官仕坤

摘 要：可燃冰是由天然氣和水經(jīng)過聯(lián)合作用構(gòu)成的天然氣水合物，可燃冰具有清潔無污染的性質(zhì)?？扇急鶎且环N可行的未來可代替能源。隨著世界所面臨的能源問題的日益嚴重，可燃冰為人類指明了未來的研究方向，其具有很好的開發(fā)前景。

關(guān)鍵詞：可燃冰；未來能源；開采利用

0引言

可燃冰又叫甲烷水合物或天然氣的水合物，其化學簡式為CH4H2O。其主要分布于深海海底以及陸地上的永久凍土層內(nèi)。可燃冰是天然氣即甲烷氣體與水在長期的持續(xù)的低溫和高壓的復(fù)合作用下形成的一種呈現(xiàn)出固態(tài)冰狀結(jié)晶物質(zhì)。高純度的天然氣水合物呈現(xiàn)出冰晶的白色，用明火接觸即可點燃[1]。

1可燃冰的發(fā)現(xiàn)

可燃冰作為炙手可熱的可行的未來可替代能源，人們中開始認識到明確其是人類的巨大寶貴資源，經(jīng)歷了一個漫長悠遠的艱辛歷程。

19世紀由于天然氣輸送管道的大量建設(shè)及投入使用，人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)某些沉積物堵塞輸氣管道。由此人們開始研究這種特殊的沉積物，蘇聯(lián)科學家第一次得出了自然界可能存在氣水合物的理論研究結(jié)果；1964年，蘇聯(lián)科學家率先公布了自己的猜想：假如在永久凍土帶地底400米深處發(fā)現(xiàn)天然氣儲藏，其溫度約為0℃，壓強為4*105pa，則其是烴類水合物；20世紀末期在開發(fā)北極圈內(nèi)克拉斯諾雅爾地區(qū)的麥雅哈油田時，首次在開發(fā)實踐中證實氣水合物礦藏的存在[2]。

2可燃冰的儲量及其分布

目前，在全球范圍內(nèi)已公開并得到有關(guān)方面確認以及推測的天然氣水合物礦藏超過150處[3]。

其中，約30%是經(jīng)過巖層和鉆井取樣確認，約70%則是根據(jù)特殊的技術(shù)處理原理及地球相關(guān)資料通過計算推演得出的存在極大可能的礦藏區(qū)域。

可燃冰在世界范圍內(nèi)具有廣泛的分布，海上分布主要分布在世界三大洋：太平洋、印度洋、大西洋的近海海域海底及大陸架等相關(guān)區(qū)域，陸上主要分布區(qū)是各大陸內(nèi)部凍土地帶及內(nèi)陸深湖深海中。

對于可燃冰儲量總量的判斷，由于不同機構(gòu)依托的研究方法和研究數(shù)據(jù)的不同得出的全球可燃冰總儲量的估計值存在著巨大的爭議性差別。但根據(jù)潛在氣體聯(lián)合會（PGC，1981）估算統(tǒng)計。全球陸域范圍內(nèi)天然氣水合物資源總儲量體積大約為1.2×1013～3.6×1016立方米，海域范圍內(nèi)天然氣水合物的資源總量超過6.8×1018立方米。

根據(jù)國土資源部的理想統(tǒng)計，我國天然氣水合物的資源儲量約相當于750億噸原油當量，大于我國已探明天然氣資源儲量的兩倍。我國可燃冰主要分布在青藏高原凍土地帶及祁連山脈的凍土區(qū)域。在南海大陸架及其附近海域深海底部也有天然氣水合物的分布[4]。

據(jù)科學家可靠推測，僅我國陸域范圍內(nèi)存在可供中國以目前能源消耗水平使用超過90年的400億噸油當量的可燃冰資源儲量。

在我國的可燃冰可能存在的范圍中，以青藏高原多年凍土區(qū)為最可能存在超巨礦可燃冰礦藏區(qū)域。而在南海區(qū)域也存在不小于500億噸原油當量的可燃冰資源，因此其也是相當可觀的一項寶貴資源，因此南海的爭議問題始終不斷。除此之外在黑龍江的大部分凍土區(qū)以及黃海、東海大陸架也存在可燃冰巨礦的可能性。

3.可燃冰的開采現(xiàn)狀

3.1 可燃冰的開采方法

目前，可燃冰的開采技術(shù)十分不成熟且存在著很大的安全隱患，尤其是對環(huán)境潛在的破壞性危害十分巨大。在經(jīng)過不斷地研究試驗得出了降壓法、熱激法和試劑注入法等三種相對比較成熟的可燃冰開采方法[5]。這三種方法已被廣泛用于天然氣水合物的開采試驗。

