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1、我们离用上可燃冰还有多远樊栓狮日前，媒体竞相报道了“我国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品” 的消息，引起了大众对于这一未来能源的广泛兴趣。在能源问题日益紧张的今天， 可燃冰（天然气水合物的俗称）何时能成为现有能源的替代品自然是大家关心的 话题。作为人类未来极具潜力的化石资源，可燃冰的开采技术是其利用的基本前 提。与传统油气资源不同，可燃冰以固体形态储存，而且我国的可燃冰多储存在 深海浅地层（例如这次在南海发现的海水深度是 1200千米，地层深度 180 米）， 需要将传统的“浅海深钻”转变为“深海浅钻”，将传统的“无分解开采”转变 为“分解开采”。因此，可燃冰开采技术与传统油气开采技术存
2、在很大差异，难 以直接继承，这就需要我们研究开发专门针对深海可燃冰的开采技术。需要解决 的关键科学问题有：可燃冰分解的热力学与动力学问题、可燃冰开采技术问题、 可燃冰的灾害问题、以及可燃冰在全球碳循环中的作用问题等。目前，海洋可燃冰的开采技术主要有两种思路，一种是与传统油气开采相结 合的开采技术，即通过降压、注热、注化学药剂、以及注 CO2 方法，将可燃冰 在海底分解为气体，然后开采到海平面，也称分解开采法、置换开采法。这种技 术的优点是，海底以上的部分可以直接采用现有的油气开采技术，只需要开发提 高可燃冰分解效率的技术即可。其缺点是，需要注入大量的能量或化学药剂，开 采的效率不高，同时又可能
3、带来环境危害。可燃冰开采的另一种思路就是固态开 采（也称矿井法），与地下分解开采不同，固态开采是将可燃冰以固体形态输送 到海底面，在海底进行初步泥沙分离，然后采用固-液-气三相输送技术，将固态 可燃冰及输送过程中分解出的气体输送到海面，然后利用海面的高温海水对可燃 冰进行分解并获得气体管道输送，或者将分解得来的气体重新制作成为可燃冰固 体船运。该技术的优点是：输送过程中分解的气体就可以产生自发向上的动力， 因此开采效率很高。但该技术与现有的油气开采技术差别较大，因此需要全面开 发，技术难度较大。不过，类似的技术已经在其他海洋资源（如金属锰）的开发 中成功应用，由此为该技术在可燃冰开采领域的应用
4、提供了重要参考。由于海洋可燃冰存在渗漏型和扩散型两类，上述两种开采方法分别对应。渗 漏型可燃冰主要指在地质变化过程中因气体在沉积物中纵向渗透并冒出海底而 形成的可燃冰藏，具有储存深度浅、可燃冰饱和度高的特征，开采价值高，非常 适宜于采用固态开采技术；而扩散型可燃冰则指天然气在沉积物中扩散而形成的 可燃冰藏，特点是储存比渗漏型深、可燃冰以小块的形式分散于沉积物中（这次 南海发现的是这类），适合采用分解开采法（如降压、注热、注化学剂、置换等 原地分解的技术）。在具体实施过程中，一般要经过计算机模拟、实验模拟、陆 上冻土可燃冰试验开采、海洋可燃冰试验开采和商业开采等步骤。那么，可燃冰的开采会不会造成
5、灾害？能引起环境问题吗？最近网易报道了 “可燃冰也许是上帝设置的一个陷阱”的说法。的确，如果开采不当肯定造成环 境负面影响、甚至灾害。但人们肯定会科学、谨慎行事，这种影响应该是不会发 生的，人类能够通过努力克服和解决的。法国科学家 Laherrere 在 2000 年发表在 能源勘探与开发的“海洋水合物：问题多于答案”。因此，我们要充分认识 一个一个问题，寻找它们的答案，最终会躲过陷阱，得到馅饼，得到能源财富。 例如，针对热分解和减压法开采可燃冰会造成全球气温升高和海底生物灭绝问 题，认为甲烷“不会按照我们人为设计的通道分解，它自己就会溜掉”，实际上 不会采取漫加热和漫分解，减压法也不会让天然
6、气溜掉。事实上，俄罗斯和加拿 大冻土水合物的开采也没有发现逸散和造成温室效应。至于海底滑坡问题，认为 水合物的胶接效应被破坏后可能造成海底滑坡和地质灾害，也只是推测，科学家 正在解决其力学问题，当然也不可能开采有滑坡危险的可燃冰。作为替代能源的可燃冰何时能够被用上？世界各国都有一个关于开采可燃 冰的时间表，日本和美国有国家计划，定在 2015 年，其他国家没有规定时间。 实际上，早在1970 年代俄罗斯就已经在麦索雅哈气田采用降压和注入抑制剂的 方法来分解水合物，但该技术的开采效率不高，间歇生产。2002 年，美国、加 拿大、日本、德国、印度和韩国等六国在加拿大北部永久冻土带进行了注热和降 压
7、试开采取得了成功，虽然时间非常短。美国科学杂志2004 年发表了气 体水合物资源：虽然比较少，但是为期不远了的报道，证明了“可以从可燃冰 获得天然气”，“可以高速产气”，是“向漫长进程迈出了一步”。可燃冰的商业开 发涉及资源、技术、经济和环保等方面，科学原理和单项技术基本成熟，将它们 集成有时很短有时很长，视市场需求，大致 7-10 年。如果以净能源收益率作为 指标，不难发现，由于价格因素影响，显然应该先开发可燃冰富矿，目前美国发 现的大部分可燃冰不能够被开采（可燃冰在孔隙的填充率只有2%-3%）。尽管在 2015年前后商业开发可燃冰不存在技术难度，但在今后 30 年内可燃冰的能源贡 献率并不
8、大，而且不可缺。到目前为止，还没有一种国际上公认的、效率较高的可燃冰开采技术，基本 上处于研究、试验阶段，但中国在利用可燃冰方面与世界先进水平有一定的差距。 因为没有及时参加马里克计划和“热冰”项目，又遭受技术封锁。美国、俄罗斯、 加拿大、日本、德国、印度已经找到试验田进行现场试验，我国还只能在室内模 拟。前几年，由于不能确定南海可燃冰的资源量，国家没有及时启动开采项目， 只是今年启动了“天然气水合物开采试验平台”863 项目。好在科学家得到中国 科学院和中国海洋石油的支持，开展了卓有成效的科研工作，取得了三方面成果： （一）在基础理论方面掌握了水合物的分解动力学、热力学；（二）通过对天然 气
9、水合物降压、注热、注化学剂开采过程进行了室内物理模拟研究，获得了水合 物分解、水合物藏动态变化过程的重要实验数据，提出了水合物开采过程流动 / 分解比率，确定了开采过程中的关键控制因素；（三）开发了国内第一套天然气 水合物开采过程数值模拟源程序，申请了专利、计算软件著作权。下一阶段将研 究有效的天然气水合物开采方法，对开采过程进行可视化模拟，评估开采有可能 引起的环境问题。因此，如果相关部门能在此技术的开发中给与大力支持的话， 我国的水合物开采技术完全有可能走在世界先进行列，甚至超过日本成为未来该 技术的输出国。简短介绍：樊栓狮：教授、博士生导师、国务院突出贡献专家。中国科学院广 州天然气水合物研究中心首席科学家，华南理工大学特聘教授，从事水合物研究 工作12年，发表论文150 多篇，水合物专著2部。邮寄地址：510640 广州五山能源路 2 号 个人近照（生活照和工作照均可）。
