“可燃冰革命”，或將改變能源格局
2017-06-05 13:23:44
摘要：天然氣水合物被國際公認為煤、石油等的替代能源，是世界重要的戰略資源，對我國能源安全及經濟發展意義重大。
6月2日，國土資源部在京舉行南海神狐海域天然氣水合物試采成功新聞發布會。會上，中國地質調查局副局長、天然氣水合物試采協調領導小組副組長李金發在介紹試采最新進展、自主創新成果及有關情況時如是說。
正如李金發所言，本次位于珠海市東南320千米的神狐海域天然氣水合物的試開采成功，是優先搶占了領跑的技術高地，實現了我國在天然氣水合物開發上的領跑。它將會是繼美國引領頁巖氣革命之后的，由我國引領的天然氣水合物革命，將會推動整個世界能源利用格局的改變。
獨一無二，資源量大分布廣
天然氣水合物被國際公認為煤、石油等的替代能源，是世界重要的戰略資源，對我國能源安全及經濟發展意義重大。
目前的研究結果顯示，在地球上大約有27%的陸地是可以形成天然氣水合物的潛在地區，而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬這樣的潛在區域。目前世界上已有79個國家和地區發現了天然氣水合物礦藏。
而全球范圍內天然氣水合物資源量問題，一直是科學界討論的熱點。
目前被國際科學界廣泛引用的觀點是，1988年美國科學家科溫沃登（Kvenvolden）預測全球天然氣水合物資源量為2.1×1016立方米，相當于21萬億噸油當量，是全球已發現煤、石油和天然氣等化石能源的兩倍。2011年，美國能源部發布天然氣水合物資源潛力研究報告，預測全球天然氣水合物資源量為2.0×1016立方米，相當于20萬億噸油當量，與科溫沃登（Kvenvolden）預測大致相當。
據中國地質調查局基礎調查部副主任、天然氣水合物試采現場指揮部辦公室主任邱海峻介紹，如果依照天然氣水合物資源類型及賦存狀態，結合我國海域地質條件作出預測，我國海域天然氣水合物資源量約為800億噸油當量。目前，通過重點地區普查，已經圈定11個有利遠景區，19個成礦區帶，經過鉆探驗證圈定了兩個千億方級的礦藏。
據科學家估算，全球天然氣水合物僅海底儲量就夠人類使用1000年，也被譽為“21世紀的綠色能源”。除了儲量巨大，天然氣水合物還具有埋藏比較淺、能量密度高、高效清潔等特點。被視為高度壓縮天然氣的天然氣水合物，其甲烷含量達80％～99.9％。在標準狀況下，1單位體積的天然氣水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體。
邱海峻介紹說，天然氣水合物在全球主要分布在兩類地區：一類是水深300米～3000米的海底，在海底以下0米～1500米的沉積物中產出；另一類是陸上凍土區，尤其是南北極凍土區。目前已發現的海底水合物多分布于環太平洋周邊、大西洋西岸、印度洋北部、南極近海及北冰洋周邊，地中海、黑海、里海等內陸海以及貝加爾湖等湖底也有零星分布。陸上水合物則主要分布于環北冰洋的高緯度凍土區和我國青藏高原凍土區。
“這次南海神狐海域試采成功是我國首次、也是世界第一次成功實現資源量全球占比90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型天然氣水合物安全可控開采，為實現天然氣水合物產業化提供了技術儲備，積累了寶貴經驗。”李金發表示。
“我國海域天然氣水合物資源潛力巨大。天然氣水合物開發利用將會大大提升我國能源安全保障程度，降低對外依存度，進一步優化能源消費結構。”國土資源部地勘司司長于海峰如是說。
接二連三，開采難題不斷破解
怕“失壓”、怕“海底滑坡”、怕“出砂”、怕“分解”，這是天然氣水合物開采過程中必須要面臨的難題。
眾所周知，天然氣水合物是在高壓、低溫的條件下形成的。一旦失壓，或者溫度升高，就會變成氣體，體積急劇增大160多倍。在海底，天然氣水合物賦存于泥質粉砂中。一旦鉆孔密封不好，大量海水灌入，可能造成更大范圍內的失穩，大量的溫室氣體逸出，甚至引發海底滑坡和更大的災害。在凍土、泥砂中，天然氣水合物因為混合了砂礫，開采過程中一旦出砂將很難處理。天然氣水合物一旦開采出來，如果管道密封保護不好，甲烷氣體就會逸出。所以，其開采的難點，不在于從海底或凍土中把它們采出來，難點在于有序、可控，不發生地質等次生災害。
目前，全球天然氣水合物研發活躍的國家主要有美國、日本、加拿大、韓國和印度等，各國競相投入巨資開展天然氣水合物試采，競爭異常激烈。但都因種種原因未能實現或未達到連續產氣的預定目標。
我國天然氣水合物室內研究及海上和陸地調查方面起步較晚，20世紀90年初才開始關注國外有關的報道和研究成果。
1995年，在中國大洋協會、原地質礦產部和國家科委的支持下，中國地質科學院礦產資源研究所曾先后在南海和太平洋國際海底開展了天然氣水合物的調查研究工作，并發現了一系列與天然氣水合物有關的地球化學和自生礦物異常標志。1999年，中國地質調查局廣州海洋地質調查局開始積極跟蹤國際天然氣水合物研究進展并在南海北部西沙海域開展了天然氣水合物前期調查，發現了存在天然氣水合物的重要地震標志——似海底反射面（BSR）。這一重大發現反饋到國土資源部、中國地質調查局后，引起國家高度重視。2002年，以廣州海洋地質調查局為主，廣泛吸收高等院校、科研院所、國家石油公司等參與的國家專項正式實施。
