人類可燃冰開采序幕拉開 是石油等最佳替代

“可燃冰”，專家們稱之為“天然氣水合物”或“甲烷水合物”，是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合產(chǎn)生的一種固態(tài)物質，外貌類似冰或固體酒精，點火即可燃燒?！翱扇急眱α控S富、分布廣闊，科學家們預測，它是常規(guī)石油和天然氣的最佳替代能源。2012年2月15日，日本開始在愛知縣渥美半島近海從海底試采“可燃冰”，拉開了人類開采“可燃冰”的序幕。

利用可燃冰 人類剛剛邁出一小步

“可燃冰”深藏在海底和陸域深處，迄今關于“可燃冰”儲量和可采多少年，都是估計，不同研究機構和專家提供的數(shù)據(jù)差距很大。一些國家都在進行科學勘探，以大體查清儲量、分布和特點，這是進行有效開發(fā)“可燃冰”資源的前提條件和基礎。

“可燃冰”賦存于海洋300—3000米水深的海底沉積物中，主要賦存于陸坡、島坡和盆地的沉積物或沉積巖中。中國南?！翱扇急碧N藏在水深350—3200米范圍。據(jù)媒體介紹，日本負責鉆探的“地球”號深海探測船向海底吊放人造金剛石鉆頭，降到水深約1000米的海底后通過遙控機器人尋找最佳鉆探地點，向下鉆探四個約260米，觸及到蘊藏可燃冰的地層。

陸地上的可燃冰資源主要分布在高緯度極地永久凍土帶之下，或者大陸邊緣的斜坡和隆起處。中國是世界上第三凍土面積大國，凍土區(qū)面積達215萬平方公里，具備有利于可燃冰賦存條件和資源前景。2009年9月25日，在國土資源部舉行的新聞發(fā)布會上，國土資源部總工程師張洪濤介紹，國土資源部2008年11月在祁連山南緣永久凍土帶青海省天峻縣木里鎮(zhèn)，海拔4062米成功鉆獲甲烷水合物；2009年6月繼續(xù)鉆探，獲得寶貴的實物樣品，并對樣品進行了室內鑒定，掌握了一系列數(shù)據(jù)。這是我國繼2007年5月在南海北部鉆獲甲烷水合物之后的又一重大成果。青海省甲烷水合物儲量約占我國陸域甲烷水合物儲量的1/4。據(jù)“可燃冰”項目負責人之一、中國煤炭地質總局青海煤炭地質105隊隊長、總工程師文懷軍介紹，青海木里煤田含可燃冰巖層段埋藏淺，只有130—300多米，這為可燃冰開采提供很大有利條件。這里的凍土層較薄，只有80—120米，也為將來從事科研和開發(fā)帶來極大便利，中國開發(fā)可燃冰有望在這里取得突破。

上述情況表明，查清深藏海底或陸域深處的可燃冰儲量絕非易事，進行商業(yè)開采更加艱難。自19世紀30年代以來，一些學者和國家一直在研究可燃冰開發(fā)問題。但是，迄今仍處于科學勘探和試開采階段。有專家估計，開發(fā)海底和陸域可燃冰資源，將分別在30年和15年之后才能大規(guī)模展開。開發(fā)可燃冰的重要性在于，隨著常規(guī)石油和天然氣儲量日益減少，可燃冰將成為最佳的替代能源和戰(zhàn)略資源。

人們都說海洋深處是個大寶庫，但是，迄今為止，海底有多少種和多大儲量礦藏資源仍有待認知，仍是未經(jīng)大規(guī)模開發(fā)的處女地。早在1965年，前蘇聯(lián)在西西伯利亞永久凍土帶的麥索亞哈甲烷水合物儲層中，采用降壓、注化學藥劑等方法實現(xiàn)了該礦藏的試開發(fā)，蘇聯(lián)成為世界上第一個成功試開發(fā)甲烷水合物的國家。1999年日本在近海試采成功。2011年，日本研發(fā)出可在海底沙地和巖礁等地形自如行走的無人探測機和探測海底地形的高性能聲響技術。2012年2月15日，在日本愛知縣渥美半島近海進行試開采，為2013年正式開采做準備，屆時將進行實際開采，并觀測可燃冰開發(fā)給周邊環(huán)境帶來的影響。如果開采成功，日本將成為世界上第一個從海底開發(fā)可燃冰的國家。2006年，加拿大成功利用“減壓法”在陸域開采可燃冰，如果能將“減壓法”運用到海底開發(fā)并取得成功，那么加拿大將是世界上第一個利用“減壓法”在海底開采可燃冰的國家。

