“可燃冰”，一把終將燃起的火焰——國務院參事張洪濤談天然氣水合物開發(fā)利用前景

□王少勇

7月29!31日，第八屆國際天然氣水合物大會在北京召開，表明了中國天然氣水合物研究水平得到了世界廣泛認可。天然氣水合物，這種被中國媒體稱為“可燃冰”的神奇資源，自從進入人們視野以來一直備受全世界關注。特別是能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主而霧霾重重的中國，對“可燃冰”的期望尤為迫切?！翱扇急蹦懿荒茏鳛橐环N替代能源大規(guī)模開發(fā)利用，什么時間才能實現(xiàn)利用，國際上對“可燃冰”的研究取得了哪些新的進展？帶著這些問題，記者在會上采訪了堪稱“中國天然氣水合物之父”的國務院參事張洪濤。

中國“可燃冰”研究得到國際廣泛認可

“全世界范圍內(nèi)，對天然氣水合物的關注和重視在持續(xù)發(fā)酵，并且這種熱度呈幾何級數(shù)增長。”張洪濤說，2007年，他在中國南海指揮了一場攻堅戰(zhàn)，成功在海底鉆到了天然氣水合物樣品。那天是5月1日，他向媒體宣布：中國成為繼美國、日本、印度之后，第四個通過實施國家計劃成功取得海底天然氣水合物樣品的國家。20多天后，韓國同行也成功取到海底樣品。他們的宣傳報道只能是：韓國是繼美國、日本、印度、中國之后，第五個取到海底樣品的國家。“這實際上說明了世界各國對這種新能源的競爭非常激烈，各個國家都在暗暗較勁，誰也不想落在后面?！?/p>

張洪濤說:“在亞洲范圍內(nèi)，我國和日本、印度、韓國的腳步基本一致，稍微落后一兩年。但相比于德國、美國這樣的先進國家，我們的差距比較大，落后有七八年之多。最近幾年，中國正在努力追趕。我國在天然氣水合物方面所做的工作，已經(jīng)得到了國際廣泛認可。第八屆國際天然氣水合物大會在北京召開就說明了這一點?！?/p>

回顧我國在天然氣水合物研究和勘查方面的發(fā)展歷程，張洪濤感慨頗多。1996年，他第一次知道天然氣水合物，當時國內(nèi)還不叫這個名字。那時，張洪濤是原地礦部直屬單位管理局副局長，他在一篇報道上看到了這個新礦種。他研究了相關資料，覺得這是非常重要的潛在的替代能源，而且是清潔能源。在國土資源部成立之前，張洪濤就組織了連續(xù)兩年的情報調(diào)研。1998年，國土資源部成立，開展了新一輪國土資源大調(diào)查。當時，在大調(diào)查的框架之下，國土資源部投入了960萬元，進行天然氣水合物面上的調(diào)查和機理的研究。2002年，天然氣水合物正式列入國家計劃。2004年，中國跟德國合作，德國先進的“太陽號”調(diào)查船開進中國南海，船上載著14位中國科學家和14位德國科學家，進行第一次海底取樣。當時，地球物理資料、化學資料、地質(zhì)資料以及水體資料都非常精準，大家信心滿滿，認為一定能取到樣品。但由于南海的海床活動比較活躍，海底的天然氣水合物碰到了海水，慢慢就結(jié)成了非常堅硬、厚達半米的碳酸鹽結(jié)殼。這么厚的結(jié)殼，采用重力取樣的方式是砸不透的，租來的保壓取芯裝置都被砸壞了。因此，我國第一個天然氣水合物海底樣品的取得整整推遲了3年。在2007年鉆取海底天然氣水合物后，2009年，我國在陸域永久凍土區(qū)祁連山鉆探獲得實物樣品。2013年，在南海北部陸坡再次鉆探獲得新類型的水合物實物樣品，發(fā)現(xiàn)高飽和度水合物層；同年，在陸域祁連山凍土區(qū)再次鉆探獲得水合物實物樣品。

張洪濤說，在本屆大會上，他明顯感到世界各國的科學家們信心越來越足。這次會議云集了700多位專家，收到了618篇高質(zhì)量的論文摘要和408篇論文全文，為國際天然氣水合物大會歷史最多。這說明通過20多年的發(fā)展，大家對天然氣水合物這個清潔能源的認識程度越來越高，對其進行開發(fā)利用的積極性也越來越高。尤其是中國，近幾年，我國的能源消費69%左右是煤炭，這是造成霧霾的元兇之一。從這個角度來說，天然氣水合物的勘查開發(fā)具有更加重要的意義。

“可燃冰”開發(fā)面臨世界性難題

張洪濤認為，天然氣水合物的開發(fā)利用面臨很多世界性難題。在理論上，它的生成機理、成藏機理、遷移途徑，以及影響它成藏的物理化學條件都還沒有確切的答案。全球科學界認為，天然氣水合物的形成是因為下面有氣源，這個氣源到了淺層適合于結(jié)冰的環(huán)境下就變成了水合物。但是，氣源究竟從何而來？有人認為是生物熱分解形成的，還有人提出直接從下面噴出來的就是甲烷。諸如此類的理論問題，似乎越研究越迷茫，越研究科學問題越多。

