中国可燃冰开发面临的环境现状

王九荣

摘 要：本文主要对中国可燃冰开发面临的环境现状进行总结分析。首选讨论了国内外可燃冰的开采情况，其次在解析可燃冰开发面临的环境问题基础上，对可燃冰开发环境控制要点进行总结分析，希望通过探讨之后，可以给相关领域的研究者提供参考。

关键词：中国可燃冰;开发;环境现状;分析

前言

最近数10年，水土污染以及雾霾这样的环保隐患一直对我国造成严重的影响。这和以燃烧煤炭来获取各种能源的能源结构有着密不可分的关系，我们必须寻找一种全新的清洁能源来替代煤炭的燃烧，综合了众多清洁能源的各项优缺点之后，可燃冰被当成是一种极具开发潜力的清洁能源项目。相对于其他西方国家对于可燃冰的研究进展而言，我国的研究发展起步较晚，仅仅是在21世纪才开始相关研究。但在我国科研工作者的不断努力下，我们对于可燃冰的开發已经有了很大的了解和进步。可燃冰的开发必须慎之又慎，由于可燃冰必须在特定的地质条件下才会形成，假如使用不成熟的技术手段进行开发，就可能会对气候和地质造成严重的损害，并对未来形成潜在的环境风险。

1国内外可燃冰的开采情况

从上个世纪30年代勘探和开采石油的过程中，人们了解到天然气水合物的形成会对油气管道造成阻塞，于是一些开发和研究天然气和石油行业的人员开始致力于怎样抑制水合物的形成。到了1964年，天然气水合物在西伯利亚的永久冻土层被发现，这对于使用天然气水合物作为清洁能源的研究起到了重大的推动。随着钻探技术的不断发展，深海钻探项目（DSDP）以及海洋钻探项目（ODP）还有综合海洋钻探项目（IODP）进一步开展，在自然生态环境中丰富的天然气水合物被大量的开采和发现，根据KevenVolden的估计，目前地球上全部已知的甲烷水合物的总量达到了（1.8～2.1）×1016m3，这个数量达到了目前全球所有已知的矿物燃料的两倍之多，这个数据足以说明，未来的主要原料来源第一就是可燃冰。

2环境问题成因分析

2.1引发地质灾害

由于可燃冰的形成地质环境条件特殊，在特定情况下，开发可燃冰会造成相变，它的主要流程如下：（1）在形成天然气水合物过程中，流体的移动被孔隙空间所阻碍，导致矿物胶结的沉积学过程被严重影响，在没有固结或者固结不稳定的天然气水合物的沉积层，这些水合物是作为亚稳态交结物存在的。（2）由于海底多发地震以及人工开采的因素，原本稳定区域的温度和压力可能会受到影响，造成天然气水合物不再稳定。固体气-水合物会成为液体的气-水合物。（3）由于天然气水合物的基底位置松散，造成气体的外泄，这很可能会导致海底滑坡或地震的自然灾害。外泄的气体迅速上窜，非常可能导致井喷，并且损害设备，对开采人员的生命安全也会造成威胁。

2.2改变气候

如果在钻探开采的过程中，急躁冒进或不顾地震等因素。那么可能会加速甲烷的溢出，并且打破原本稳定区域的天然气水合物的应力平衡，对地质造成严重的破坏。当水合物释放的甲烷进入海水，某些喜氧的细菌或微生物可能会氧化这些甲烷，这会使海水的含氧量降低，导致生物的大批死亡甚至灭绝。问一些讲完可能会从海面溢出，改变大气环境。作为一种关键的微量元素，甲烷在大气中的比例会被气候和气压影响。当前的大气甲烷浓度约为6.9×1012m3。作为温室气体的甲烷存在放射性，即使占二氧化碳总量的5%，但它比同等重量的二氧化碳，会造成多达20倍的温室效应。无论是陆地还是海洋的天然气水合物中，甲烷的含量都超过大气含量的3000倍，如果由于开采天然气水合物，将大量的甲烷释放到大气中，就会改变大气构成并影响大气的辐射特性，并对全球的气候造成改变。

