探析可燃冰發(fā)展的前景及如何更好的開發(fā)利用

王九榮（中油遼河油田公司海南油氣勘探分公司，遼寧 盤錦124010）

伴隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，相應的全社會各個領域對于石油、煤炭等資源的需求量也在不斷增長。自工業(yè)時代大肆開采礦產(chǎn)資源至今，石油、煤炭等自然資源的儲量近乎于捉襟見肘，不僅對于一些能源行業(yè)，其他相關的領域也都在宣告著能源危機的到來，一直依賴的礦產(chǎn)資源在逐漸被消耗殆盡，而能夠為人類所用的新的資源還未能得到切實地發(fā)現(xiàn)和印證。諸多的科學家和經(jīng)濟學家都被當前的資源形勢報以悲觀的態(tài)度，甚至有學者認為21世紀中葉石油資源將會從地球上消失，可想而知到了那時人類的基本生活會是怎樣的窘境。而各個國家也必會因為能源問題在全世界范圍內展開爭奪，20世紀爆發(fā)的海灣戰(zhàn)爭就能說明能源在國家發(fā)展以及世界局勢穩(wěn)定中的重要性。當務之急并非是去爭奪諸多石油和煤炭等傳統(tǒng)的資源，而是尋求更為清潔高效的能源，眾所周知如今的環(huán)境形勢已不允許大肆低燃燒石油和消耗煤炭，而從近些年的一些科學研究和地質勘探中可以發(fā)現(xiàn)，可燃冰在未來能源的利用上潛力巨大。

1 可燃冰簡介

所謂可燃冰，顧名思義就是一種能夠燃燒的結晶物質，之所以能夠燃燒主要在于其是天然氣水合物的本質。其主要在深海沉積物中存在，處于高壓低溫條件下的天然氣與水產(chǎn)生了此類物質。由于其具有可以燃燒的性質，因而其的出現(xiàn)可以說是引起了全世界的高度關注。就化學的層面來看，其主要是在較為特殊的溫度和壓強下形成的，同時氣體的飽和度以及水的鹽度等也是達到了一定的程度，從而最終導致了可燃冰物質的形成[2]。由于其可燃燒的性質和較為清潔的特性，因而其一發(fā)現(xiàn)就被科學家驚嘆為未來資源的絕佳替代者。

可燃冰的能量密度超乎想象，較之于一定量級的石油或是天然氣，其的能量效果是后者的數(shù)十倍，同時其燃燒后也沒有任何污染殘留和雜質，由此可見其與其他能源相比所呈現(xiàn)出的高效性即是無與倫比的。由前瞻產(chǎn)業(yè)研究院處獲取的數(shù)據(jù)可以看出，世界范圍內已經(jīng)探明的可燃冰儲量達到據(jù)10萬億噸碳當量，而這樣的儲量初步估算能夠供全世界的人類使用1000年以上，因此可燃冰在未來的能源利用中被視為極有價值的新能源。而就我國海域探測到的可燃冰的儲量來看，滿足我國200年的能源需求也是綽綽有余的。

2 我國可燃冰分布賦存情況及開發(fā)利用前景

就我國可燃冰已經(jīng)探明的分布區(qū)域來看，南海和東海等海域的儲量較為豐富，分別約為64.97×1012m3和3.38×1012m3，而青藏高原以及東北凍土層中的儲量分別為12.5×1012m3和2.8×1012m3。其中，南海北部陸坡等區(qū)域探明的可燃冰的儲量達到185 億噸油當量，這樣的儲量是該區(qū)域深海油氣資源儲備的6倍之多，并且占到了我國陸上石油總量的一半左右，由此可見我國的可燃冰的豐富程度。不僅如此，西沙等區(qū)域初步圈出的5242km2的范圍內，初步測算相應的資源量達到4.1萬億m3。另外，據(jù)有關技術勘測發(fā)現(xiàn)，可燃冰在我國東海以及臺灣省海域也有大量分布。

3 可燃冰開采現(xiàn)狀及開采危害

盡管可燃冰有著較為理想的發(fā)展未來，但是要想對其高效地開采和利用卻是困難重重。可燃冰是一種極為活潑的物質，其所產(chǎn)生的溫室效應較之二氧化碳要高10～20倍，由于其長時間處于高壓和低溫的狀態(tài)，而一旦將其放置在常溫常壓之下即會立刻分解，正如冰塊突然從冰箱中拿出，其的物質形態(tài)便會立刻變化?？扇急彩沁@樣，不過由于其是一類可燃性的物質，因而其一旦被分解逃逸到大氣當中，必定會對區(qū)域環(huán)境造成不小的破壞，另外據(jù)有關研究數(shù)據(jù)顯示，可燃冰中固化的甲烷量是大氣中的3000倍，這樣的含量對于穩(wěn)定的大氣來說無疑是一場大災難。

