天然气水合物，又称“可燃冰”。2017年，由中国地质调查局在南海神狐海域组织实施的我国首次天然气水合物试采工程获得成功，取得多项重大突破性成果，创造了产气时长和总量的世界纪录。

虽然我国的天然气水合物研发工作后来追上，在海域天然气水合物勘查与试采方面已经取得了较为丰硕的成果，尤其在天然气水合物试采的部分相关领域实现了全球领跑，但仍然需要密切关注国外主要国家天然气水合物研发工作的进展，取长补短。

日本的国家级天然气水合物开发计划于2001年启动，并在系统部署、严密组织管理、严谨实施、技术方法装备研发、规范流程制定、成果发布宣传等方面积累了丰富的经验，刚刚出版的《日本海域天然气水合物研发进展及启示》对日本天然气水合物研发工作的进展进行系统的梳理和总结，地质哥将其中部分内容梳理出，整理如下文，为行业人员提供参考。

一、可燃冰——各国的能源宠儿

天然气水合物，又称“可燃冰”，是在高压低温条件下由烃类气体分子和水分子构成的一种具有笼型结构的似冰状结晶化合物。

甲烷是形成天然气水合物最常见的气体分子。天然气水合物主要存在于陆地冻土带和水深大于300ｍ的海洋沉积物中。据估计，全球天然气水合物的资源总量换算成甲烷气体约为1.8×1016~2.1×1016ｍ3，有机碳储量相当于全球已探明化石燃料(煤炭、石油和天然气等)的2倍(吴时国等，2015)。

天然气水合物作为一种潜力巨大的能源资源，受到了世界各国的广泛重视，中国、美国、日本、加拿大、韩国、印度、俄罗斯、欧盟等国家和地区相继开展了相关研发工作，中国、美国、日本、韩国、印度是目前在天然气水合物勘查与试采领域最为活跃的国家。

不同地质环境中天然气水合物的赋存类型(据Beaudoinetal.，2014)

Ａ、Ｂ—薄的(Ａ)和厚的(Ｂ)天然气水合物(白色)赋存在细粒沉积物(灰色)中；Ｃ—砂层中的孔隙充填型天然气水合物；Ｄ—海床上的天然气水合物丘(天然气水合物被石油染成橙色，表面覆盖着灰色沉积物)；Ｅ—细粒沉积物(灰色)中的弥散状天然气水合物(白色点)；Ｆ—粗砂和砾(灰色)中的天然气水合物(白色)

二、日本可燃冰开发计划及主要成果

日本周边海域蕴藏着大量的天然气水合物，因此天然气水合物作为未来的能源备受期待。为了实现天然气水合物资源的开发利用，需要积极推进相关技术的研发，寻求更为经济的钻探和生产方式，以确保长期和稳定的能源供给，并制定了如下目标：

1. 明确日本周边海域内天然气水合物的赋存情况和特征。
2. 估算可能赋存天然气水合物的海域内的甲烷气体原地资源量。
3. 从具有前景的海域中选取天然气水合物资源区，并对其经济开发的潜力开展研究。
4. 针对选定的天然气水合物资源区实施试采。
5. 研发相关技术，实现产业化开发。
6. 确立开发体系，注意环境保护。

为实现上述具体目标，«ＭＨ开发计划»分3个阶段逐步推进相关研发工作。在2005财政年和2008财政年开展中期评价时，对每个阶段的时间进度安排进行了调整，第一阶段由最初设计的2001~2006财政年变更为2001~2008财政年，第二阶段由最初设计的2007~2011财政年变更为2009~2015财政年，第三阶段由最初设计的2012~2016财政年变更为2016~2018财政年。各个阶段的主要目标如下(経済産業省，2016－01－05):

第一阶段(2001~2008财政年):

推进基础研究工作(勘探技术等)，选择资源区作为海域试采的对象，通过陆域试采的实施进行技术验证等。

第一阶段研究的组织体系

第二阶段(2009~2015财政年):

推进基础研究工作(生产技术等)，在日本周边海域实施试采等。

第二阶段研究的组织体系

第三阶段(2016~2018财政年):

开发相关技术，实现产业化生产，开展经济效益和环境影响评价等。

第三阶段研究的组织体系

三、日本海域可燃冰试采进展

根据2001年7月和2013年4月分别发布的«ＭＨ开发计划»和«海洋基本计划»，日本计划分3个大的阶段来实现对天然气水合物的最终产业化开发。第一个是2001财政年至2018财政年以政府为主导的研发(试采)阶段；第二个是2019年至2023年(指自然年，下同)的产业化开发前的过渡阶段；第三个是2023年至2027年以民营企业为主导的产业化开发阶段。

其中，研发(试采)阶段的目标是积极推进勘探、生产等技术的开发，圈定天然气水合物资源区，通过陆域和海域天然气水合物试采来改进和验证相关技术，以及确立可用于产业化开发的技术与体系；过渡阶段的目标是为开始产业化开发做好充足的准备以及推进以民营企业为核心的体系的完善；产业化开发阶段的目标是实现对天然气水合物长期、经济且安全的开发利用。

