張祺弢

2017年5月18日，央視新聞宣布：中國(guó)首次海域天然氣水合物（可燃冰）試采成功！這標(biāo)志著我國(guó)成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域可燃冰試開(kāi)采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國(guó)家。當(dāng)天中午，中共中央、國(guó)務(wù)院對(duì)海域天然氣水合物試采成功發(fā)去賀電。

一、中國(guó)率先批量開(kāi)發(fā)可燃冰

本次試開(kāi)采作業(yè)區(qū)位于珠海市東南320千米的神狐海域。3月28日第一口試開(kāi)采井開(kāi)鉆，5月10日下午14時(shí)52分點(diǎn)火成功，從水深1266米海底以下203—277米的天然氣水合物礦藏開(kāi)采出天然氣。到5月18日上午10時(shí)，連續(xù)產(chǎn)氣近8天，平均日產(chǎn)超過(guò)1.6萬(wàn)立方米，超額完成“日產(chǎn)萬(wàn)方、持續(xù)一周”的預(yù)定目標(biāo)。

“截止7月9日14時(shí)52分，我國(guó)南海天然氣水合物試開(kāi)采連續(xù)試氣點(diǎn)火60天，累計(jì)產(chǎn)氣量超過(guò)30萬(wàn)立方米，平均日產(chǎn)5000立方米以上，最高產(chǎn)量達(dá)3.5萬(wàn)立方米/天，甲烷含量最高達(dá)99.5%。獲取科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)647萬(wàn)組，為后續(xù)的科學(xué)研究積累了大量的翔實(shí)可靠的數(shù)據(jù)資料。”天然氣水合物試采現(xiàn)場(chǎng)指揮部指揮長(zhǎng)葉建良介紹。

這意味著我國(guó)“可燃冰”開(kāi)采取得了持續(xù)產(chǎn)氣時(shí)間最長(zhǎng)、產(chǎn)氣總量最大、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項(xiàng)重大突破性成果，創(chuàng)造了產(chǎn)氣時(shí)長(zhǎng)和總量的世界紀(jì)錄。

本次試開(kāi)采作業(yè)區(qū)位于珠海市東南320千米的神狐海域。3月28日第一口試開(kāi)采井開(kāi)鉆，5月10日下午14時(shí)52分點(diǎn)火成功，從水深1266米海底以下203—277米的天然氣水合物礦藏開(kāi)采出天然氣。到5月18日上午10時(shí)，連續(xù)產(chǎn)氣近8天，平均日產(chǎn)超過(guò)1.6萬(wàn)立方米，超額完成“日產(chǎn)萬(wàn)方、持續(xù)一周”的預(yù)定目標(biāo)。國(guó)土資源部部長(zhǎng)姜大明在現(xiàn)場(chǎng)宣布我國(guó)海域天然氣水合物首次試開(kāi)采成功。

這標(biāo)志著我國(guó)成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域可燃冰試開(kāi)采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國(guó)家。

二、可燃冰及其性質(zhì)

所謂“可燃冰”，實(shí)際上是一種天然氣水合物的新型礦物，它是在低溫、高壓條件下，由碳?xì)浠衔餁怏w與水分子組成的一種類(lèi)冰結(jié)晶化合物的固體物質(zhì)。透明無(wú)色的“可燃冰”外形似冰，能夠燃燒。其分子結(jié)構(gòu)就像一個(gè)一個(gè)的“籠子”，由若干水分子組成的每個(gè)“籠子”里面“關(guān)”著一個(gè)天然氣分子（主要成分為甲烷）。關(guān)進(jìn)“籠子”的分子除了甲烷外，還可以是二氧化碳、氮?dú)?、硫化氫等小分子的氣體，它們被統(tǒng)稱(chēng)為氣水化合物。

據(jù)估計(jì)，20.7%的陸地和大洋底90%的地區(qū)，具有形成天然氣水合物的有利條件。絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，其資源量是陸地上的100倍以上。

作為一種新型的能源礦產(chǎn)，“可燃冰”具有如下的特征：

1.“可燃冰”能量密度高。每立方米的固體水合物，可釋放164立方米的甲烷氣體，其能量密度是普通天然氣的2～5倍。

2.“可燃冰”雜質(zhì)少，無(wú)污染。燃燒后幾乎不會(huì)產(chǎn)生有害污染物質(zhì)，尤其是生成的致癌物質(zhì)二氧化硫要比燃燒原油或煤低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，是一種新型的清潔能源。

3.“可燃冰”形成條件復(fù)雜。需要低于10℃的溫度和大于100個(gè)大氣壓的壓力等環(huán)境條件。能夠滿(mǎn)足上述條件的區(qū)域只有兩種情況：一是陸地上的高緯度永凍區(qū)，另一種是水深大于300～500米的海洋中在海底之下0～1500米之間的孔隙地層。另外，一些天文學(xué)家指出，在巨大的地外天體及其衛(wèi)星中，“可燃冰”也是重要的化合物。

4.“可燃冰”分布廣、資源豐富?？茖W(xué)家的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，“可燃冰”在世界各大洋中均有分布，僅海底區(qū)域分布面積就達(dá)4000萬(wàn)平方公里，占海洋總面積的1/4，是迄今為止海底最具價(jià)值的礦產(chǎn)資源。科學(xué)家推測(cè)，全球海底天然氣水合物的甲烷資源量是迄今地球上所有已知的煤、石油及天然氣礦床的甲烷當(dāng)量的兩倍。

5.“可燃冰”礦層厚、規(guī)模大。目前，世界上已發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”分布區(qū)多達(dá)60處，礦層最厚可達(dá)數(shù)百米。

三、可燃冰的開(kāi)采

1.傳統(tǒng)開(kāi)采

由于可燃冰在常溫常壓下不穩(wěn)定，因此開(kāi)采可燃冰的方法設(shè)想有：

①熱解法。②降壓法。③二氧化碳置換法。（技術(shù)仍不完善，由此泄露的甲烷可造成比二氧化碳嚴(yán)重十倍的溫室效應(yīng)）。

2.新型開(kāi)采

（1）CO2置換開(kāi)采法

這種方法首先由日本研究者提出，方法依據(jù)的仍然是天然氣水合物穩(wěn)定帶的壓力條件。在一定的溫度條件下，天然氣水合物保持穩(wěn)定需要的壓力比CO2水合物更高。因此在某一特定的壓力范圍內(nèi)，天然氣水合物會(huì)分解，而CO2水合物則易于形成并保持穩(wěn)定。如果此時(shí)向天然氣水合物藏內(nèi)注入CO2氣體，CO2氣體就可能與天然氣水合物分解出的水生成CO2水合物。這種作用釋放出的熱量可使天然氣水合物的分解反應(yīng)得以持續(xù)地進(jìn)行下去。

二氧化碳置換法

（2）固體開(kāi)采法

固體開(kāi)采法最初是直接采集海底固態(tài)天然氣水合物，將天然氣水合物拖至淺水區(qū)進(jìn)行控制性分解。這種方法進(jìn)而演化為混合開(kāi)采法或稱(chēng)礦泥漿開(kāi)采法。該方法的具體步驟是，首先促使天然氣水合物在原地分解為氣液混合相，采集混有氣、液、固體水合物的混合泥漿，然后將這種混合泥漿導(dǎo)入海面作業(yè)船或生產(chǎn)平臺(tái)進(jìn)行處理，促使天然氣水合物徹底分解，從而獲取天然氣。endprint