“中國石油在可燃冰領域取得的成果矚目，但未來仍有諸多方面需要持續研究探索，前路更需開拓者不斷創新發展，為今後可持續、大規模開發奠定基礎，進而產生具有商業開採價值的項目，也為在獲取能源同時，保證生態環境可持續發展做好充分準備。”
可燃冰是公認的地球上尚待開發的大規模新型化石能源，是未來全球能源發展的戰略制高點。全球可燃冰儲量和分佈情況如何，主要大國可燃冰研究試採進展如何？2017年，中國石油在可燃冰勘探開發領域取得了新的突破，總承包首次南海神狐海域可燃冰試採獲歷史性成功，可燃冰被命名為第173號新礦種，黨中央、國務院專門發賀電祝賀。目前，中國的可燃冰開採已經取得了長足的進步，有力地支撐著國家能源資源戰略,但其難度也是毋庸置疑的。本期再次刊發可燃冰內容，目的就是引起世人的廣泛探索，我們還將持續關注這一話題。——編者
全球可燃冰儲量巨大 分佈廣泛
根據美國地質調查局（USGS）的說法，天然氣水合物是水和低分子量氣體（如甲烷、乙烷、二氧化碳）在適度高壓、低溫條件下形成的白色冰狀結晶體，最常見的是甲烷水合物（即“甲烷冰”）。由於天然氣水合物外形酷似冰，而且能夠像固體酒精一樣用火直接點燃，所以又稱為“可燃冰”。無論是在海底還是在陸域永久凍土帶，可燃冰只有在0攝氏度-10攝氏度時才能生成，超過20攝氏度就會分解，變得“煙消雲散”。同時，要生成可燃冰，還得需要適度高壓的條件。例如，如果溫度為0攝氏度，那麼得要30個大氣壓才能生成可燃冰。
中國現代國際關係研究院世界經濟研究所資源與環境研究室主任張茂榮介紹，可燃冰中的天然氣主要來源於兩種形式：一種來源於微生物分解，這些微生物將有機質分解形成甲烷等氣體，這與沼氣類似；另一種是熱解成氣，也就是說，有機質在較高溫度和較大深度下通過熱分解而形成天然氣。通過對全球244個可燃冰樣品的分析得出的結論是，絕大多數海底可燃冰中的天然氣是微生物氣型，其次是混合氣型，而熱解氣型則比較少。
在自然界，可燃冰廣泛分佈在海洋和一些內陸湖的深水環境、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及大陸永久凍土中。可燃冰主要分佈在兩類地區：一類是深度為300米-3000米的海底，另一類是以南北極凍土區為主的陸上凍土區。其中，99%的可燃冰存在於海洋沉積物中。根據最新研究結果，27%的地球陸地面積具有形成可燃冰的潛力，90%的地球海洋麵積具有形成可燃冰的潛力。目前，地球上已經發現的海底可燃冰礦藏，主要分佈在環太平洋和環北冰洋、印度洋北部、大西洋西岸以及南極近海，此外一些內陸海如黑海、裡海、地中海，以及貝加爾湖等湖底也有少量的可燃冰分佈。在陸地上，可燃冰主要分佈在環北冰洋的高緯度凍土區，中國的青藏高原凍土區也有一定的分佈。目前，世界上已有79個國家和地區發現了可燃冰礦藏。全球已直接或間接發現的可燃冰礦點中，97%集中在海洋，其餘3%主要位於陸地凍土帶。
長期以來，全球範圍內可燃冰資源量問題，是包括科學界在內的各界討論的焦點問題。目前，有一個觀點得到科學界廣泛引用。該觀點於1988年由美國科學家科溫沃登（Kvenvolden）提出，他通過預測認為，全球可燃冰資源量高達2.1×1016立方米，大約相當於21萬億噸油當量，其規模之巨大，幾乎為全球已發現的常規化石能源（煤炭、石油、天然氣等）的兩倍。2011年，美國能源部國家能源技術實驗室發佈了一份有關可燃冰資源潛力的研究報告。該報告預測，全球可燃冰資源量為2.0×1016立方米，大約與20萬億噸油當量相當，這與科溫沃登的預測結果非常接近。
中國地質調查局的預測結果顯示，中國海域可燃冰資源量約為800億噸油當量。若考慮陸上凍土帶資源，中國可燃冰資源量預計將達到1000億噸油氣當量的規模。截至目前，中國通過對重點地區的普查，對可燃冰礦藏進行摸底，已經圈定了兩個千億立方米級的巨大礦藏，還圈定了19個成礦區帶和11個有利遠景區。可燃冰在中國的主要分佈區位於南海海域。南海是中國可燃冰成礦條件和找礦前景最好的地區，也是中國對可燃冰調查研究程度最高的地區。
