[科普中國]-可燃冰試采并關井成功：得來不易

　　自今年5月18日我國實施南海天然氣水合物(即可燃冰)試采工程以來，截至前日關井已持續(xù)整整60天，據悉，本次試采累計產氣超過30萬立方米；取得了持續(xù)產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項重大突破性成果，創(chuàng)造了產氣時長和總量的世界紀錄。 

　　可燃冰首次試采與關井新聞報道（來源網絡） 

　　此次可燃冰試采成功使我國勘察和開采的核心技術得到驗證，也標志著中國在這領域的綜合實力達到世界頂尖水平。 

　　可燃冰為什么“可燃” 

　　可燃冰，學名天然氣水合物，也稱氣體水合物，是由天然氣與水分子在高壓（>100 大氣壓或>10MPa）和低溫（0～10℃）條件下合成的一種固態(tài)結晶物質。因天然氣中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物。天然氣水合物多呈白色或淺灰色晶體外貌類似冰雪，可以像酒精塊一樣被點燃，故也有人叫它"可燃冰"。 

　　可燃冰燃燒樣態(tài)（來源網絡） 

　　從化學結構來看，天然氣水合物是這樣構成的：由水分子搭成像籠子一樣的多面體格架，以甲烷為主的氣體分子被包含在籠子格架中。不同的溫壓條件，具有不同的多面體格架。 

　　天然氣水合物化學結構（來源網絡） 

　　從物理性質來看，天然氣水合物的密度接近并稍低于冰的密度，電介常數和熱傳導率均低于冰。天然氣水合物的聲波傳播速度明顯高于含氣沉積物和飽和水沉積物，中子孔隙度低于飽和水沉積物，這些差別是物探方法識別天然氣水合物的理論基礎。 

　　可燃冰身在何處 

　　可燃冰的形成必須具備四個條件：一是溫度，生成可燃冰的溫度不能太高，也不能太低，適宜溫度是0—10℃之間，最高限是20℃。二是壓力，形成可燃冰需要足夠的壓力，但也不能太大，在零度時，30個大氣壓以上就可。三是氣源，“巧婦難為無米之炊”，豐富的天然氣是可燃冰的重要組成部分。四是適量的水，這也是形成可燃冰不可或缺的成分。四個條件缺一不可。  

　　可燃冰在陸域和海域均有分布，而海底可燃冰的分布范圍要比陸地大很多，據科學家大致估計，可燃冰分布的陸海比例為1:100，大約27%的陸地，包括極地冰川凍土帶和冰雪高山凍結巖，以及90%的大洋水域是可燃冰的潛在區(qū)。陸地可燃冰分布較少是因為除了永久凍土層，其他地方很少像海底一樣具備可燃冰形成的條件，而在海底300-500米的沉積物中都可能具備。 

　　全球天然氣水合物分布圖（來源網絡） 

　　可燃冰發(fā)展歷程 

　　可燃冰自18世紀被發(fā)現以來，各國都對它進行了長久的研究，但是真正的開發(fā)利用僅能追溯到上個世紀，足見其研發(fā)難度之高，利用價值之大。 

　　人類對可燃冰的研究與開發(fā)歷史（來源網絡） 

　　我國海域可燃冰探尋闊步向前 

　　1999年，廣州海洋局派出“奮斗五號”船實施了首次針對水合物的高分辨多道地震調查，由此掀開了我國海域水合物調查的序幕。通過調查，在南海北部陸坡西沙海域首次發(fā)現了水合物存在的重要標志——似海底反射（BSR）。成果報送國務院后，時任國務院副總理溫家寶批示“……這意味著這類新資源在我國零的突破（2000年）”。我國于2002年正式批準設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、多學科、多手段開展天然氣水合物資源調查的艱辛歷程。  

　　2002-2015年間，我國相繼在南海北部陸坡的西沙、東沙、神狐和瓊東南海域開展了天然氣水合物資源調查及研究工作，并取得了一系列勘探成果和理論突破—— 

　　2007年4-6月，廣州海洋地質調查局首次在南海北部神狐海域成功實施8個站位鉆探，其中3個站位獲得了天然氣水合物實物樣品，所獲得的樣品甲烷含量高達99.7%以上，點火即可燃燒。這一發(fā)現是我國首次在南海海域獲取天然氣水合物實物樣品，證實了南海存在良好的水合物資源前景。 

　　可燃冰燃燒情景 

　　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物樣品的國家。 

　　2013年6 -9月，廣州海洋地質調查局在珠江口盆地實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物樣品，該發(fā)現首次在我國南海獲取了可視的塊狀天然氣水合物實物樣品。 

　　各類樣態(tài)的天然氣水合物樣品（來源網絡） 

　　2015年6-9月，廣州海洋地質調查局再次在神狐海域實施23口天然氣水合物鉆探井，這次的命中率達100%，23口井全部發(fā)現天然氣水合物，這次鉆探為海域天然氣水合物實驗性開采提供了重要參考靶區(qū)，標志著我國海域天然氣水合物資源調查已達到世界先進水平。 

　　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14時52分成功點火，截至7月9日14時52分，共連續(xù)穩(wěn)定產氣60天，累計產氣量超過了30萬立方米，平均日產5000立方米以上，取得天然氣水合物試開采的歷史性突破。 

　　2017年試采成功 

　　據介紹，這次試開采成功是中國首次、也是世界首次成功實現資源量占全球90%以上、開發(fā)難度最大的泥質粉砂型天然氣水合物安全可控開采。經過近20年不懈努力，中國終于在天然氣水合物勘查開發(fā)理論、技術、工程、裝備實現了歷史性突破。正如BBC曾報道的：“可燃冰有望成為具有革命意義的能源，對于滿足世界未來的能源需求至關重要?！弊鳛榛蛟S是地球上最后一種的碳基燃料，如若真的能夠有效利用，相信一定是我們可見未來的又一盞明燈。