可燃冰大规模开采

燃冰有望成为重要的替代能源

“可燃冰”是人们公认的“后石油时代”首选替代能源。首次在我国陆域发现“可燃冰”，使我国成为世界上第一次在中低纬度冻土区发现“可燃冰”的国家，也是继加拿大1992年在北美麦肯齐三角洲、美国2007年在阿拉斯加山北坡发现“可燃冰”之后，在陆域通过钻探获得“可燃冰”样品的第三个国家。

“可燃冰”主要存在于大洋深处和世界永久冻土区。不久前，我国在南海北部成功钻获天然气水合物，成为继美国、日本、印度之后世界第四个通过国家级开发计划采到水合物实物样本的国家。深海钻探面临特殊困难，海洋环境特别是深海生态系统具有脆弱性，大规模商业化深海钻探面临很大困难。而陆地永久冻土区勘探开采，可行性要大得多。因此，我国高度重视陆域永久冻土区天然气水合物的调查与研究工作。

国内知名的天然气水合物专家，中国地质大学(北京)海洋学院教授苏新指出，与天然气、煤层气等传统能源相比，可燃冰的利用价值体现在：首先，天然气水合物资源量大，分布广，能量密度大，一般来说1立方米体积的可燃冰能释放出164立方米的天然气。据估算，全球天然气水合物所蕴藏的天然气资源量是目前全球已探明化石燃料(煤炭、石油、天然气等)碳总量的两倍。另外，天然气水合物的埋藏比较浅，许多油田中的石油、天然气开采要打到井下上千米才能采出油气，而木里地区可燃冰的埋藏深度仅在100多米，因此开采深度浅。最后就是天然气水合物是一种洁净能源，而其他燃料，如煤燃烧后释放硫，大量的硫的排放会导致城市上空形成酸雨。甲烷水合物燃烧后不产生残渣和废气，避免了最让人们头疼的污染问题。

在永久冻土区成功获取“可燃冰”，对于我国未来的能源接续利用格外重要。我国是世界上第三冻土大国，冻土区总面积达215万平方千米，具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。据粗略估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。我国在冻土区发现这一潜在资源，必将极大地开拓人类寻找新资源的视野，为我国经济社会可持续发展提供新型能源。

可燃冰开采存在不少问题，尤其要防生态环保风险

可燃冰是低温和高压状态下，小分子天然气(烃类)分子被包进水分子笼状结构后形成的固体，呈层状、分散状等产状保存在沉积物或沉积岩中。因此，可燃冰不会像石油开采那样自喷流出。但可燃冰则需要预先化冰让气体从“水笼子”里释放出来并从沉积物中分离出来。从目前全世界范围来看，一般的释放思路有三种：降压、热解和直接开采后分解。陆上可燃冰富矿层有可能采取直接开采固态可燃冰的方式，但开采出来之后还有与泥沙或岩石分离以及储存和运输等技术需要解决。不论是那种开采方法，需要考虑的是，甲烷是一种温室气体，让天然气水合物中的甲烷气大量逃逸到大气中去，将增加温室效应。上述三种释放思路都还处于实验阶段，技术还很不成熟。陆地上进行试开采的例子主要是在加拿大近极区永冻土带的麦肯锡三角洲进行试验，主要采用的是“加热法”和“减压法”。在海域，2007年，日本和加拿大曾联合在本州岛海岸线30英里外的海域采用“降压”的方法开采可燃冰，即在含水合物的沉积物中打许多深孔，然后借助大量抽水机降低打孔带来的重压，从而让有用的甲烷气体从沉积物分离出来，再进行抽取。但这项工程目前也仍处于测试阶段。

日本和加拿大两地开采可燃冰，引起了各国的广泛关注的同时，也引发了学界的很多顾虑。比如，在“降压”方法的第三个步骤，降压过程会让让沉积物中大量的甲烷气体溢出进入大气。地质历史上有“极端热气候”的时期，目前有学说解释其原因为海底天然气水合物大量分解甲烷溢出的结果。但开采所造成的甲烷温室气体增加会对全球气温造成多大程度的影响还不得而知。在开采过程中依然有许多未知威胁。科学家们提醒日本政府在开采中必须警惕海底的陆架崩塌。表面平静的海洋底下究竟在进行着哪些变化，人们还没有完全搞清楚。如果开采中导致陆架崩塌灾难，不仅会给开采国带来巨大人力、财力损失，由此泄露的大量温室气体更会让世界担忧。也就是说到了大规模开采利用可燃冰时可能带来环境和地层结构的影响问