張茂榮認為，可燃冰作為一種新型能源，具有埋藏比較淺、能量密度高、高效清潔等特點，對世界能源未來的影響可能會非常深遠。可燃冰作為高度壓縮的天然氣，其甲烷含量高達80%—99.9%。據實驗統計，1單位體積的可燃冰分解後，最多能夠產生高達164單位體積的甲烷氣體，可見其甲烷含量之高，能量密度之大。可燃冰可以通過一定的處理程序形成液化天然氣（LNG），從而減少空間佔用和運輸難度。可燃冰比較“清潔”，其燃燒後僅會產生少量的水和二氧化碳，較煤炭、石油、天然氣等常規能源的汙染程度小得多，但能量密度卻是後者的十倍。根據科學家們的估算結果顯示，全球可燃冰僅海底儲量就足夠人類使用1000年。 綜上所述，可燃冰由於具有儲量巨大、燃燒值高、高效清潔等優點，被讚譽為21世紀最具商業開發前景的戰略能源，受到世界各國高度重視，紛紛投入力量進行研究開發。
可燃冰領域主要國家展開調查及試採競賽
自20世紀60年代開始，前蘇聯、美國、加拿大等少數一些國家就開始了可燃冰資源的調查工作。進入80年代後，世界多地（包括大海、深湖、高原、極地等）發現了儲量豐富的可燃冰，受此鼓舞，70多個國家陸續制定了開採可燃冰的規劃。而從20世紀90年代開始，美國、日本、中國、加拿大、韓國、印度等更是紛紛投入巨資，競相在本土乃至國際海底開展可燃冰的調查和試採。
美國：
啟動多個可燃冰試採項目
美國十分重視可燃冰研究，1998年把可燃冰列入國家能源發展戰略長遠規劃。2000年5月通過了《甲烷水合物研究與開發法案》。而且，美國政府在資金上大力支持，能源部曾為可燃冰研究多次撥款。最近的一次撥款是在2016年9月份。當時，為了支持6個新的可燃冰研究項目，政府宣佈投入380萬美元資金。
20世紀80年代，美國開始在墨西哥灣進行可燃冰的研究與勘探。2001年，美國能源部啟動了專門針對墨西哥灣可燃冰研究的“聯合工業項目”。這個項目為期長達10多年，並由多個國家的眾多機構參與其中。在“聯合工業項目”中，研究人員開展了鑽探取芯與隨鑽測井研究。研究結果表明，在墨西哥灣有高飽和度、高品質含可燃冰砂層，研究人員還在那裡發現了裂隙填充型可燃冰。隨著“聯合工業項目”的結束，美國能源部下屬相關實驗室又於2014年設立了“深水甲烷可燃冰描述與科學評價”項目。這個大型項目分三個階段實施。第一階段工作於2015年9月完成，進行了相關的初步評價工作，取得了初步研究成果。目前，後續的工作正在進行中。
在墨西哥灣“深水甲烷可燃冰描述與科學評價”項目正在推進的同時，美國又於2016年10月在該灣啟動一項新的可燃冰研究項目。這個項目的目的在於，採用電磁法研究可燃冰系統在不同沉積類型和不同流體含量環境中的導電性，及其因開採而導致的導電性變化特徵。這個項目為期3年，將通過研究建立地層導電性與測井資料之間的關係，從而提高資源評價的準確度。緊接著，2017年5月，美國國家能源技術實驗室與得州大學奧斯汀分校合作，在墨西哥灣開展鑽探取樣考察，對墨西哥灣深海可燃冰做進一步評估。
除了墨西哥灣，美國進行可燃冰研究的另一個主戰場是阿拉斯加的凍土區。2015年，美國頒佈了新的《甲烷水合物研究與開發修正案》。根據該法，美國從2017年開始，在阿拉斯加凍土區進行一項可燃冰中長期試採研究。該項研究的期限為兩年。目前該項研究正在進行中，日本石油天然氣和金屬礦物資源機構（JOGMEC）等參與了共同研究。
日本：
兩次試採獲得天然氣產量
日本國內油氣資源貧乏，因而對可燃冰開發寄予了厚望。通過長期的努力，日本在可燃冰的勘探和開發等方面已經處於世界先進水平。
日本的可燃冰勘探研究始於20世紀90年代，其重點研究區為該國的周邊近海海域。早在2001年，日本就發佈了為期18年的可燃冰開發計劃。經過大量勘探研究，至2009年日本已基本完成周邊海域可燃冰調查評估，初步識別出一批可燃冰遠景區，確定了南海海槽區為最具遠景的可燃冰分佈區。2011年福島核事故後，日本加大了對可燃冰的勘探開發力度。2012年在愛知縣近海率先啟動海底可燃冰開採試驗。以此為基礎，2013年3月，日本在南海海槽區實施了可燃冰試採研究，這是世界首次海域可燃冰試採研究。此次試採研究，日本採用降壓法，6天產氣12萬立方米，產氣量大大超過此前的陸地凍土區可燃冰試採。然而，6天后由於泥沙堵住了鑽井通道，試採停止。
