黃露露　陳波濤

2017年5月18日，我國在南海北部神狐海域進行的可燃冰試采獲得成功，這標志著中國成為全球第一個在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國家。在傳統(tǒng)化石能源日益枯竭的今天，可燃冰的成功試采對于緩解能源危機具有重要的意義。我國在此次試采中實現(xiàn)了多項關鍵技術的完善與自主創(chuàng)新，但這是否意味著很快我們就可以大規(guī)模使用可燃冰來代替石油、煤炭等傳統(tǒng)能源了呢？

可燃冰，也稱為天然氣水合物，是一種固體結晶物質(zhì)。其微觀結構是一個個由水分子構成的“籠子”，每個“籠子”里“關”著一個甲烷分子。它外形似冰，但只需稍微被火烤一會兒就能燃燒，釋放出大量的能量。

可燃冰要在低溫高壓的環(huán)境下才能形成。海底極大的壓強和低溫為可燃冰的形成創(chuàng)造了條件，在0℃、30個大氣壓下，海洋生物碳循環(huán)產(chǎn)生的天然氣和水就能形成可燃冰，因此它在海洋和一些內(nèi)陸湖泊的深處分布廣泛。此外，可燃冰在海島斜坡帶、大陸與海洋邊緣帶、極地大陸架及陸地凍土帶也有分布。我國可燃冰主要分布在南海和東海海域、青藏高原和東北凍土帶。

可燃冰是一種在地球上儲量巨大的清潔能源，很多國家都已經(jīng)對它展開研究，并且打算持續(xù)穩(wěn)定地開采。從可燃冰的化學成分和形成條件來看，開采時只需升溫減壓，就可以釋放出大量甲烷氣體和水。但是真的有這么簡單嗎？

2013年，日本科學家利用深海探測船，在約1000米深的海底采用降壓法降低地層壓力，將可燃冰分解為水和甲烷氣體，并將甲烷氣提取出來。由于可燃冰覆蓋在海底淺層，和海底泥沙混合在一起，開采可燃冰的同時還要排除泥沙，結果開采過程中泥沙堵住鉆井通道，日本的科研團隊被迫中止了開采計劃。

可燃冰的開采還是一道世界性難題?？扇急枪虘B(tài)，從地下或深海開采固體十分困難，需要考慮管道堵塞、傳輸時周圍環(huán)境改變而造成氣體泄漏等復雜的問題。可燃冰開采平臺在深海極端條件下的工作穩(wěn)定性也成為能否持續(xù)開采的關鍵因素。全球海底可燃冰中甲烷總量巨大，在開采和輸送過程中如果稍有不慎，讓甲烷氣體直接進入大氣，不僅會加速全球變暖的進程，而且會給全球氣候及海洋生態(tài)環(huán)境帶來難以想象的災難。

可燃冰仿佛是一只沉睡的巨獸，只有強大的科學技術才能“喚醒”它為人類服務。

我國對可燃冰的研究起步較晚，但是我國科學家在這一領域探索的步伐卻十分迅捷。本次南海可燃冰試采，連續(xù)產(chǎn)氣超過一周，累計產(chǎn)氣12萬立方米，就是世界首次成功實現(xiàn)對難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物的安全可控開采，這其中蘊含著中國技術的跨越式進步。

開采可燃冰時，將開采固體變?yōu)殚_采氣體這一過程十分關鍵。此次中國在可燃冰試采中取得突破，就是因為將該過程中涉及到的防砂、儲層改造、鉆井和勘探等多方面的技術進行了革新。其中，儲層改造采用降壓法，即將海底原本穩(wěn)定的壓力降低，破壞可燃冰儲層在海底的儲藏條件，再借助自主研發(fā)的一套水、砂、氣分離技術將天然氣成功取出，同時整個過程都保持可控，避免海底甲烷泄漏。

可燃冰中的天然氣被提取出來后，該如何儲存？這是困擾開采人員的又一個技術難題。

如果是在開采平臺上儲存，就需要將氣態(tài)的可燃物加壓進行液化。可燃冰大多分布于海洋水深1000米到3000米海域范圍內(nèi)，這樣的海洋深度意味著開采點離海岸線的距離不會太近。如何將氣態(tài)甲烷轉(zhuǎn)化為液態(tài)，是采用人工加壓還是遠程操控？

采用人工加壓意味著操作人員需要生活在開采平臺上，這將會產(chǎn)生很多不安全因素；采用遠程操控，就需要加大技術上的投入。

采集到的天然氣又該如何運輸呢？目前常用的方法有海上的貨輪運輸與鋪設海底輸氣管道運輸。

由于開采點距離海岸線較遠，無論采用貨輪還是輸氣管道，都屬于長距離運輸。海洋復雜的氣候條件給貨輪的運輸及海底管道的檢修都增加了難度。

可燃冰的成功試采，為我國進一步開發(fā)這種清潔能源提供了技術支撐。然而，存儲、運輸、大面積開采對海底生態(tài)環(huán)境造成的影響等因素也制約著可燃冰的開發(fā)。相信隨著開采項目中各個技術環(huán)節(jié)的進步與完善，可燃冰的大規(guī)模商業(yè)化開采將不再遙遠。endprint