题。海底开采可燃冰不但会带来甲烷气体释放所带来的温室效应，以及对海底地层构造稳定性造成破坏，还会导致海底生物链的破坏，这种破坏也将是灾难性的。

对于陆地青藏高原开采可燃冰的环境影响，首先在那里每打一个钻孔都会对钻孔周边的植被和地表生态产生影响。此次发现的可燃冰地区，地处青藏高原的生态系统脆弱带，如果开采过程中稍有不慎，就会对当地的生态系统造成破坏。再者，充实在岩层中固态的可燃冰在被开采之后，将会对地层结构产生影响，因此也将可能遇到类似于深海区开采所遭遇的地质灾害。

陆域可燃冰的开采前景较海域更为乐观。由于海域可燃冰在海底释放时会产生庞大压力，极易破坏海底生态环境。这成为海底开采可燃冰必须克服的难题。中国需要30年的时间才能投入海底可燃冰的商业开采。但对陆域可燃冰，他认为，只要中国加紧勘探、研究，可能只需10年～15年即可进入商业性试采阶段。

环保仍然是可燃冰开采面临的难题。陆域可燃冰分布于青藏高原地区，该地区是世界上对环境变化非常灵敏的地带，环境相对脆弱，大规模开采必须考虑环境保护的成本。

大规模开采可燃冰资源需要做的工作

苏新认为，大规模开发工作需要做好勘探研究、开采技术和环境保护3个大方面的工作。从勘探的角度讲，全球海洋和陆地可燃冰尽管资源量大，但分布都不均匀，很多区域内水合物丰度小，因此需要开展深入细致的勘察与基础科学研究和评价，区分出富矿区和贫矿区，详细和准确地了解成矿规模与矿层展布特征以及储量，是目前亟需解决的问题。从开采角度来说，包括理论和实验模拟以及各种开采技术的研发两个方面。需要加强基础理论和实验模拟的研究工作，对可燃冰释放的降压法、热解法，或者是目前讨论比较多的添加化学试剂分解法，都需要进一步完善，提高实际利用的可行性。另一方面，在实地开采技术上，如何在提高开采率的同时，兼顾环境因素，研发出二者兼备的综合开采技术，是我们应该努力的方向。目前，有一种新思维，就是在一边抽采甲烷的同时，一边往沉积物或岩层内注入二氧化碳气体，使之在地层深部转变为二氧化碳水合物，这样既能填补由于甲烷水合物被开采抽空所引起的地层结构变化，还能有效封存二氧化碳气体，这也体现了目前国内外处理二氧化碳等温室气体排放的思路。

更为重要的是，在开采陆地可燃冰的前期、过程中和开采后三个阶段都要进行全面的环境调查和开采方案与技术的论证工作。开采前，应对当地的植被等生态环境、地层结构稳定性等做基本调查，为如何在开采中尽量减少环境破坏提出建议和论证；开采过程中要尽量采用顾及环境保护和降低自然灾害的开采方案，同时在钻井中和周边安装监测仪器，对地层内应力或流体等变化进行实时监测；开采后再进行系统的环境调查，及时对生态系统进行维持修复，这样才算符合我们学界所期望的“科学”开采。

政策上的支持也是可燃冰勘探、开采和利用事业不可缺少的一环。目前我国陆地“可燃冰”的勘探调查还很薄弱，相信随着此次可燃冰在我国内陆地区的成功发现，国家会进一步加大扶持力度，毕竟可燃冰被誉为是21世纪最有希望的战略资源。同时，研究和了解陆地可燃冰的形成和分布等科学问题以及开采技术问题也给中国地质科学家和相关科技人员提出了一个新的挑战。

有效开发利用将是比较漫长的过程

可燃冰是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的规模巨大的新型能源。

可燃冰分布在海底和永久冻土层内，资源量巨大，是全球煤炭、石油、天然气资源总量的2倍。早在19世纪30年代可燃冰即进入人类视野。1965年，苏联首次在西西伯利亚永久冻土带发现可燃冰矿藏，并引起各国科学家关注。

在化石能源日趋紧张，同时又污染环境导致全球变暖的今天，人们希望能寻找到清洁的新能