日本在開採可燃冰過程中，得到了美國著名油服公司貝克休斯的技術支持。貝克休斯為日本石油天然氣和金屬礦物資源機構（JOGMEC）安裝了從海底開採可燃冰天然氣的水下試驗井完井系統。
近年來，日本加快了近海可燃冰勘探開發研究步伐。2015年，日本製訂了新的海洋可燃冰試採計劃，計劃在2017年開展為期一個月的海洋可燃冰試採研究。為此目標，日本針對2013年可燃冰試採研究中出現的含砂流體堵塞井筒等問題，加強了對開採過程中井筒堵塞防治的研究。
2017年5月，日本按計劃在南海海槽區開展第二次可燃冰中長期降壓試採研究。這次可燃冰試採研究區位於2013年可燃冰試採研究同一區域，即日本愛知縣渥美半島以南80公里處的南海海槽第二渥美海丘區，水深1000米，可燃冰礦藏位於海底以下300米。這次南海海槽區可燃冰試採研究的目標，一是在更長時間內實現連續產氣，二是解決可燃冰原地分解出砂造成的井眼堵塞問題。5月8日，日本經濟產業省資源能源廳宣佈，南海海槽區可燃冰降壓試採研究已於5月4日正式開始，JOGMEC成功採出天然氣。5月15日，再次由於泥沙灌入鑽井通道而被迫停止產氣，沒有能夠完成原定計劃目標（連續三、四周穩定產氣），12天的天然氣產量僅為3.5萬立方米。
此外，日本近年還加強了日本海東部大陸邊緣可燃冰勘探研究，現已發現可燃冰有利構造900多個，確定了近海底淺部氣煙囪型與較深部砂層孔隙填充型兩種可燃冰賦存模式。研究表明，日本不僅在南海海槽區富含可燃冰，日本海東部大陸邊緣可燃冰資源量也十分引人注目。
中國：
可燃冰未來發展值得期待
中國是較早進行可燃冰研究的國家之一，在試採可燃冰方面一直處於世界前列。1997年，中國設立了“中國海域天然氣水合物勘測研究”項目。1998年，中國成立了國土資源部，並開展了國土資源大調查。此後，中國投入960萬元進行了可燃冰初步研究。到了2002年，中國正式將可燃冰列入國家計劃。2004年，中德兩國合作在南海進行可燃冰研究，德國“太陽號”調查船載著近30位兩國科學家進行第一次海底取樣，但未獲成功。
2007年，中國地質調查局下屬的廣州海洋地質調查局，牽頭組織國內外先進的勘探力量，在中國南海北部的神狐海域，成功鑽取了可燃冰實物樣品，發現了分散型可燃冰礦藏。這一可燃冰礦藏具有礦層厚度大、飽和度高、甲烷含量高的特點，受到國內外關注。由此，中國成為繼美國、日本、印度之後第四個成功在海底鑽取到可燃冰樣品的國家。2008年，在青藏高原祁連山脈木裡地區的永久凍土帶，中國科學家鑽獲了可燃冰實物樣品。由此，中國成為世界上在海洋和陸地都發現可燃冰的少數國家之一。
2011年，中國以加快南海北部可燃冰資源遠景區勘查評價、選擇重點靶區實施可燃冰試驗性開採為目標的可燃冰鑽探專項啟動。2013年，中國在珠江口盆地東部海域首次發現了超過千億立方米級的可燃冰礦藏，並獲取了多種類型的可燃冰樣品。2014年2月，中國的“南海可燃冰富集規律與開採基礎研究”通過了驗收，從而建立起了南海可燃冰基礎研究的系統性理論。到了2015年，中國科學家再次發現超過千億立方米級的可燃冰礦藏，這一礦藏也是在中國南海神狐海域。
2017年5月10日，中國地質調查局從中國南海神狐海域開採出天然氣。天然氣來自於水深1266米海底以下203米-277米的可燃冰礦藏。到5月18日，在8天內連續穩定產氣，每天平均產氣量超過1.6萬立方米，最高日產氣量達到3.5萬立方米，8天總共產氣量超過12萬立方米，而且甲烷含量最高達到99.5%，實現了預定目標（超過國際公認的日均產氣1萬立方米以上且連續一週不間斷的指標），標誌著中國首次海域可燃冰試採取得了成功，由此，中國成為全球首個實現了在海域可燃冰試採中獲得連續穩定產氣的國家。其實，中國的穩定產氣遠不止8天。自5月10日開始，到6月21日，中國南海可燃冰連續穩定產氣42天，累計產量超過23.5萬立方米，並創新20項技術，遠超日本成為世界第一個試開採成功的國家。