2007年，中國地質調查局廣州海洋局聯合國內外先進調查勘探力量，在南海北部神狐海域實施了我國首次天然氣水合物鉆探工程，并成功獲取天然氣水合物實物樣品，發現了礦層厚度大、飽和度高、甲烷含量高的分散型天然氣水合物礦藏，進一步驗證了我國調查評價方法技術可行、可靠。
2008年11月，我國在青藏高原祁連山脈木里地區永久凍土帶鉆獲了天然氣水合物實物樣品。2011年，以加快南海北部水合物資源遠景區勘查評價、選擇重點靶區實施水合物試驗性開采為目標的水合物鉆探專項啟動。2013年，在珠江口盆地東部海域鉆獲多種類型水合物樣品，首次發現超千億方級礦藏。2015年在神狐海域再次鉆探發現超千億方級水合物礦藏……數年的不懈努力，為今天試采成功奠定了堅實的基礎。
與日本試采的天然氣水合物海域成礦環境相比，我國海域主要屬于泥質粉砂型儲層，這也是占全球90%以上比例的儲層類型。砂細導致滲透率更差，同時我國的可燃冰水深大、儲層埋藏淺，施工難度更大。
針對社會高度關注的天然氣水合物開采可能帶來的環境安全問題。北京大學教授、天然氣水合物試采工程首席科學家盧海龍表示，在此次試采前，已經開展了10余個航次的環境基線調查，獲取了海洋地質、海洋生物、海水化學等本底數據，以及海底地層力學參數等。在試采過程中，按照國際標準的環境管理體系、工藝安全風險管理等，采取嚴格的環境保護措施。利用大氣、海水、海底和井下四位一體監測體系，對甲烷、二氧化碳等參數及海底沉降進行實時監測，與本底數據對比顯示，甲烷等參數無異常變化，海底地形無變化，沒有環境污染，未發生地質災害。試采結束后，圍繞環境保護進一步完善理論技術方法體系，為安全可控的資源開發創造條件。持續開展環境調查與監測，獲取海洋環境參數，評價天然氣水合物環境效應，為制訂天然氣水合物開采的環境保護方案提供科學依據。加強環境保護與安全生產技術研發，實現天然氣水合物綠色開發。
不可否定，我國在天然氣水合物開采中取得的突破，對于全世界而言，無論從理論、技術還是安全層面，都更具有可參考和借鑒的價值。
大勢所趨低碳清潔能源是方向
當前，全球能源供需關系乃至整體格局正在發生著深刻變革。
中國社會科學院研究生院院長、國際能源安全研究中心主任黃小勇曾在全球能源安全論壇2016年會暨《世界能源發展報告2016》發布會上表示，全球能源格局正在進行深刻變遷，這對全球政治格局產生深遠影響。
他認為，目前，“供給西進”和“需求東移”是當今全球能源的主導路徑。從能源供給趨勢看，以美國為代表的非常規油氣產地大有替代中東、俄羅斯等傳統油氣產地之勢。從能源需求趨勢看，美歐發達國家的工業化進程已經逐步走出了依靠能源消耗換取各項發展的階段，對能源的新增需求已經顯著趨緩。與此同時，中國、印度等新興市場國家對于能源的渴求正在與日俱增。而在當今世界的能源結構中，石油、煤炭和天然氣牢牢占據前三名的位置。但未來，隨著能源需求的不斷變化，全球主要能源結構也將發生重大調整。總體趨勢可以概括為：低碳化和可再生化。
據相關研究，在產生同等熱量的情況下，天然氣所產生的二氧化碳排放，僅相當于煤炭的40%。而從經濟意義角度衡量，天然氣價格的“親民性”也在一定程度上推動能源成本有較大程度的降低。因此無論從經濟角度還是可持續發展角度，清潔能源將逐步替代煤炭等高污染能源。
天然氣水合物作為一種新型能源，燃燒后僅會生成少量的二氧化碳和水，比煤、石油、天然氣污染小很多，但能量高于煤、石油、天然氣十倍。儲量巨大、高效清潔、燃燒值高等特點使得天然氣水合物被譽為“21世紀最具商業開發前景的綠色清潔戰略能源”，為各國競相研究開發的熱點。
就國內情況看，我國的煤炭需求年均增長一直保持高位。時至今日，中國已成為全球最大的煤炭需求國。但是，隨著全社會環保意識的增強及國際上對減少碳排放的強烈呼吁，煤炭也將逐漸被天然氣等更加清潔的能源所替代。
此次，就天然氣水合物的試采成功，黨中央國務院在賀電中提出了新的更高要求：要促進天然氣水合物勘查開采產業化進程；依靠科技進步，保護海洋生態，推進綠色開發，保障國家能源安全。而中國地質調查局局長鐘自然在就天然氣水合物試采成功的重大意義做過專門的論述，提出天然氣水合物的試采成功是向產業化勘探開發邁出的關鍵性一步。沒有這一步絕對不行。這是產業化的開端，只有盡快實現產業化，才能鞏固領跑地位，才有可能促進能源生產和效率提升，保障能源安全，優化能源結構，甚至重塑世界能源格局。
國土資源部地質勘查司司長于海峰在此次發布會上表示，天然氣水合物是一種低碳清潔能源，甲烷含量高，且使用起來比常規天然氣所含的雜質更少，燃燒后幾乎不產生任何殘渣，是未來理想的煤、石油等化石燃料的替代能源，進而能夠有效服務于我國生態文明建設。同時，制定相關產業政策，引導企業進入天然氣水合物勘探開發領域，可以進一步支撐油氣體制改革，促進油氣行業持續健康發展。
他還進一步透露，未來可能將參照頁巖氣的模式制定相關產業政策，鼓勵和引導企業參與勘探開發，推動天然氣水合物開發利用進程。（《中國礦業報》劉曉慧）
