行業(yè)定位及前景意義重大

“我國對天然氣水合物的勘查開采起步晚，但進(jìn)步快。”12月19日，在南海天然氣水合物勘查與開發(fā)高端論壇上，中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局總工程師、首席科學(xué)家楊勝雄教授透露，目前他們正在建設(shè)開采先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)區(qū)，已進(jìn)行前期論證和實(shí)施方案準(zhǔn)備等一系列工作，以加快海域試采進(jìn)程，推進(jìn)天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化。

今年5月，我國國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局宣布在南海北部神狐海域進(jìn)行的可燃冰試采獲得成功。開采過程利用了“水、沙、氣分離” “防砂排砂”等多項自主研發(fā)的核心技術(shù)，我國成為世界上第一個實(shí)現(xiàn)在海域可燃冰試開采中連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國家。11月3日，國務(wù)院正式批準(zhǔn)將天然氣水合物列為新礦種，天然氣水合物也就是所說的可燃冰成為我國第173個礦種。

可燃冰是非常規(guī)天然氣的一種，其學(xué)名是天然氣水合物，外形與冰相似，內(nèi)含大量甲烷而極易燃燒。目前科學(xué)界一致認(rèn)為全球可燃冰資源總量約為20兆立方米，蘊(yùn)含的有機(jī)碳資源約為所有已探明的煤、石油、天然氣中總含碳量的兩倍。當(dāng)前，常規(guī)化石能源短缺情況嚴(yán)重，且使用煤炭、石油等能源引發(fā)諸多環(huán)境問題；新能源的使用又因面臨儲能等技術(shù)瓶頸而發(fā)展放緩。可燃冰具有熱值高、清潔等優(yōu)點(diǎn)，被各界寄予很高的期望。討論可燃冰在我國能源行業(yè)中的定位和未來前景具有非常重要的意義。

　　改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)值得期待

在能源種類的劃分中，可燃冰是一種非常規(guī)天然氣礦種。非常規(guī)天然氣是指由于各種原因在特定時期還不能進(jìn)行盈利性開采的天然氣，如煤層氣、頁巖氣、密砂巖氣等。對可燃冰的分析既要分析其作為天然氣對中國能源消費(fèi)的貢獻(xiàn)度，又要考慮其在非常規(guī)天然氣中的定位。

開發(fā)天然氣是應(yīng)對氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略選擇。天然氣作為清潔能源對環(huán)境治理、生態(tài)改善等方面都有非常重要的作用。由于中國“富煤、少油、貧氣”的格局，我國天然氣消費(fèi)一直存在較大的發(fā)展空間。根據(jù)《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年，我國天然氣消費(fèi)比重力爭達(dá)到10%，煤炭消費(fèi)比重降至58%以下。因此，可燃冰作為清潔能源的一種，勢必會得到政策支持。當(dāng)然相較而言，常規(guī)天然氣仍在天然氣開發(fā)中處于統(tǒng)治地位。

可燃冰是2017年繼頁巖氣后技術(shù)又得到重大突破的非常規(guī)天然氣。其他非常規(guī)天然氣的發(fā)展對可燃冰產(chǎn)業(yè)起到指導(dǎo)作用。2012年我國致密氣已進(jìn)入大型商業(yè)化開發(fā)階段，年產(chǎn)量為320億立方米。中國煤層氣儲量和產(chǎn)量均較少，處在工作化和商業(yè)化開發(fā)的早期階段。值得關(guān)注的是，頁巖氣在2011年被國務(wù)院批準(zhǔn)為我國第172種礦產(chǎn)。經(jīng)過6年的發(fā)展，我國頁巖氣的產(chǎn)量目前已高居世界第3位，中國石化重慶涪陵頁巖氣田已成為北美之外最大的頁巖氣田。頁巖氣既是可燃冰的替代品，其發(fā)展歷程也為可燃冰的發(fā)展帶來指導(dǎo)。2017年以前，可燃冰的商業(yè)化水平不及頁巖氣，資本更傾向于產(chǎn)業(yè)化更高的頁巖氣產(chǎn)業(yè)。但我國可燃冰開采已得到重大技術(shù)的突破，加之其巨大的資源總量，這將推動我國政府持續(xù)助力可燃冰開采技術(shù)的發(fā)展。有頁巖氣商業(yè)利用的經(jīng)驗(yàn)在先，可燃冰未來的發(fā)展值得期待。

　　面臨生態(tài)環(huán)境風(fēng)險不容小覷

可燃冰成藏模式的特點(diǎn)和勘探開采技術(shù)有別于常規(guī)天然氣，應(yīng)正確評估對其開發(fā)利用會產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險。對海底可燃冰的開采環(huán)境風(fēng)險主要包括海底地質(zhì)變化、溫室效應(yīng)加劇、海洋生物死亡等方面。

首先，力量失衡引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。在海洋堆積物里，可燃冰以膠結(jié)物與海洋中的沉積層共存，這使大陸斜坡地帶處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。而開采可燃冰便是通過改變其物理環(huán)境來分解固體可燃冰。例如，減壓法的原理是通過降低海底原本壓力來打破其固態(tài)的成藏條件，使其變?yōu)闅怏w。但當(dāng)固體可燃冰減少時，海底沉積物的力學(xué)平衡被改變，導(dǎo)致大陸斜坡帶產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生引發(fā)海底滑坡和海嘯的風(fēng)險。