中國海域主要屬於泥質粉砂型儲層，全球90%以上的儲層也屬於這一類型。與日本試採的可燃冰海域成礦環境相比，中國的這一類型中，砂細導致滲透率更差，加之水深大、埋藏淺等特點，施工和試採難度更大。但中國在可燃冰試採技術均被各國嚴密封鎖的不利形勢下，實現跟跑者後來居上，關鍵在於中國實施了全面自主創新，這些自主創新體現在可燃冰試採成氣理論、抽氣技術、工程裝備等各個領域。例如，中國在可燃冰開採過程中，採用了“防砂排砂”“水、沙、氣分離”等多項自主核心技術。2017年11月3日，中國國務院正式批准將可燃冰列為新礦種，成為中國第173個礦種。中國在可燃冰開採中取得的突破，在理論、技術、安全等各層面都對世界各國具有重要的參考和借鑑價值。
對此，時任中國國土資源部部長的姜大明興奮地表示，此次試採的圓滿成功，是中國也是世界首次成功實現源量佔全球90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型可燃冰的安全可控開採。這次成功試採為實現可燃冰商業性大規模開發“提供了技術儲備，積累了寶貴經驗”。這次試採的重大意義還在於，它打破了中國在能源勘探開發領域長期跟跑的局面，實現了由“跟跑”到“領跑”的艱難跨越，對保障中國國家能源安全、推動清潔綠色發展、建設海洋強國具有深遠影響。中國地質調查局局長鍾自然指出，此次可燃冰試採成功是向產業化開發邁出的關鍵性一步，中國要儘快實現產業化，才能鞏固可燃冰開發的領跑者地位，才能進一步推動能源生產和能效提高，從而優化中國的能源結構，保障中國的能源安全，甚至重塑全球的能源格局。中國地質調查局副局長李金髮預計，2030年前中國將實現可燃冰商業性開發。下一步，中國的試開採團隊將繼續在附近海域開展工作、積累經驗，為在2030年前進行大規模商業性開發打牢基礎。
張茂榮認為，由於特殊形態及其儲存位置，決定了作為清潔能源的可燃冰在開採與使用的過程中需要注意安全、環保等問題，甚至因其開採具有的環境等風險而被視為“惡魔資源”，實現商業開發尚需攻克諸多難關，但相信隨著科技進步和人類的不懈探索，可燃冰大規模“浮出水面”還是非常值得期待的。
天然氣水合物發展重要時間節點
自人類發現可燃冰以來，大致經歷了實驗室研究、管道堵塞及防治、資源調查與開發利用四個階段。
1810年
英國科學家漢弗萊·戴維（Humphry Davy）在實驗室合成氯氣水合物。之後的研究幾乎均在化學家們的實驗室裡進行，他們試圖合成各種各樣的水合物。
1934年
前蘇聯科學家發現在西伯利亞輸氣管道里有可燃冰，它堵塞了管道，影響天然氣輸送。為此，美國、前蘇聯、荷蘭、德國等國先後開展了可燃冰的形成動力學和熱力學研究以及如何防治輸氣管道中形成可燃冰問題，由此進入到管道堵塞及防治研究階段。
1969年
前蘇聯在麥索亞哈氣田進行釋壓法開採可燃冰的試驗，取得較好效果。麥索亞哈氣田由遊離的天然氣藏和可燃冰藏兩部分組成，其中1/3的氣體來自可燃冰藏。該氣田從1969年開始試採到1990年最終停產，斷斷續續生產了17年，從麥索亞哈氣田開採出的天然氣中約36%的氣體產自可燃冰。
1995年至1997年
以美國為首的DSDP及其後繼的ODP在10個深海地區發現大規模可燃冰聚集：秘魯海溝陸坡、中美洲海溝陸坡（哥斯達黎加、危地馬拉、墨西哥）、美國東南大西洋海域、美洲西部太平洋海域、日本近海、阿拉斯加近海和墨西哥灣等海域。
2017年
中國在南海北部神狐海域進行的可燃冰試採獲得成功，成為全球首個在海域可燃冰試採中獲得連續穩定產氣的國家，創造了產氣時長和產氣總量的世界紀錄。這次試採成功是中國首次、也是世界首次實現泥質粉砂型可燃冰安全可控開採。本文由（石油聘oilpin.net）小編髮布在今日頭條號，轉載請註明出處!
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