可燃冰是怎么形成的(可燃冰是怎么形成的有几种存在的形态)

　　5月18日，国土资源部中国地质调查局高调宣布我国在南海北部神狐海域成功试采可燃冰，中国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。此消息一出，如重磅炸弹在全球各地炸开了花，有怀疑的，中国真的突破了可燃冰开采技术吗？有乐观的，到2030年，我们就能够用上干净的可燃冰。还有半信半疑的，可燃冰商业开采能否改变能源市场的现有格局？又能否在不久的将来影响人们的生活？更有夸大其词的，“一辆使用天然气为燃料的汽车，一次加100升的可燃冰，能跑5万公里”，果真如此吗？可燃冰的开采面临前所未有的机遇与挑战。

　　乐观者的理论依据

　　可燃冰作为一种非常规清洁资源，是由水分子在高压和低温环境下捕获住天然气分子而形成的似冰状结晶态化合物，遇火即可燃烧，在常温常压条件下，可燃冰能够分解为甲烷和水，1立方米的可燃冰通常可释放出164-180立方米的天然气。今年5月，国土资源部中国地质调查局首次取到可燃冰样品，在南中国海神狐海域水深1266m，海底以下203-277m试采，连续产气 8 天，最高产量 3.5 万m / 天，平均日产1.6 万m / 天， 累计产气超120万m ，甲烷含量达 99.5%。

　　Tan(Sustainability 2016, 8)等人的研究表明，我国在南中国海可燃冰的储量为64.96吨油当量（TCM），占全部储量的78%；青藏高原的储量为12.5TCM，占全部储量的15%；东海的储量为3.38TCM，占全部储量的4%；西北地区的储量为2.8TCM，占全部储量的3%。

　　毋庸置疑，南中国海以其独特的地质结构和容易获得高清地震资料的优势，已探明该区拥有大量的可燃冰资源量。按照国土资源部中国地质调查局目前的开发状况，到2030年就能够有干净的可燃冰供商业开发利用。在地球上，蕴藏着极具潜力的可燃冰资源，即使我们仅开采其17%到20%的份额，也足够我们使用200年了。目前我们已经发现超过230个天然气水合物矿点，在现有基础设施条件下，最具有开发前景的是具有高饱和度天然气水合物的优质砂岩储层。我国已经对可燃冰的富集规律和成藏机理进行长期的研究，建立了可燃冰开采综合模拟技术系统，已经取得相当高的勘探成功率。

　　被夸大的可燃冰能量块

　　可燃冰就像科幻大片《变形金刚》中正邪双方机器人殊死争夺的能量块，体积虽小，蕴含的能量却无法估量，奇大无比。有报道称：“可燃冰的最大特点就是能量密度高、占用体积小，却蕴含巨大能量。举个例子，一辆使用天然气为燃料的汽车，如果一次加100L天然气能跑300公里的话，那么加入相同体积的可燃冰，这辆车就能跑5万公里。”在全球范围内，可燃冰蕴藏的天然气资源总量约为21000万亿方，可满足人类使用1000年的需求。

　　上述论点有瑕疵：以天然气为燃料动力的家用车气瓶容量100L，加气的压缩比大概是1:200，也就是5L气瓶容量可以加1立方米天然气，那么气瓶加满大约是20个立方的天然气。天然气和汽油的热值大约是1个立方天然气 = 1L油，也就是100L的气瓶相当于20L的油箱；加了100L的天然气（其实是压缩天然气）=20L油，7L油跑100公里，所以大概推算一次加100L天然气能跑300公里。但是100L的可燃冰（其实也类似于压缩天然气甲烷），变成气态甲烷大概是150-200倍的比例，跟给气瓶加气的压缩比接近，行驶里程跟加气差不多，甚至还会少于加气跑的里程。而100L压缩天然气跟100L可燃冰能量差不多，也就能跑300公里。

　　可燃冰的形成条件非常苛刻。温度不能太高，高于20℃，天然气水合物就会分解；温度也不能太低，海底温度在2-4℃，才适合天然气水合物的形成。水合物的形成需要30个大气压，这就决定了可燃冰的埋藏深度不会太浅。形成可燃冰的主要气体是甲烷，甲烷气富集的地区，需具备压力、温度条件，二者缺一不可。

　　目前我国大力发展太阳能、风能、海洋能、地热能、核能等新能源，但可再生能源占比比较低，对整体的能源格局影响尚不大，传统能源替代将会加快能源结构转变。可燃冰作为清洁能源逐步替代传统化石能源，中国大规模的开发可燃冰将使世界油气价格崩溃的说法为时过早。

　　可燃冰开采的机遇与挑战

　　开采可燃冰的主要方法有：降压法、加热法、注入抑制剂法、二氧化碳交替法，或以上四种方法的组合。相对于美国和日本，中国的可燃冰研究滞后。日本于2013年尝试过用降压法开采海底可燃冰并提取了甲烷，但由于海底出砂流入开采井，试验仅6天就被迫中断。我国同样用降压法试采可燃冰并获得成功，但试采阶段的数据还有待进一步确认、分析。此次钻井用的蓝鲸1号钻井船并非专门为开采可燃冰设计的，属于常规钻井船。从某种程度上看，可燃冰试开采成功，不仅是理论与技术的突破，更是工程装备的壮举。目前来看，南中国海可燃冰开采的机遇有三方面：

　　（1）资源量巨大，中国78%的可燃冰都分布在南中国海。

　　（2）储量丰度高，南中国海可燃冰的储量为64.96吨油当量（TCM）。

　　（3）南中国海地震资料清晰，勘探程度高。

　　南中国海可燃冰开采的挑战有七个方面：

　　（1）离岸远、埋藏深，勘探开发成本高。

　　（2）浮式液化天然气输送安全系数低。

　　（3）容易出砂。

　　（4）开采过程中海底松散沉积物在重力作用下会发生海底滑坡、地震、海啸等地质灾害。

　　（5）产出水处理难度大。

　　（6）气输管线要求高。

　　（7）开采过程中如果发生甲烷泄漏，环境保护难度大，甲烷的温室效应是二氧化碳的22倍。

　　海上可燃冰开发的钻完井成本大约为 1 亿美元/口，试采阶段的开采成本不好估计，但如果要实现商业化开采，成本是开采常规能源的几十倍，将会接受市场最严峻的考验。可燃冰试采过程从技术方面来说没有革新的技术，面临诸多难题，成本太高。

　　而且可燃冰开采的难点不在于从海底把它们开采出来，而在于有序、可控，不发生次生灾害。要从开采技术优化、过程安全控制、地层稳定性及环境影响等方面继续开展深入研究，可燃冰商业开采任重而道远。