其次是難在開采。海域的天然氣水合物大多賦存于距海面900!1200米處，埋藏在海床0!300米的深度。甲烷在寒冷、黑暗的條件下，以冰一樣的狀態(tài)存在。在采樣時，要改變它的物理狀態(tài)，很容易就使其融化，因此對保壓取芯裝置的要求非常高，大規(guī)模開采更加困難。同時，海底壓力非常大，對材料的耐壓性、密封性以及傳感器精密程度的要求都很高，我國在這些方面和發(fā)達國家還有差距。

第三個難點體現(xiàn)在環(huán)境方面。天然氣水合物是天然氣加上二氧化碳分子再加上水分子組成的混合物，在融化的過程中會釋放二氧化碳，如何控制二氧化碳是個難題。此外，當天然氣水合物從固體的冰突然變成氣和水的時候，體積就會膨脹164倍。在采礦過程中，如果一立方千米的天然氣水合物體積突然膨脹到164立方千米，產(chǎn)生的壓力將極為巨大，會在海底誘發(fā)海嘯、微地震。而且，天然氣水合物并不是埋藏在平坦的海床底下，而是在陸地與海床之間的斜坡上，有的坡度達到三四十度。其物理狀態(tài)一旦發(fā)生改變，就會影響陸坡的穩(wěn)定，發(fā)生坍塌、滑坡、海底泥石流等自然災害。如何控制天然氣水合物開采過程中可能引發(fā)的自然災害，也是個重大難題。

“可喜的是，在這次會上我們看到，各國科學家已經(jīng)開始關注和重視這些問題。比如技術(shù)的創(chuàng)新，災害的防范，還有很多科學家正在研究水和氣體的關系、冰和水的關系，甚至有些研究已經(jīng)到了納米級。這些基礎研究很超前，也很熱門，將來會指導我們提高采礦技術(shù)?！睆埡闈牢康卣f。

“我們一定能找到辦法解決難題，但需要時間，不能操之過急?！睆埡闈f，2013年3月，日本成功進行了天然氣水合物商業(yè)性試采，國際一片震驚。但僅過了6天，日本就宣布終止試驗。通過與日本同行交流，張洪濤了解到，主要原因還是開采技術(shù)的問題，目前的技術(shù)水平還不能保證大規(guī)模的開采?！拔也惶春萌毡竞晚n國在2018年能實現(xiàn)天然氣水合物的商業(yè)性開采。美國和德國的一些同行業(yè)贊成我的意見?！睆埡闈f。

中國有望在2030年實現(xiàn)“可燃冰”商業(yè)性開采

大家最關心的還是中國的天然氣水合物到底哪天能實現(xiàn)大規(guī)模開采。張洪濤說:“如果我們堅持努力，一切順利的話，預計到2030年能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)性開采?！?/p>

張洪濤認為，中國地質(zhì)調(diào)查局應加強國際合作，在理論技術(shù)和創(chuàng)新能力方面盡快取得提高。他建議，一是力爭到2020年搞清楚中國的領海和管轄海域范圍內(nèi)到底有多少天然氣水合物資源。二是要在公海開展國際合作，提高研究水平。三是在2020年之前開展試驗性開采，在技術(shù)上力爭有所突破。我國要建造自己的鉆探船，爭取盡快安排第三次海底樣品的鉆探。換句話說，要堅持兩手抓，一手抓基礎理論研究，一手抓技術(shù)研發(fā)，在技術(shù)裝備上要盡快追趕先進國家的步伐。

中國陸域凍土帶的天然氣水合物研究和海域的是同步的。張洪濤認為，二者應繼續(xù)做好統(tǒng)籌。陸域凍土帶是海域天然氣水合物開采的試驗田，也很可能是今后進入商業(yè)性開采的首選地。下一步，我國計劃在青海加緊工作，爭取能夠讓陸域天然氣水合物的開發(fā)走在海域的前面。

“在這屆大會上，國外同行屢次對中國提出贊賞，因為他們看到有很多中國的年輕人在從事這項工作，這是希望之所在?！睆埡闈f，我們應當更加重視人才培養(yǎng)。國家專項提供了平臺，我們要在國際合作的前提下，為年輕人創(chuàng)造良好的環(huán)境，才能實現(xiàn)我們到2030年商業(yè)性開采的目標，使天然氣水合物真正變成我們的工業(yè)產(chǎn)品。

“我從一開始就關注這項工作，它就像我的生命一樣，但我漸漸要退出‘江湖’了，希望年青的一代能接上來，圓我們的‘可燃冰’之夢?！睆埡闈脑捳Z中充滿希冀。 （原載2014年8月4日《中國國土資源報》）