可燃冰的儲(chǔ)量及開采現(xiàn)狀

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?huì)是一種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(yán)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(xué)簡(jiǎn)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(zhǎng)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(diǎn)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(rèn)識(shí)到明確其是人類的巨大寶貴資源，經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)悠遠(yuǎn)的艱辛歷程。

19世紀(jì)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(xué)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(xué)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(chǔ)藏，其溫度約為0℃，壓強(qiáng)為4*105pa，則其是烴類水合物；20世紀(jì)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(shí)，首次在開發(fā)實(shí)踐中證實(shí)氣水合物礦藏的存在[2]。

2可燃冰的儲(chǔ)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(rèn)以及推測(cè)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(rèn)，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(jì)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?jī)鐾恋貛Ъ皟?nèi)陸深湖深海中。

對(duì)于可燃冰儲(chǔ)量總量的判斷，由于不同機(jī)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(chǔ)量的估計(jì)值存在著巨大的爭(zhēng)議性差別。但根據(jù)潛在氣體聯(lián)合會(huì)（PGC，1981）估算統(tǒng)計(jì)。全球陸域范圍內(nèi)天然氣水合物資源總儲(chǔ)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(guó)土資源部的理想統(tǒng)計(jì)，我國(guó)天然氣水合物的資源儲(chǔ)量約相當(dāng)于750億噸原油當(dāng)量，大于我國(guó)已探明天然氣資源儲(chǔ)量的兩倍。我國(guó)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(xué)家可靠推測(cè)，僅我國(guó)陸域范圍內(nèi)存在可供中國(guó)以目前能源消耗水平使用超過90年的400億噸油當(dāng)量的可燃冰資源儲(chǔ)量。

在我國(guó)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(dāng)量的可燃冰資源，因此其也是相當(dāng)可觀的一項(xiàng)寶貴資源，因此南海的爭(zhēng)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(duì)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(yàn)得出了降壓法、熱激法和試劑注入法等三種相對(duì)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(yàn)。

降壓法的主要原理是通過降低天然氣水合物儲(chǔ)存層的壓力來達(dá)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(huì)沉到海底，在海底特殊的壓力和溫度條件下會(huì)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(yùn)輸裝置運(yùn)送到工廠或者相關(guān)平臺(tái)進(jìn)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?；旌夏酀{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(yùn)送到工廠進(jìn)行二次加工提取出里面的甲烷氣體。

3.2 國(guó)內(nèi)外的開采研究狀況

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

在1998年，美國(guó)政府給于了天然氣水合物開采研究計(jì)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(guó)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(jìn)委員會(huì)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(duì)多年來的研究經(jīng)驗(yàn)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(guó)對(duì)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(guó)海洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)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(biāo)志著我國(guó)對(duì)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(guó)最新的可燃冰開采實(shí)驗(yàn)平臺(tái)“藍(lán)鯨一號(hào)”是我國(guó)可燃冰開發(fā)相關(guān)研究的又一里程碑。在“藍(lán)鯨一號(hào)”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上我國(guó)通過相關(guān)研究地開展及實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了六個(gè)方面技術(shù)體系以及二十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的完全自主創(chuàng)新?lián)碛凶灾髦R(shí)產(chǎn)權(quán)。其中包括三項(xiàng)防砂技術(shù)；三項(xiàng)儲(chǔ)層改造技術(shù)；三項(xiàng)鉆井和完井技術(shù)；三項(xiàng)勘查技術(shù)。

4. 結(jié)論

可燃冰作為當(dāng)下最炙手可熱的新能源研發(fā)方向，其儲(chǔ)量十分巨大，全球陸域范圍內(nèi)天然氣水合物資源總儲(chǔ)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(cè)、基礎(chǔ)研究和先導(dǎo)鉆探試驗(yàn)等諸多方面美國(guó)、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(guó)對(duì)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(zhǎng)足的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王彥瑞，曾樹兵，嚴(yán)雪蓮，高秀敏.水合物在海洋天然氣運(yùn)輸中應(yīng)用探討[J].度海洋工程學(xué)術(shù)會(huì)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(xué)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(guó)外油氣地質(zhì)信息》， 2004（1）：20-32

[4] 楊木壯， 金慶煥. 我國(guó)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(xué)術(shù)研討會(huì)， 2006

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

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