日本发展天然气水合物面临重重考验

□ 鲁东侯

根据日本经济产业省正式发布的《日本天然气水合物开发计划》，该国天然气水合物发展正处于20年规划中的第二阶段，主要进行海洋生产试验、评价天然气水合物气田的特性、研究海洋天然气水合物开发系统，以及进行第二次陆上生产试验的分析并进行长期试验等。但从发展实践看，日本发展天然气水合物面临投资、技术、安全环保和经济性等四大挑战。

一是投资不足。根据日本经济产业省开发天然气水合物的时间节点，从当前至2018年是该资源前期研发的关键时期，需要巨额资金投入。但在国际油价持续走低和日本经济复苏缓慢的大环境下，天然气水合物的研发投入并不乐观。2014年日本全国原油和LNG进口总额为2270亿美元，而当年日本经济产业省对天然气水合物的研发预算仅为2.26亿美元，占油气进口总额的千分之一。如果日本政府不加大研发投资，预计很难在2023～2027年实现商业化生产的目标。

二是技术水平。实际上，真正限制日本天然气水合物快速发展的是资源开发技术，现有各类开发假设都存在技术缺陷。减压开发法是通过降低压力促使天然气水合物直接分解，不需要连续激发，成本较低，适合分布面积较广的天然气水合物开发，尤其适用于存在下伏游离气层的天然气水合物藏的开发。但此开发方式对天然气水合物藏的性质有特殊要求，只有当天然气水合物位于温度与压力平衡边界附近时，减压开发才具有可行性。热力法开发是直接对天然气水合物层进行加热，使天然气水合物层的温度超过其平衡温度，从而促使天然气水合物分解为水与天然气。热力法开发方式可实现循环注热，开发过程所需时间较短，但至今尚未很好地解决热利用效率低的问题，且只能局部加热，因此有待进一步完善。而化学试剂注入法初期能量输入低，但所需的化学试剂昂贵，还伴随较大的环境风险。此外，日本学者还提出二氧化碳置换开发和固体开发等新的开发方式假设，但都存在开发工艺复杂、开发过程中有工程安全和环境保护风险等难点。

三是安全与环保风险。根据现有资料和研究成果，天然气水合物开发过程中存在巨大的安全与环保风险。从资源赋存方式看，天然气水合物结构嵌入在海底，成为该区域地质构造的一部分，但当前尚不能完全了解天然气水合物在深海低温高压条件下保持稳定的条件和结构。在天然气水合物的开发过程中，极有可能导致其在海洋中发生液化，一是可能破坏现有的区域海洋生态系统；二是可能改变海底及大陆架的地质构造，诱发地震乃至大规模的海啸，给日本和周边国家带来自然灾害风险。

此外，开发的过程中可能伴有规模不可控的甲烷等气体释放，会对海洋环境和大气环境产生难以估测的不利影响。单位体积的甲烷在空气中释放所产生的温室效应是等体积二氧化碳的30倍，将极大地加剧全球气候变暖，可能会对全球生态环境造成灾难性的后果。

四是经济性不足。未来天然气水合物的生产成本必须大幅降低，才能获得市场的认可。以同样将气化成天然气供应市场的LNG资源为例，2011～2014年日本进口LNG价格在16.4～18.5美元/百万英热单位，考虑2014年下半年来国际油价持续走低等因素，预计2015年日本LNG进口均价可能低至7～10美元/百万英热单位。但根据现有工艺测算，天然气水合物制成天然气的成本高达30～50美元/百万英热单位，毫无经济性可言。日本经济产业省也意识到经济制约性，已计划于2018年实现200万立方英尺/日的试采产量，并力图将成本降低至16美元/百万英热单位。

为克服上述难题对天然气水合物开发的挑战，日本经济产业省计划分四步加快天然气水合物发展步伐：第一步，在2015年内完成新一轮天然气水合物测试，并尝试在海上安装天然气水合物相关开发装置；第二步，计划在2018年结束前，按照商业化生产的原则尝试对周边海域天然气水合物资源进行开发；第三步，根据尝试开发阶段遇到的问题，有针对性地重点突破储层类型认识、降低井口压力、水合物开采及控制以及环境保护等技术难点；第四步，在前三步合理实现的基础上，暂定2023～2027年商业化开发其丰富的天然气水合物资源。