國家間的競爭已經(jīng)主要是資源特別是能源競爭。美國安全問題專家邁克爾·克萊爾在2001年出版的《資源戰(zhàn)爭:全球沖突新景觀》一書中預言:“21世紀地緣政治的基本輪廓是，各國將對石油、木材、礦石和水這類戰(zhàn)略物質資源，展開大規(guī)模的競爭?！痹缭?0世紀70年代，美國前國務卿亨利·基辛格展望美國地緣政治的長期目標時說:“誰控制了石油，誰就控制了所有國家；誰控制了糧食，誰就控制了所有的人；誰控制了貨幣，誰就控制了整個世界?！睋?jù)美國傳統(tǒng)基金會網(wǎng)站2011年5月31日發(fā)表美國能源自由中心執(zhí)行主任亞歷山德拉·里迪·伯恩的一篇題為《美國的能源自由:經(jīng)濟復蘇的基礎》的文章介紹，自1973年以來，美國總統(tǒng)在25篇國情咨文中都就美國人日益依賴外國能源問題的危害和陷阱提出警告。近40年來，美國開發(fā)能源特別是開發(fā)非常規(guī)油氣資源取得重大成果。據(jù)統(tǒng)計，截至2011年10月，美國的能源自給率已達到81%，為1992年以來最高水平。2010年美國消費石油八億噸，其中從中東地區(qū)進口8600萬噸，對中東石油依存度為11%。美國在開發(fā)頁巖氣取得重大進展的情況下，正在大力開發(fā)可燃冰資源。從2000年起，政府與大學和私營企業(yè)合作，對可燃冰進行勘探和實地研究，目標是在2016年進行商業(yè)性開采。

中國從1999年起加強對可燃冰資源進行實質性的調查和研究，已經(jīng)取得一些突破性的成果。第一，證實了我國南海存在可燃冰資源，發(fā)現(xiàn)了南海北部陸坡可燃冰資源有利開發(fā)區(qū)，評價了該區(qū)域可燃冰資源潛力，并確定了東沙、神狐兩個可燃冰重點目標；第二，陸域勘察可燃冰資源取得重大進展，證實了在我國廣闊凍土區(qū)蘊藏著豐富的可燃冰資源；第三，有了較強的科技和管理人才隊伍以及技術準備，國土資源部總工程師張洪濤預計，我國有望在10—15年后進行陸域可燃冰資源的商業(yè)開發(fā)利用。有專家預計，到2015年，爭取在南海實現(xiàn)可燃冰資源的試開采。

據(jù)統(tǒng)計，2010年中國消費能源超過20億噸油當量，約占全球能源消費總量的20%，成為僅次于美國的世界第二能源消費大國。在一次能源消費中，煤炭、石油和天然氣所占比重，世界分別為29%、33%和24%，美國分別為32%、29%和24%，中國分別為70%、18%和4%，其中，國內開采石油2.03億噸，進口2.39億噸，進口石油依存度達54%，其中近75%來自西亞和非洲。我國海底和陸域蘊藏著豐富的頁巖氣和可燃冰資源，完全能夠滿足我國能源需求，提高能源自給率，保障能源安全供應，從而實現(xiàn)經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展。

可燃冰資源:引發(fā)眾多國家關注

2011年7月，“第七屆國際天然氣水合物大會”在英國愛丁堡召開，美國、中國、日本、韓國和英國等30多個國家的600多位代表與會；“第八屆國際天然氣水合物大會”將于2014年在北京舉行……這么多國家和這么多代表與會，對可燃冰這種新能源表現(xiàn)出極大的關注，充分表明，世界很多國家都在準備參與開發(fā)全球蘊藏豐富的可燃冰資源。

