| 可燃冰，“天使”還是“魔鬼”？ |
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可燃冰是甲烷類天然氣被包進水分子中，在海底低溫與壓力下形成的的透明結晶。 中國“海洋六號”專門調查可燃冰 據估計，在我國215萬平方公里的凍土區下，可燃冰的遠景資源量可達350億噸油當量；我國海域可燃冰控制資源量達40億噸油當量。按照中國戰略規劃的安排，2006～2020年是調查階段，2020～2030年是開發試生產階段，2030～2050年，中國可燃冰將進入商業生產階段。 中國在南海西沙海槽等海區已相繼發現存在天然氣水合物的地球物理標志BSR，這表明中國海域也分布有天然氣水合物資源，值得開展進一步的工作。同時，青島海洋地質研究所已建立有自主知識產權的天然氣水合物實驗室并成功點燃天然氣水合物。 經國家正式批準，我國從2002年起正式啟動了對我國海域可燃冰資源調查與研究專項。專題調查行動圈出南海北部7個遠景區共19個成礦區帶。2005年4月14日，中國在北京舉行中國地質博物館收藏首次發現的天然氣水合物碳酸鹽巖標本儀式，宣布中國首次發現世界上規模最大的“可燃冰”即天然氣水合物存在重要證據的“冷泉”碳酸鹽巖分布區，其面積約為430平方公里。在南海東沙群島以東海域發現了大量的自生碳酸鹽巖，其水深范圍分別為550米～650米和750米～800米，海底電視觀察和電視抓斗取樣發現海底有大量的管狀、煙囪狀、面包圈狀、板狀和塊狀的自生碳酸鹽巖產出，它們或孤立地躺在海底上，或從沉積物里突兀地伸出來，來自噴口的雙殼類生物殼體呈斑狀散布其間，巨大碳酸鹽巖建造體在海底屹立，其特征與哥斯達黎加邊緣海和美國俄勒崗外海所發現的“化學礁”類似，而規模卻更大。 2007年，中國首次在神狐海域鉆獲可燃冰實物樣品，證明南海可燃冰資源遠景良好。2009年9月25日，中國地質部門在青藏高原發現可燃冰，這是中國首次在陸域上發現可燃冰，使中國成為加拿大、美國之后，在陸域上通過國家計劃鉆探發現可燃冰的第三個國家。2011年11月，中國“海洋地質、礦產資源與環境”學術研討會在廣州召開，由廣州海洋地質調查局承擔的可燃冰專題調查工作取得重大進展，2011年已在南海圈定了25個成礦區塊，控制資源量達到41億噸油當量。 2012年5月，中國第一艘自行設計的可燃冰綜合調查船“海洋六號”，2013年3月深入南海北部區域，對可燃冰資源進行新一輪“精確調查”。8月8日，“天然氣水合物成礦預測技術研究”課題通過了國家863計劃海洋技術領域辦公室組織的專家驗收。 “目前可燃冰的開采主要面臨三個問題：一是技術層面上的困難；二是成本是否合算；三是環境破壞的問題。相對海底可燃冰的開采，陸域可燃冰要容易、更環保一些”，浙江工業大學“可燃冰”研究資深教授裘俊紅說，“我國會先從陸地凍土進行試驗、開采，然后再運用到海底可燃冰的開采。計劃2020～2030年為可燃冰開采試生產階段，2030～2050年進入商業開采階段。”對于“可燃冰能否成為繼石油、天然氣之后的重要新能源”的問題，裘俊紅說，當今世界對常規石油、天然氣資源的消耗巨大，預計在四五十年之后全球的油氣資源就會枯竭。可燃冰與石油天然氣相比，具有儲量大、使用方便、燃燒值高、清潔無污染等優點，所以，可燃冰可以被作繼石油、天然氣之后人類所依賴的重要新能源，但國人真正能用上可燃冰至少還需要20年的時間。 開采不慎會給地球帶來災難 可燃冰開采在為人類提供新能源的同時，也有可能帶來巨大的環境風險甚至是災難。可燃冰中甲烷的溫室效應是二氧化碳的20倍，全球海底可燃冰中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，如果可燃冰在開采過程中發生泄漏，大量甲烷氣體分解出來，經由海水進入大氣層，全球溫室效應將迅速增大。大氣升溫后，海水溫度也將隨之升高，加上地層溫度上升，將造成海底的可燃冰自然分解，進而引發可怕的惡性循環。 集中大量開采可燃冰，還可能造成大陸架位移甚至海床塌方。據計算，從地下開采1立方米的可燃冰，將在地下形成164立方米左右的壓力空缺。另外，固結在海底沉積物中的水合物，一旦條件變化使甲烷氣從水合物中釋放出來，還會改變沉積物的物理性質，進而大大降低海底沉積物的力學特性，使海底軟化，很可能會出現大規模的海底滑坡，毀壞諸如海底輸電、通訊電纜或海洋石油鉆井平臺等重要設施。 即使到現在，可燃冰的資源利用率也還是個值得探討的問題。