“石油终结者”可燃冰到底有多神奇

“石油终结者”可燃冰到底有多神奇

“我国首次海域可燃冰试采成功”消息成为近日最受关注焦点。“冰”怎么会燃烧？它到底是什么？如何被发现？据报道，可燃冰确实很厉害，如果一辆汽车加100升天然气跑300公里，那么加入相同体积的可燃冰，它就能跑5万公里。

“我国首次海域可燃冰试采成功”的消息成为这两天最受关注的焦点。“冰”怎么会燃烧？它到底是什么？长得啥样？有哪些用？是如何被发现的？又为何面世数十年仍没能大规模使用？

这次可燃冰试采成功是我国首次、也是世界第一次成功实现资源量全球占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。图为“蓝鲸一号”钻探平台在南海试采

100升就能让汽车跑5万公里

可燃冰能量密度非常高。同等条件下，它燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍。事实上，1立方米可燃冰可分解释放出160立方米以上的天然气。由于能量密度大，如果一辆使用天然气为燃料的汽车，一次加100升天然气能跑300公里的话，那么加入相同体积的可燃冰，这辆车就能跑5万公里。

由于可燃冰是天然气和水的化合物，燃烧后仅会产生少量的二氧化碳和水，与煤、石油等传统化石能源产生大量污染相比，是真正的绿色能源，被誉为“21世纪最具商业开发前景的绿色清洁战略能源”。

可燃冰的形成必须具备四个条件：一是温度，生成可燃冰的温度不能太高，也不能太低，适宜温度是0-10℃之间，最高限是20℃；二是压力，形成可燃冰需要足够的压力，但也不能太大，在0℃时，30个大气压以上就可；三是气源，“巧妇难为无米之炊”，丰富的天然气是可燃冰的重要组成部分；四是适量的水，这也是形成可燃冰不可或缺的成分。

因此，目前发现的可燃冰资源主要分布在海底0-1500米深的大陆架以及北极等永久冻土地区。而海底可燃冰的分布范围要比陆地大很多，据科学家大致估计，可燃冰分布的陆海比例为1:100，大约27%的陆地，包括极地冰川冻土带和冰雪高山冻结岩，以及90%的大洋水域是可燃冰的潜在区。陆地可燃冰分布较少是因为除了永久冻土层，其他地方很少像海底一样具备可燃冰形成的条件，而在海底300-500米的沉积物中都可能具备。

可燃冰储量巨大。在全球范围内，可燃冰已探明储量是现有天然气、石油储量的两倍，足够人类使用1000年，因此它被很多人视为未来能源之星。

在我国，可燃冰资源十分丰富，主要分布在南海、东海海域，以及青藏高原、东北的冻土区。据粗略估计，仅南海北部陆坡的可燃冰资源就达到186亿吨油当量，相当于南海深水勘探已探明油气储量的6倍，达到我国陆上石油资源总量的50%。

通过勘查，2016年在我国海域已圈定了6个可燃冰成矿远景区，在青南藏北已优选了9个有利区块，预计我国可燃冰远景资源量超过1000亿吨油当量，潜力巨大。

历时近十年发现“可燃冰”

我国最早近距离接触可燃冰的科学家是地质学家姚伯初。1982年，他受美国一个科研项目组的邀请前往考察时，了解到了可燃冰，回国后于1985年发表了中国第一篇与可燃冰相关的论文。1998年，国土资源部发出了国土资源大调查的号召。借着这股“东风”，地质学家张光学执笔写下了中国第一份可燃冰项目建议书，很快得到批复。

在2000年，就有报道称，我国南海、东海等海域发现大量“可燃冰”资源，初步估算其资源量相当于我国陆地石油天然气资源的一半。而在2002年，中国地质调查局组织有关单位在我国南海海域某区首次开展天然气水合物资源调查工作中发现：在采集的高分辨率多道地震剖面上，初步鉴别出在400多公里地震剖面上、面积为8000多平方公里的区域上存在有“可燃冰”气藏的显示标志，显示出了巨大的资源前景。另外，在我国的东海陆坡海域也有类似重大发现。