期待替代能源

自1930年全球主導能源從煤炭轉向石油以來，石油消費急劇增加。據(jù)英國石油公司統(tǒng)計，2010年全球消費能源120億噸油當量，其中石油和天然氣分別占33.6%和23.8%。據(jù)?？松梨诠究偛枚爬丈A測，到2030年全球各種能源日需求量將達到3.35億桶油當量，其中石油和天然氣分別占35%和25%。據(jù)美國《油氣》雜志統(tǒng)計，截至2010年，全球石油和天然氣剩余探明儲量分別為2013億噸和188萬億立方米。常規(guī)石油和天然氣都是不可再生礦藏資源，越采越少。有專家估計，目前地球上的石油資源大致還可以用40年，天然氣資源還可以用70年，煤炭資源還可以用190年。儲量豐富的“可燃冰”將是常規(guī)石油和天然氣的最佳替代能源。

“可燃冰”大多分布在深海海底和陸地凍土區(qū)域深處。海底“可燃冰”分布的范圍約占海洋總面積的10%，達4000萬平方公里，總儲量是全球已探明石油、煤炭和天然氣儲量的兩倍，是常規(guī)天然氣儲量的50倍。有專家估計，僅全球海底“可燃冰”資源可供人類使用1000年。還有資料估計，“可燃冰”在全球范圍內廣泛存在，全球約占27%的陸域是形成“可燃冰”的潛在地區(qū)。在全球邊緣海、深海槽區(qū)及大洋盆地地區(qū)，有利于形成“可燃冰”的面積約為18.9億平方千米，占海洋總面積的30%。英國《星期日泰晤士報》2012年1月15日刊登喬納森·利克一篇題為《爭奪“凍在海底”的神奇氣體的競賽開始》的文章介紹:“挪威國家石油公司最新的一項研究結果顯示，應該將甲烷水合物歸類為一種重要的燃料源，因為埋在海底的甲烷水合物提供的動力足夠世界使用幾十年甚至幾個世紀?！迸餐沂凸矩撠熆碧椒浅Ｒ?guī)碳氫化合物的經(jīng)理埃斯彭·安德森說:“甲烷水合物有巨大的能含量，有可能超過其他所有已知化石燃料的能含量總和。”可燃冰的熱量很高，一立方米可燃冰可以釋放164立方米的天然氣。

可燃冰儲量令人驚訝

據(jù)美國地質調查局估計，僅美國加州沿海地區(qū)就擁有甲烷水合物約37萬億立方米。美國趣味科學網(wǎng)站2010年5月23日發(fā)表題為《追蹤甲烷可估算墨西哥灣浮油的規(guī)?！芬晃闹性凸矩撠熑说脑捳f，泄漏的原油約有40%是由甲烷構成的。甲烷在從海底深處的油井往上升的過程中會溶解于水，美國的許多科研船只已經(jīng)擁有了相應設備，可以估算出這些往上升的甲烷的儲量。法新社2010年3月4日發(fā)表的一項報告介紹，從2003年到2008年，由阿拉斯加大學費爾班克斯分校的科學家納塔利婭·沙霍娃和利伊戈爾·謝米列托夫領導的國際研究小組探查了西伯利亞東部北極地帶大陸架，其面積覆蓋北冰洋海底200萬平方公里。他們的研究報告指出，北冰洋不穩(wěn)定永久凍土層中的甲烷氣體向大氣層外泄的速度比科學家們以前認為的要快。研究報告稱，“這一發(fā)現(xiàn)揭示，海底永久凍土層而并非陸域是被忽視的甲烷氣體巨大來源，甲烷氣體的大范圍排放可能將大大加劇全球變暖。”這些事實都顯示，在墨西哥灣和北極地區(qū)海底都蘊藏著大量“可燃冰”資源。