世界上已發現的可燃冰分布區多達116處，其礦層之厚、規模之大，是常規天然氣田無法相比的。據科學家估計，海底可燃冰的儲量至少夠人類使用1000年。但眾所周知，并非所有埋藏資源都可以充分利用，從技術、經濟角度看，可以開采的石油僅占存量的三四成，天然氣則為六七成。可燃冰能夠得到何種程度的開發利用尚不明確。另外，從可燃冰中分離的氣體體積較大，難以運輸，需要建造管道或將氣體液化。也就是說，不僅是開采，儲存以及運送到使用地的費用也是相當之高。 要解決這些問題，就必須深入分析可燃冰的物理化學性質，進行水合物復雜系統相平衡研究，分析可燃冰主要物理化學性質（穩定性、結構、生成的熱焓、熱容、導熱率等），詳細研究天然氣水合物（可燃冰）的各項平衡，探索水合物形成和分解的動力學條件，尋求防止水合物形成的抑制劑和阻化技術；進行油—氣—水系統中水合物生成的模擬實驗，并要建立預報水合物生成的預警系統，探索管道水合物生成防治和天然氣固化技術。 目前，可燃冰開發的最大難點是保證井底穩定，使甲烷氣不泄漏、不引發溫室效應。針對這一問題，日本提出了“分子控制”開采方案。天然氣水合物礦藏的最終確定必須通過鉆探，其難度比常規海上油氣鉆探要大得多，一方面是水太深，另一方面由于天然氣水合物遇減壓會迅速分解，極易造成井噴。日益增多的研究成果表明，由自然或人為因素所引起的溫壓變化，均可使水合物分解，可能會造成海底滑坡甚至氣候變暖、生物滅亡等環境災難。由此可見，“可燃冰”帶給人類的不僅是新的希望，同樣也是巨大的挑戰，只有合理的、科學的開發和利用，“可燃冰”才會真正為人類造福。 目前，美國、加拿大、俄羅斯、印度、韓國等國家雖然都制定了有關可燃冰的長期研究計劃，有的甚至打算在5～10年內就實現可燃冰的商業開采，但由于擔心技術不成熟可能導致海底大量溫室氣體涌入大氣加速全球變暖，各國在開采設計上都非常謹慎。 日本人對“可燃冰”急不可耐 今年3月12日，日本經濟產業省宣布，從距日本海岸約80公里處的海上，成功將“可燃冰”中提取出來。作為全球首次通過分解海底水合物獲得天然氣，日本對可燃冰這種新興能源的開發又進了一步。日本方面甚至表示，對于能源匱乏的日本來說，可燃冰大有希望成為其新一代的“國產燃料”。這次采掘試驗由日本經濟產業省屬下的石油天然氣金屬礦物資源機構實施。該機構利用日本的“地球”號深海探測船，從愛知縣渥美半島附近約1000米深的海底挖入300米深后豎起鉆井，通過降低地層壓力的方法將混合著沙粒以固體形態存在的可燃冰分解為水和甲烷氣體，并取出甲烷氣體。 日本長期受到能源匱乏的困擾。更要命的是，2011年3月福島第一核電站事故后，日本核電站相繼停止運轉。為彌補電力缺口，日本不得不依賴火力發電，用于火力發電的天然氣、石油等進口猛增，使日本出現巨額貿易赤字。日本期待通過可燃冰的商業化生產降低甚至擺脫對外依賴，實現能源自給。為此，日本經濟產業省試圖通過開發甲烷氣體資源緩解能源短缺。事實上，自上世紀80年代，日本即已展開了對可燃冰這一能源新寵的研究。1996年，日本經濟產業省下屬的研究所就曾表示，估計日本近海地區埋藏的可燃冰可提供的天然氣量大約足夠日本使用100年，從而極大鼓舞了日本開發可燃冰作為替代能源的積極性。 然而，喜悅的心情還未平復，7天后日本經濟產業省就對外宣布，18日凌晨，將可燃冰分離為天然氣和水的裝置內混入了泥沙，導致無法正常取得天然氣。由于預計現場天氣將會惡化，技術人員放棄了修理的打算，只是說今后將一方面檢修設備，一方面在2014財年前往其他地點嘗試開采。看樣子，即使是技術先進、急不可耐的日本，對于可燃冰這種“前途遠大”的新能源也只能是望而興嘆。本報綜述 可燃冰是水和甲烷在高壓、低溫條件下混合而成的一種固態物質，存在于海底或陸地凍土帶內。由于純凈的天然氣水合物呈白色，形似冰雪，可以像固體酒精一樣直接點燃，因此被形象地稱為“可燃冰”。1立方米可燃冰可釋放出160～180立方米的天然氣，其能量密度是煤的10倍，而且燃燒后不產生任何殘渣和廢氣。研究結果表明，這種分散在世界各地、據估計儲量為70萬萬億立方英尺的物質是潛在的巨大燃料來源，其蘊含的總能量超過之前發現的所有石油、天然氣的總和。目前，可燃冰已成為世界各國爭相研究、勘探的重要對象。 近日，從國土資源部傳來一個好消息，自2009年啟動的“天然氣水合物成礦預測技術研究”課題已經通過了國家863計劃海洋技術領域辦公室組織的專家驗收。這一科研成果為天然氣水合物成礦預測提供了較完整的解決方案，先行解決了許多技術上的難題。 |