在目前的研发(试采)阶段，日本参与了加拿大麦肯齐三角洲的3次陆域试采和美国阿拉斯加北坡的1次陆域天然气水合物试采，主导实施了2次海域天然气水合物试采，这2次海域天然气水合物试采的场地均位于日本近海的南海海槽。

第一次海域天然气水合物试采试验系统示意图(据Yamamotoetal.，2017)

第二次海域天然气水合物试采试验系统示意图（请横置屏幕查看）

四、给我们的启示

日本以政府为主导的研发(试采)阶段的最终目标是针对天然气水合物产业化开发的技术研发，即研发可从含天然气水合物储层中长期、安全、稳定和高效产气的技术，可监测含天然气水合物储层长期产气情况的技术，可有效、准确圈定具有丰富技术和经济可采资源潜力的高质量含天然气水合物储层的勘查(地震、钻探、测井、取心等)与评价(资源量评价、储层特征评价等)技术，以及与具有经济效益的海洋生产系统有关的技术。尽管日本拥有丰富的天然气水合物资源潜力且投入了大量的人力、物力和财力，但尚未形成可从海洋天然气水合物矿床中稳定产气的技术，已开展的2次海域天然气水合物试采均遇到了一些技术问题，如出砂。以民营企业为主导的产业化开发阶段及之前的过渡阶段的目标，均是以能够在未来成本竞争中占据优势为前提条件，继续通过科学理论研究、技术方法装备研发、更大规模的产气试验、产业化开发示范等方面，逐步使稳定生产技术、资源有利区评价与优选技术、经济高效生产系统相关技术的成熟度满足产业化开发的要求。目前，日本正在根据第二次天然气水合物试采结果商讨制定新的天然气水合物产业化开发路线图，预计在进入产业化开发利用阶段之前，还需经历为期15年左右的稳定生产技术验证示范和产业化示范等阶段。

此外，日本将改变之前制定的以促进国内开发为目标的政策，积极参与近期可能实施的长期陆域天然气水合物试采(与美国合作)和其他国家(如印度)的海域天然气水合物试采，目的是减少投入、加快积累试采经验。

2017年3月底至7月底，由中国地质调查局组织实施的我国首次海域天然气水合物试采获得成功。下一步，我国将加快推进天然气水合物勘查开发产业化进程。基于对日本海域天然气水合物产业化开发设想和路线图的归纳总结和分析，以及上面提到的并获得如下认识，提出如下建议:

1、尽管我国首次海域天然气水合物试采取得了巨大成功，但要实现最终的天然气水合物产业化开发还需要在做好科学理论研究和技术装备研发的基础上分阶段、有目的地开展试采(技术示范)工作和产业化示范工作，确保技术装备的安全稳定可靠、产气量的长期经济可持续、环境影响的可控，并形成可指导我国天然气水合物产业化实施的勘查开发规范、技术装备体系、法律制度等。

2、部署实施更大范围、更高精度的海域天然气水合物勘查(勘探、钻探等)，圈定和优选资源潜力大、富集程度高的天然气水合物有利区，以便为今后的产业化开发提供目标区。

3、尽管我国在天然气水合物研发方面已跻身全球第一梯队，但日本、美国等国家也加大了研发力度，国际竞争形势严峻，需要充分发挥中国地质调查局等中央部门、地方政府、石油企业，以及高校、科研院所等学术机构的优势，统一部署、形成合力，确保在天然气水合物相关领域的优势地位。此外，我国也可考虑与相关国家合作开展天然气水合物勘查与试采，加快技术研发进程和经验积累。

4、天然气水合物产业化开发所需要的技术包括勘探(资源量评价)、钻探、储层评价、生产、开发系统、输运、利用等从上游到下游的必要技术。我国应在进一步明确天然气水合物产业化开发所需具体技术装备的基础上，逐步实现各项技术装备从概念设计、基础设计、工程设计到功能测试、系统集成测试再到示范、推广的成熟过程。

本文均选自《日本海域天然气水合物研发进展及启示》，2018年由地质出版社出版

目 录

第１章 世界天然气水合物钻探与试采进展

引言

主要国家天然气水合物研发情况概要

天然气水合物钻探进展

天然气水合物试采进展

结论与启示

参考文献及资料

第２章 日本甲烷水合物开发计划及主要成果

引言

《日本甲烷水合物开发计划》 概要

第一阶段

第二阶段

第三阶段

结论与启示

参考文献及资料

第３章 日本海域天然气水合物试采进展

引言

第一次海域天然气水合物试采

第二次海域天然气水合物试采

结论与启示

参考文献及资料

第４章 日本天然气水合物产业化开发设想与路线图

引言

日本天然气水合物产业化开发设想

日本天然气水合物产业化开发路线图

结论与启示

参考文献及资料

附录１ 日本天然气水合物研发工作相关文献目录

附录２ 天然气水合物相关日英中译用词对照表

附录３ 缩写词

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