根据调查发现，第一次过街行为中行人的平均速度高于第二次过街的平均速度，这一现象与行人博弈过程的心理特性及路段中的安全岛等安全设施有联系。博弈模型表明，行人的抢行行为会提高行人的过街速度，但是同时也会降低效益，降低安全性。因此，行人在进行两次穿越期间需要合理控制过街速度。

1999年，海上可燃冰前期调査开始实施，资金最早投向南海，探寻有“可燃冰”迹象的地球物理异常。时任广州海洋地质调査局总工程师的黄永样，永远记得自己率船出海寻找可燃冰的事情：“有时候做梦，都能梦到海底白花花一片啊。”

2002年的出海结果，让黄永样很是兴奋。在东沙海域某处，地质人员对海底沉积物进行的现场分析，发现甲烷含量特别高。取样管流出泥水，散发出臭鸡蛋的味道，“这可能是甲烷分解后变成硫化氢的迹象”，“如果当时有保压取心那种装置的话，没准就取到样品了”。黄永样说。但这个当时在国际上已很成熟的技术，国内依然是空白。

2003年再次出海，又有新发现。一天凌晨两点多，黄永样被急促的敲门声惊醒，他被同事拽到电脑前，观察摄像机拍到的影像：海底布满了星星点点的白色物质。可惜的是，只是贝壳和菌类。“没有失望！贝壳和菌类是甲烷溢出冷泉处特有的生物，更加证明这里有可燃冰存在了。”黄永样很兴奋。

2007年，历史性的时刻即将到来，广州局租借了一艘国际工程船准备起航钻探。那时，黄永样已经退休，不再出海。当时的业界充满了期盼。担任本次勘探项目技术专家会主任的中国科学院院士李廷栋把这次钻探比作“淮海战役”，期待着“一炮打响”。2007年4月21日，6位中国科学家肩负着前所未有的使命，在人们期待的目光中上船了。他们将与9个国家的28位科学家合作，钻取中国自己的可燃冰实物样品。

5月1日，第一航次第一站位，这只不过是一次试探性的钻探。一钻下去，打上来的并没有想象中的白花花的冰，而是一些泥巴状的物质。之后接下来两钻，是中外双方各自选定的最好钻位，但同样是“颗粒无收”。一连三钻下去都没有打到“可燃冰”，人们有点坐不住了。

意想不到的是，就在大家商议第四钻是不是要对既定顺序进行调整时，对第一钻打上来的那些泥巴状物质的红外检测报告出来了，它们就是“可燃冰”！而且，那是一种在国际上还从来没有发现过的均匀分散性的“可燃冰”类型。它的纯度之高也属罕见：天然气含量达到100%，其中99.7%是甲烷，0.3%是乙烷，竟没有一种成分是废物。这标志着，从论证开始历时近十年，中国终于成为继美国、日本、印度之后第四个采到天然气水合物实物样品的国家。

有望让哪些产业受益

尽管大规模利用可燃冰还需等待，但终会有到来的那一天，“届时可能对整个人类都有巨大战略意义。”袁岚峰说。

我国《天然气发展“十三五”规划》已明确天然气地位，力争到2020年天然气消费占比提高到10%，可燃冰的开发将加大天然气的供给，有望推动我国非常规油气的开发投资的增长。目前可燃冰开采商业化仍处在研究阶段，且由于开采成本高，短期内大规模开发可能性较低，对公司业绩影响有限，但考虑到可燃冰储量丰富，未来有改变全球能源供给的可能性，长期来看相关上市公司或将大幅受益。由于可燃冰主要分布在海底，未来海上油气钻采设备及服务厂商有望首先受益。

可燃冰储量丰富，未来有望主导全球能源供给，但目前各国对可燃冰的赋存条件、形成机理和分布特征的研究，以及更进一步经济性开采技术尚未成熟。中国原本计划2030年才进入商业化开采阶段，但以目前进程来看，无论是技术还是商业化进程都已超预期。

（朱权利荐自《新华每日电讯》2017.5.21、《南京日报》2017.5.20）