其次，氣體甲烷加劇溫室效應(yīng)。可燃冰中的甲烷是一種反應(yīng)速度快、影響更為顯著的溫室氣體。如果封存為固態(tài)的甲烷氣體由于開采不慎而逸散到空氣中，將使全球的溫室效應(yīng)加劇。甲烷作為一種溫室氣體，會吸收太陽的長波輻射，阻礙地球熱量的散失。另外，溫室效應(yīng)也會帶來海水溫度的進(jìn)一步上升，環(huán)境溫度的改變更易打破可燃冰溫度的平衡，從而可能導(dǎo)致更多的甲烷氣體逸散到空氣中，加劇溫室效應(yīng)。

再次，法律缺位提高生態(tài)風(fēng)險。海水與空氣一樣具有流動范圍廣的特點(diǎn)。泄漏事故一旦發(fā)生，波及的范圍超過常規(guī)天然氣開采。天然氣的泄漏會造成海水的毒化，致使海洋生物大規(guī)模死亡。與天然氣類似，石油也有許多海上開采途徑。海上油井開采技術(shù)發(fā)展已久，然而伴隨著其發(fā)展史也曾發(fā)生過多起泄漏事故。早期的巴西海上石油鉆井平臺沉沒事件、近期的美國墨西哥灣原油泄漏事件都給生態(tài)環(huán)境造成了很大的危害。在事后對這些事件進(jìn)行處理和反思時，人們認(rèn)識到相關(guān)法律規(guī)范的缺乏帶來的風(fēng)險。如何對被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行估值和補(bǔ)償是核心的問題。隨著海上開采的大規(guī)模展開，相應(yīng)法律法規(guī)的出臺是預(yù)防生態(tài)問題發(fā)生的重要途徑。

因此，短期來看，天然氣在中國能源消費(fèi)中的比重不斷攀升，常規(guī)天然氣仍處在天然氣開發(fā)統(tǒng)治地位。長期來看，非常規(guī)天然氣具有更大規(guī)模的資源潛力，中國的可燃冰技術(shù)特別是成功的試開采經(jīng)驗(yàn)更是領(lǐng)跑世界。隨著開采技術(shù)的不斷提升，以及對國際上頁巖氣商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)的充分吸收，配以相應(yīng)的法律規(guī)范，可燃冰一定可以在未來我國的能源市場中發(fā)揮越來越重要的作用，在充分增加能源供給的同時優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。（作者單位：北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心）

1778年，英國化學(xué)家普得斯特里著手研究氣體生成的氣體水合物。

1934年，人們在油氣管道和加工設(shè)備中發(fā)現(xiàn)了冰狀固體堵塞現(xiàn)象，這些固體就是可燃冰。

1965年，前蘇聯(lián)科學(xué)家預(yù)言，天然氣水合物可能存在于海洋底部的地表層中。

1999年，廣州海洋局派出“奮斗五號”船實(shí)施了首次針對水合物的高分辨多道地震調(diào)查，由此掀開了我國海域水合物調(diào)查的序幕。通過調(diào)查，在南海北部陸坡西沙海域首次發(fā)現(xiàn)了水合物存在的重要標(biāo)志——似海底反射（BSR）。

2002年，我國正式批準(zhǔn)設(shè)立天然氣水合物資源勘查專項。從此，我國正式踏上了大規(guī)模、多學(xué)科、多手段開展天然氣水合物資源調(diào)查的艱辛歷程。

2007年4月至6月，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局首次在南海北部神狐海域成功實(shí)施8個站位鉆探，其中3個站位獲得了天然氣水合物實(shí)物樣品，所獲得的樣品甲烷含量高達(dá)99.7%以上，點(diǎn)火即可燃燒。這一發(fā)現(xiàn)是我國首次在南海海域獲取天然氣水合物實(shí)物樣品，證實(shí)了南海存在良好的水合物資源前景。這是一次戰(zhàn)略性的突破，使我國成為繼美國、日本、印度之后第4個通過國家級研發(fā)計劃在海底鉆探獲得天然氣水合物實(shí)物樣品的國家。

2008年，在青海祁連山凍土區(qū)成功鉆獲可燃冰樣品，證實(shí)我國是既有海域可燃冰又有陸域可燃冰的少數(shù)國家之一。

2013年6月至9月，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局在珠江口盆地實(shí)施了第二次天然氣水合物鉆探。此次鉆獲了大量高純度的新類型天然氣水合物實(shí)物樣品，該發(fā)現(xiàn)首次在我國南海獲取了可視的塊狀天然氣水合物實(shí)物樣品。

2015年6月至9月，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局再次在神狐海域?qū)嵤?3口天然氣水合物鉆探井，這次的命中率達(dá)100%，23口井全部發(fā)現(xiàn)天然氣水合物，這次鉆探為海域天然氣水合物實(shí)驗(yàn)性開采提供了重要參考靶區(qū)，標(biāo)志著我國海域天然氣水合物資源調(diào)查已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

2017年3月28日，我國再次在位于珠海市東南320公里的神狐海域試采井正式試開采，5月10日成功點(diǎn)火，截至7月9日，連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣60天，累計產(chǎn)氣量超過了30萬立方米，平均日產(chǎn)5000立方米以上，取得天然氣水合物試開采的歷史性突破。

2017年9月22日，中國新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船“科學(xué)”號在執(zhí)行中科院海洋先導(dǎo)專項中，又在南海海域約1100米的深海海底，探測到兩個站點(diǎn)存在裸露在海底的天然氣水合物，這也是科學(xué)家在我國南海海域首次發(fā)現(xiàn)裸露在海底的可燃冰。（資料來源：科普中國）