日本幾乎沒有礦藏資源，所需99.7%的石油依賴進口，其中87%來自中東地區(qū)。香港《亞洲時報》網(wǎng)站2009年12月22日發(fā)表記者高橋浩佑題為《日本視甲烷水合物為能源救星》的文章認為，日本“也許找到了一種在一定程度上改變幾乎完全依賴從其它國家進口石油這一局面的辦法”。投資者相信，日本能夠采掘甲烷水合物并對其進行商業(yè)利用。人們希望，甲烷水合物能夠取代石油。據(jù)估計，僅日本周邊海底沉積物中甲烷水合物的儲量，就足以提供相當于日本目前每年天然氣使用量90倍的能源。日本政府在2007年宣布，距離本州島東海岸大約50公里的南海海槽地區(qū)蘊藏著1.14萬億立方米甲烷水合物，這一儲量幾乎相當于日本目前每年天然氣消費量的14倍。日本周邊海底還蘊藏著其他大量甲烷水合物。據(jù)估計，四國、九州、北海道等海域蘊藏的“可燃冰”總量，相當于日本天然氣100年的消費量。日本石油、天然氣和金屬礦物資源機構Jogmec預測，日本西南沿海的南海海槽區(qū)域的甲烷水合物儲量可以提供足夠日本使用300年的能源。

中國資源量可觀

中國是“可燃冰”資源儲量最多的國家之一。2004年，中德聯(lián)合科考隊的“太陽號”考察船在南海海底發(fā)現(xiàn)了當今全球最大的碳酸鹽結殼，面積達430平方公里。它充分證實了海底甲烷水合物曾釋放出大量的甲烷。據(jù)專家預測，我國南海西沙海槽、臺灣西南陸坡、南沙海槽、沖繩海槽海底可能存在大量的甲烷水合物資源，可以滿足我國今后數(shù)百年的需求。2009年夏，在祁連山南緣，一簇火苗的燃燒，成為令人振奮的消息:我國成為世界上第一個在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)“可燃冰”的國家!據(jù)專家們估計，我國“可燃冰”的資源儲量為803.44億噸油當量，接近于我國常規(guī)石油資源量，約是我國常規(guī)天然氣資源量的兩倍。據(jù)國土資源部專家估計，我國陸域“可燃冰”遠景資源量至少有350億噸油當量，可供我國使用近90年。

新能源利用:不能讓環(huán)境付出代價

截至2010年，煤炭、石油和天然氣等化石能源仍占全球能源消費的86%，源自化石能源消費排放的溫室氣體占全球溫室氣體排放總量的2/3。有效安全開發(fā)清潔能源，不僅是化石能源的最佳替代能源，而且將大大改善環(huán)境。可燃冰是一種潔凈能源，它所含的雜質比常規(guī)天然氣更少，燃燒后幾乎不產(chǎn)生污染物質。

可燃冰主要氣體成分為甲烷?！犊萍既請蟆吩菞钣穹逡黄}為《“可燃冰”:沉睡的未來能源》的文章介紹，關于“可燃冰”的成因，目前主要有兩種觀點，一種認為，可燃冰最初來源于海底的細菌。海底存在大量動植物的殘骸，這些殘骸腐爛時產(chǎn)生細菌，細菌排出甲烷，當正好具備高壓和低溫的條件時，細菌產(chǎn)生的甲烷氣體就被鎖進氣水合物中，即“甲烷水合物”。另一種觀點認為，可燃冰由海洋板塊活動而成。當海洋板塊下沉時，較古老的海底地殼會下沉到地球內部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上表面。當接觸到冰冷的海水和深海壓力，天然氣與海水產(chǎn)生化學作用，就形成“甲烷水合物”。認清“可燃冰”主要氣體成分為甲烷的重要性在于，如果不能保證足夠的高壓和低溫，可燃冰會迅速融化為水和甲烷，如果不能對甲烷進行安全有效地收集，大量甲烷將直接進入大氣，全球氣候將面臨一場災難。