降壓法的主要原理是通過降低天然氣水合物儲存層的壓力來達到促使天然氣水合物分解從而提取出天然氣即甲烷蒸氣的目的；置換法的原理是將液化的二氧化碳注入海洋的底部，由于二氧化碳水合物的比重比海水大，因此在重力的作用下其會沉到海底，在海底特殊的壓力和溫度條件下會生成以二氧化碳和水相結(jié)合的類似于天然氣水合物的物質(zhì)；固體開采法的原理是將可燃冰的結(jié)晶物質(zhì)直接利用專業(yè)設(shè)備采集收集起來，通過運輸裝置運送到工廠或者相關(guān)平臺進行二次加工提取出里面的甲烷氣體。

除了上述三種方法外還有基于上述方法的衍生方法。如混合泥漿開采法。混合泥漿法開采其原理是先讓天然氣水合物在分解為氣液兩相混合物，然后將混有天然氣水合物的氣液兩相物同水、泥漿三相的混合物收集起來再運送到工廠進行二次加工提取出里面的甲烷氣體。

3.2 國內(nèi)外的開采研究狀況

自從20世紀80年代以來，天然氣水合物開采的活動在世界范圍內(nèi)進行得愈發(fā)頻繁。其中處于可燃冰開采研究的前列的國家主要是以美國為首，日本、俄羅斯等國家緊隨其后。

在1998年，美國政府給于了天然氣水合物開采研究計劃超過10億美元的資金支持。其主要研究方向是海底可燃冰的開采問題。從此之后美國不斷鉆探可燃冰研究深井，并通過從海底收集到的可燃冰的樣本不斷完善其相關(guān)研究。

1995年，日本政府成立了可燃冰——天然氣水合物開發(fā)研究促進委員會并投入了大量資金來支持可燃冰的相關(guān)研究和技術(shù)研發(fā)。截至目前，通過對多年來的研究經(jīng)驗總結(jié)，日本基本掌握了利用壓降法來開采可燃冰的方法。

我國對天然氣水合物的研究一直以來都頗為重視，尤其是南海海域的相關(guān)區(qū)域。我國海洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會在1995年設(shè)立了“西太平洋氣體水合物找礦前景與方法的調(diào)研”的研究課題[6]。這標志著我國對于天然氣水合物開采相關(guān)研究的序幕正式揭開了。

目前我國最新的可燃冰開采實驗平臺“藍鯨一號”是我國可燃冰開發(fā)相關(guān)研究的又一里程碑。在“藍鯨一號”實驗平臺上我國通過相關(guān)研究地開展及實施，實現(xiàn)了六個方面技術(shù)體系以及二十項關(guān)鍵技術(shù)的完全自主創(chuàng)新?lián)碛凶灾髦R產(chǎn)權(quán)。其中包括三項防砂技術(shù)；三項儲層改造技術(shù)；三項鉆井和完井技術(shù)；三項勘查技術(shù)。

4. 結(jié)論

可燃冰作為當下最炙手可熱的新能源研發(fā)方向，其儲量十分巨大，全球陸域范圍內(nèi)天然氣水合物資源總儲量體積大約為1.2×1013～3.6×1016立方米，海域范圍內(nèi)天然氣水合物的資源總量超過6.8×1018立方米。

從目前天然氣水合物的開采來看，在探測、基礎(chǔ)研究和先導鉆探試驗等諸多方面美國、日本已處于世界領(lǐng)先地位，已成為規(guī)則的制定者。但是近些年來，隨著我國對于“可燃冰”的研究的逐步開展，在許多領(lǐng)域已經(jīng)取得了長足的進步。

參考文獻：

[1] 王彥瑞，曾樹兵，嚴雪蓮，高秀敏.水合物在海洋天然氣運輸中應(yīng)用探討[J].度海洋工程學術(shù)會議，2009：413-418

[2] 趙生才.天然氣水合物：極具發(fā)展前景的新型能源[J].《科學新聞》， 2000（30）：5-5

[3] TimothyS.Collett， 唐紅，趙洪才.天然氣水合物的能源潛力[J].《國外油氣地質(zhì)信息》， 2004（1）：20-32

[4] 楊木壯， 金慶煥. 我國海洋能源礦產(chǎn)資源潛力與開發(fā)利用策略 [J]. 海洋地質(zhì)、礦產(chǎn)資源與環(huán)境學術(shù)研討會， 2006

[5] 崔青， 李蕾， 龐元平. 天然氣水合物研究及開發(fā)進展 [J]. 《礦產(chǎn)綜合利用》， 2012（2）：7-9

[6] 張波， 陳晨. 我國南海石油天然氣資源特點及開發(fā)利用對策[J]. 《特種油氣藏》， 2004，11（6）：5-8