質(zhì)的紅外檢測(cè)報(bào)告出來了，它們就是“可燃冰”！而且，那是一種在國際上還從來沒有發(fā)現(xiàn)過的均勻分散性的“可燃冰”類型。它的純度之高也屬罕見：天然氣含量達(dá)到100%，其中99.7%是甲烷，0.3%是乙烷，竟沒有一種成分是廢物。這標(biāo)志著，從論證開始?xì)v時(shí)近十年，中國終于成為繼美國、日本、印度之后第四個(gè)采到天然氣水合物實(shí)物樣品的國家。

有望讓哪些產(chǎn)業(yè)受益

盡管大規(guī)模利用可燃冰還需等待，但終會(huì)有到來的那一天，“屆時(shí)可能對(duì)整個(gè)人類都有巨大戰(zhàn)略意義。”袁嵐峰說。

我國《天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》已明確天然氣地位，力爭(zhēng)到2020年天然氣消費(fèi)占比提高到10%，可燃冰的開發(fā)將加大天然氣的供給，有望推動(dòng)我國非常規(guī)油氣的開發(fā)投資的增長。目前可燃冰開采商業(yè)化仍處在研究階段，且由于開采成本高，短期內(nèi)大規(guī)模開發(fā)可能性較低，對(duì)公司業(yè)績影響有限，但考慮到可燃冰儲(chǔ)量豐富，未來有改變?nèi)蚰茉垂┙o的可能性，長期來看相關(guān)上市公司或?qū)⒋蠓芤?。由于可燃冰主要分布在海底，未來海上油氣鉆采設(shè)備及服務(wù)廠商有望首先受益。

可燃冰儲(chǔ)量豐富，未來有望主導(dǎo)全球能源供給，但目前各國對(duì)可燃冰的賦存條件、形成機(jī)理和分布特征的研究，以及更進(jìn)一步經(jīng)濟(jì)性開采技術(shù)尚未成熟。中國原本計(jì)劃2030年才進(jìn)入商業(yè)化開采階段，但以目前進(jìn)程來看，無論是技術(shù)還是商業(yè)化進(jìn)程都已超預(yù)期。

（朱權(quán)利薦自《新華每日電訊》2017.5.21、《南京日?qǐng)?bào)》2017.5.20）