2.3其他环境风险

采用热激发法开采可燃冰的方法，是使用加压泵把热流体从地面泵入地层，运用电磁或微波加热的方式加快地层温度升高，用这样的方法促进水合物分解为CH4和H2O。这个方法的不足之处是难以收集过程中生成的甲烷，很可能导致甲烷泄漏并对环境造成污染。

对此可以利用化学抑制剂的手段调整固态水合物以及气态甲烷之间的热相界限。在前苏联的Messoyakha气田，开采可燃冰的方法达到了不错的实验成果。他们通过钻井组向地层注入化学抑制剂，来破坏原本较为稳定的可燃冰外部，并把可燃冰分成功分解为CH4和H2O，他们运用的化学抑制剂通常为甲醇或乙二醇。不过这两种物质不仅有毒且易挥发，并不能大规模使用。

3对策

为了缓解和改善可燃冰勘探给环境造成的影响，我们可以从如下几个角度进行改善：

3.1针对地质灾害的对策

（1）评价环境风险

由于可燃冰的开采非常可能会对环境造成严重的影响，所以制定有效的可燃冰储藏特性开发评价系统是尤为关键的，利用这种系统我们可以对特定的未固结层开展全面分析研究，来了解在商业开采方面，可能会对周边环境产生的影响以及对地层造成的应力变形情况，通过这些来判定地层滑坡以及漏气的风险可能性。

（2）设计可行性强的施工方案

在2017年，我国在南海“神狐”海域成功试采可燃冰的试验，不仅完成了安全生产的要求，也避免了对环境造成严重的影响。通过对水合物区海底地形地貌特征以及工程地质特征的深入了解，对水合物储藏的特性进行了全面分析，以科学的井位设计和降压方案，从源头上避免了甲烷泄漏可能造成的环境和灾害影响。

（3）原位检测

在可燃冰开采发动以前，依据海底地形对气体渗漏的监测设备进行布局，搭建完善的海水-海底-井下的全方位环境安全保障和监测系统，严格做到实时并全方位的检测温度、压力、以及甲烷浓度和海底稳定，性的各项参数，这样的做法可以系统的了解整个开采过程中可能存在的问题。例如中国和日本这两个国家，为了保障开采的安全及规避可能存在的风险，科研人员在生产的实验阶段，就必须监测海底的变形情况以及储存的稳定性，并在实际开采过程中实时了解现场甲烷的泄漏情况。根据实际操作的情况来看，原位监测对于降低开采风险可以起到良好的效果。

3.2针对气候改变的对策

（1）大量使用化石燃料造成了二氧化碳的过度排放，因此政府也在不断鼓励民众使用新能源的交通工具，通过公交出行的方式降低碳排，这对缓解全球变暖起到了好的示范。并扭转冻土的生态环境，保证冻土中的可燃冰相对稳定。

（2）针对二氧化碳的海洋封存，可以合并可燃冰的开采技术，从可持续发展的角度进行研究，向储层中注入二氧化碳，以二氧化碳来置换地层中的可燃冰，保证地层的稳定。

3.3针对其他环境风险的对策

想要进一步开采可燃冰并减少潜在的风险，不仅优化开采的方式也需要在技术层面上不断革新。目前的天然气水合物开采，不仅运用了自主研发的探测深潜器，也结合探测遥感技术以及更为精确的海底定位技术。在设备方面，提升采样机和钻机材料的耐压和密封性，并对环境的连锁效应进行深入研究，有效防灾减灾，对于钻采船/平台以及运输船这些装备也要进行进一步的革新。

4结论

开采可燃冰受到十分苛刻的环境和环保条件限制，本文结合我国开采可燃冰的历史和现实，进行了深入分析和全面调查，为可能存在的开采隐患提供了解决方法。为了使我国可燃冰的商业开采更上一层楼，我们应当综合技术和政策制度的良好推进，进一步解决开采可燃冰可能造成的环境问题。

参考文献：

[1]王智明，曲海乐，菅志军. 中国可燃冰开发现状及应用前景[J]. 节能，2010，29（5）：4-6.

[2]张明晰. 可燃冰勘探与开发现状[J]. 中国化工贸易，2014，（36）：195-195.

[3]刘少鹏，陶磊，苗建杰，孙旭，赵聪聪. 浅析可燃冰的国内开发现状与发展前景[J]. 农村科学实验，2019，（7）：102-103.