就當前可燃冰開采的現(xiàn)狀來看，有3 個方面的問題務必要做出系統(tǒng)切實的分析：其一是技術方面的攻克；其二是在成本上的協(xié)調；其三是環(huán)境破壞的有效防范。

（1）需要注意的是，要產(chǎn)生可燃冰必定要極低的溫度，有關研究顯示當溫度高于20℃時，可燃冰的物理特性即會發(fā)生變化，即從固態(tài)瞬間變?yōu)闅怏w，這就是海底能夠形成可燃冰這類物質的一個重要原因；除此之外，還要有較大的壓力，一般情況下，越深的海底相應的壓力自然就越大，從而使得可燃冰的特性就比較穩(wěn)定；再者就是一定要有甲烷氣源的存在，顯然這在海底也是比較豐富的。因而可燃冰在海洋中分布也就比較合理，并且這樣的特性對于探明其的分布也是極具指導意義的。

（2）自從可燃冰被發(fā)現(xiàn)之后，科學家都在分析適宜的開采和運輸方式，但是至今仍舊沒有較為可行的舉措予以完美開采。當前處于測試階段的開采方法主要有熱激化法、減壓法和注入劑法等三種。需要明確的是，要確保此類能源安全高效地得以開采，對于甲烷氣體的控制以及溫度和壓力等的協(xié)調等都是必須要考慮的重要因素。

（3）若是大規(guī)模地實施開采，必定會對海底的結構造成破壞，或是大陸架的動蕩或是海床的塌方等。另外固結在海底沉積物中的水合物也應格外注意，一旦處理不當極易對海底環(huán)境造成不良的影響。

（4）怎樣才能確?？扇急母咝Ю茫两袢耘f被諸多科學家探討和分析。盡管科學家樂觀地預計海底的可燃冰可供人類使用1000年，但是需要注意的是，那只是一種理想化的利用預計，資源的高效利用亟待得到系統(tǒng)的分析和處理。

4 開發(fā)利用分析

要想確?？扇急軌虮M快地投入到商業(yè)化的運作之中，就需要我們在研究和行動上分別做到積極主動和謹慎有序。對可燃冰的研究切不可操之過急，而是應不斷地予以技術開拓，以得到最佳的執(zhí)行方式；而具體的行動部署上則要強調謹慎有序，以避免出現(xiàn)油氣開采泄露等的環(huán)境污染問題。

（1）由于可燃冰在海底是處于低溫的狀態(tài)，因而對其的開采務必要以低溫環(huán)境為主導。這一點可以以絕熱設計予以應對，并通過溫度探測儀和控制器等的綜合使用來達到以上的設計效果。

（2）開采的過程中一定要確保海底環(huán)境的穩(wěn)定，以避免出現(xiàn)甲烷氣體的分解。使用機器人予以操作能夠將泄露的概率降到最低，同時也有益于安全運輸。在對溫度控制的基礎條件下，將可燃冰溶于溫水中，通過高端控制器的作用，以達到對海底環(huán)境的穩(wěn)固和保障。

（3）在使用深海攝像機對地形狀況和甲烷的含量進行初步勘測之后，接著就可以使用活塞式巖心采集器完成具體地質的取樣。另外，還要不斷分析更為便捷高效的取樣和勘測的方式。

（4）對于海底過深水壓過大對可燃冰鉆探造成的阻礙，可以借助于專用的氣壓表來處理相應的情況。其主要是通過區(qū)域內氣壓的測試和模擬，從而達到對海底內氣壓的有效補充，以實現(xiàn)對可燃冰特性的穩(wěn)定保障。

5 結語

由以上論述可以看出，可燃冰盡管有著極為驚喜的未來能源的發(fā)現(xiàn)，但是要想對其高效開采和科學利用仍舊需要一段很長的時間去不斷摸索和探究，而當前對其的探究和技術推進尚處于初級階段，當然樂觀的是其必將成為未來新能源的代表，從而為人類的社會發(fā)展貢獻出獨有的力量。