英國《星期日泰晤士報》2012年1月15日發(fā)表題為《爭奪“凍在海底”的神奇氣體的競賽開始》的文章援引英國愛丁堡的赫里奧特—瓦特大學氣體水化物研究中心主任巴赫曼·托希迪教授的話說:“人們的想法是，通過稍微加熱或稍微降低壓力來擾亂沉積層。甲烷隨后會變回氣體，我們就可以收集了。如果我們能找到一種技術來實現(xiàn)這個想法，就像日本人正在做的那樣，那么我們就有可能獲得巨大的新能源。”不過，需要克服巨大的技術和環(huán)境障礙?！白顡牡氖?，甲烷水合物沉積層的化學不穩(wěn)定性意味著開采有可能產(chǎn)生一種失控反應，會向海洋釋放數(shù)百萬噸甲烷氣體?！蔽恼轮赋?“這類泄漏也將對氣候造成災難性影響，因為甲烷在導致全球變暖上比二氧化碳大很多倍?！敝袊茉磫栴}專家胡文瑞最近發(fā)表題為《可燃冰:灼灼其華待有時》的文章指出，可燃冰在資源方面顯得非常重要，但開發(fā)和利用可燃冰也會給人類帶來一系列的環(huán)境問題，其中包括可燃冰與溫室效應有著密切聯(lián)系；因海底可燃冰分解而導致斜坡穩(wěn)定性降低是海底滑坡產(chǎn)生的另一個重要原因；如果在開采過程中向海洋排放大量甲烷氣體，將會破壞海洋中的生態(tài)平衡。

從勘探到開發(fā)可燃冰資源是一個系統(tǒng)工程，需要各領域專家協(xié)力合作，不斷提高科技水平和擁有先進的設備，開發(fā)要由點到面，不斷總結經(jīng)驗，實現(xiàn)安全開發(fā)，既提供新能源，又保護環(huán)境。

相關鏈接

日本研究機構著手鉆探可燃冰

日本石油天然氣和金屬礦物資源機構日前宣布，其鉆探可燃冰的工作已進入最后準備階段，力爭于近期當晚開始在愛知縣渥美半島近海海底進行鉆探，為明年的生產(chǎn)試驗做準備。

可燃冰又稱甲烷水合物，是甲烷氣體和水分子形成的白色結晶體，能像天然氣一樣燃燒。地球上可燃冰的儲藏量非常大，被認為是有望取代煤、石油和天然氣的新能源?？扇急诟邏旱蜏貤l件下形成，通常存在于大陸架海底地層以及地球兩極的永久凍結區(qū)域。

預計此次可燃冰鉆探和生產(chǎn)試驗的費用將達到170億日元1美元約合77日元。如能實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，日本石油天然氣和金屬礦物資源機構希望在2018年度實現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。

此次鉆探的地點位于愛知縣渥美半島以南70至80公里的近海海底，該海域被認為埋藏著約一萬億立方米的可燃冰，相當于日本十幾年的天然氣消費量。屆時，日本海洋研究開發(fā)機構的深海探測船“地球”號，將在海面下約1260米處可能蘊藏可燃冰的地層鉆四個井。

據(jù)了解，此次可燃冰的生產(chǎn)試驗將研究是否能切實從海底開采可燃冰，以及開采過程對周邊環(huán)境的影響。其中一個鉆井將用于實際生產(chǎn)試驗，其余鉆井用于觀測生產(chǎn)前后溫度等變化情況。

日本近海海底是可燃冰寶庫。據(jù)估算，其儲藏量相當于日本國內90年的天然氣消費量。但是，可燃冰被封閉在海底嚴酷的低溫高壓環(huán)境下，采掘時一旦甲烷氣體噴出而不能得到有效控制的話，后果不堪設想。為防止此類事故發(fā)生，有必要事先對海底的地質條件等進行縝密的調查，并謹慎確定采掘地點和方法。

來源：新華08網(wǎng) 作者：李長久

　　版權及免責聲明：凡本網(wǎng)所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章，不代表本網(wǎng)觀點和立場。版權事宜請聯(lián)系：010-65363056。

延伸閱讀