可燃冰的储量及开采现状

官仕坤

摘 要：可燃冰是由天然气和水经过联合作用构成的天然气水合物，可燃冰具有清洁无污染的性质。可燃冰将会是一种可行的未来可代替能源。随着世界所面临的能源问题的日益严重，可燃冰为人类指明了未来的研究方向，其具有很好的开发前景。

关键词：可燃冰；未来能源；开采利用

0引言

可燃冰又叫甲烷水合物或天然气的水合物，其化学简式为CH4H2O。其主要分布于深海海底以及陆地上的永久冻土层内。可燃冰是天然气即甲烷气体与水在长期的持续的低温和高压的复合作用下形成的一种呈现出固态冰状结晶物质。高纯度的天然气水合物呈现出冰晶的白色，用明火接触即可点燃[1]。

1可燃冰的发现

可燃冰作为炙手可热的可行的未来可替代能源，人们中开始认识到明确其是人类的巨大宝贵资源，经历了一个漫长悠远的艰辛历程。

19世纪由于天然气输送管道的大量建设及投入使用，人们经常发现某些沉积物堵塞输气管道。由此人们开始研究这种特殊的沉积物，苏联科学家第一次得出了自然界可能存在气水合物的理论研究结果；1964年，苏联科学家率先公布了自己的猜想：假如在永久冻土带地底400米深处发现天然气储藏，其温度约为0℃，压强为4*105pa，则其是烃类水合物；20世纪末期在开发北极圈内克拉斯诺雅尔地区的麦雅哈油田时，首次在开发实践中证实气水合物矿藏的存在[2]。

2可燃冰的储量及其分布

目前，在全球范围内已公开并得到有关方面确认以及推测的天然气水合物矿藏超过150处[3]。

其中，约30%是经过岩层和钻井取样确认，约70%则是根据特殊的技术处理原理及地球相关资料通过计算推演得出的存在极大可能的矿藏区域。

可燃冰在世界范围内具有广泛的分布，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陆架等相关区域，陆上主要分布区是各大陆内部冻土地带及内陆深湖深海中。

对于可燃冰储量总量的判断，由于不同机构依托的研究方法和研究数据的不同得出的全球可燃冰总储量的估计值存在着巨大的争议性差别。但根据潜在气体联合会（PGC，1981）估算统计。全球陆域范围内天然气水合物资源总储量体积大约为1.2×1013～3.6×1016立方米，海域范围内天然气水合物的资源总量超过6.8×1018立方米。

根据国土资源部的理想统计，我国天然气水合物的资源储量约相当于750亿吨原油当量，大于我国已探明天然气资源储量的两倍。我国可燃冰主要分布在青藏高原冻土地带及祁连山脉的冻土区域。在南海大陆架及其附近海域深海底部也有天然气水合物的分布[4]。

据科学家可靠推测，仅我国陆域范围内存在可供中国以目前能源消耗水平使用超过90年的400亿吨油当量的可燃冰资源储量。

在我国的可燃冰可能存在的范围中，以青藏高原多年冻土区为最可能存在超巨矿可燃冰矿藏区域。而在南海区域也存在不小于500亿吨原油当量的可燃冰资源，因此其也是相當可观的一项宝贵资源，因此南海的争议问题始终不断。除此之外在黑龙江的大部分冻土区以及黄海、东海大陆架也存在可燃冰巨矿的可能性。

3.可燃冰的开采现状

3.1 可燃冰的开采方法

目前，可燃冰的开采技术十分不成熟且存在着很大的安全隐患，尤其是对环境潜在的破坏性危害十分巨大。在经过不断地研究试验得出了降压法、热激法和试剂注入法等三种相对比较成熟的可燃冰开采方法[5]。这三种方法已被广泛用于天然气水合物的开采试验。

降压法的主要原理是通过降低天然气水合物储存层的压力来达到促使天然气水合物分解从而提取出天然气即甲烷蒸气的目的；置换法的原理是将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会沉到海底，在海底特殊的压力和温度条件下会生成以二氧化碳和水相结合的类似于天然气水合物的物质；固体开采法的原理是将可燃冰的结晶物质直接利用专业设备采集收集起来，通过运输装置运送到工厂或者相关平台进行二次加工提取出里面的甲烷气体。

除了上述三种方法外还有基于上述方法的衍生方法。如混合泥浆开采法。混合泥浆法开采其原理是先让天然气水合物在分解为气液两相混合物，然后将混有天然气水合物的气液两相物同水、泥浆三相的混合物收集起来再运送到工厂进行二次加工提取出里面的甲烷气体。

3.2 国内外的开采研究状况

自从20世纪80年代以来，天然气水合物开采的活动在世界范围内进行得愈发频繁。其中处于可燃冰开采研究的前列的国家主要是以美国为首，日本、俄罗斯等国家紧随其后。

在1998年，美国政府给于了天然气水合物开采研究计划超过10亿美元的资金支持。其主要研究方向是海底可燃冰的开采问题。从此之后美国不断钻探可燃冰研究深井，并通过从海底收集到的可燃冰的样本不断完善其相关研究。

1995年，日本政府成立了可燃冰——天然气水合物开发研究促进委员会并投入了大量资金来支持可燃冰的相关研究和技术研发。截至目前，通过对多年来的研究经验总结，日本基本掌握了利用压降法来开采可燃冰的方法。

我国对天然气水合物的研究一直以来都颇为重视，尤其是南海海域的相关区域。我国海洋矿产资源研究开发协会在1995年设立了“西太平洋气体水合物找矿前景与方法的调研”的研究课题[6]。这标志着我国对于天然气水合物开采相关研究的序幕正式揭开了。

目前我国最新的可燃冰开采实验平台“蓝鲸一号”是我国可燃冰开发相关研究的又一里程碑。在“蓝鲸一号”实验平台上我国通过相关研究地开展及实施，实现了六个方面技术体系以及二十项关键技术的完全自主创新拥有自主知识产权。其中包括三项防砂技术；三项储层改造技术；三项钻井和完井技术；三项勘查技术。

4. 结论

可燃冰作为当下最炙手可热的新能源研发方向，其储量十分巨大，全球陆域范围内天然气水合物资源总储量体积大约为1.2×1013～3.6×1016立方米，海域范围内天然气水合物的资源总量超过6.8×1018立方米。

从目前天然气水合物的开采来看，在探测、基础研究和先导钻探试验等诸多方面美国、日本已处于世界领先地位，已成为规则的制定者。但是近些年来，随着我国对于“可燃冰”的研究的逐步开展，在许多领域已经取得了长足的进步。

参考文献：

[1] 王彦瑞，曾树兵，严雪莲，高秀敏.水合物在海洋天然气运输中应用探讨[J].度海洋工程学术会议，2009：413-418

[2] 赵生才.天然气水合物：极具发展前景的新型能源[J].《科学新闻》， 2000（30）：5-5

[3] TimothyS.Collett， 唐红，赵洪才.天然气水合物的能源潜力[J].《国外油气地质信息》， 2004（1）：20-32

[4] 杨木壮， 金庆焕. 我国海洋能源矿产资源潜力与开发利用策略 [J]. 海洋地质、矿产资源与环境学术研讨会， 2006

[5] 崔青， 李蕾， 庞元平. 天然气水合物研究及开发进展 [J]. 《矿产综合利用》， 2012（2）：7-9

[6] 张波， 陈晨. 我国南海石油天然气资源特点及开发利用对策[J]. 《特种油气藏》， 2004，11（6）：5-8