可燃冰夠全人類使用1000年,我國儲量世界第一,為何不大規模開採

熊熊燃燒的可燃冰,是這個世界上最神奇的能源。在人們的印象當中,水火永不相容,水能滅火,火亦能噬水。而可燃冰的神奇之處就在於,作為一塊由水凝固而成且溫度低於0℃的冰塊,它竟然能夠像蠟燭一樣燃燒起來。實際上,它燃燒的程度比蠟燭要劇烈得多。

1810年,一位科學家在做實驗時,無意間製造出了可燃冰。不過當時的人們並不知道這是什麼東西,所以也就沒有在意。

1934年,美國人哈默·施密特在被堵塞的輸氣管道中發現了可以燃燒的冰塊,這是人類首次發現可燃冰。

1968年,蘇聯地質學家在寒冷刺骨的西伯利亞麥索雅哈永久凍土層內發現了可燃冰,並在此後的十年內開始開發。

消息傳出後,世界各國都開始研究和探索這種可以燃燒的冰。

可燃冰並不是真正意義上的冰,它只是外觀像冰而已,同時由於遇火即可燃燒的特點,所以才被稱作「可燃冰」。可燃冰其實就是天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質。

可燃冰的形成必須滿足三個基本條件:溫度、壓力和原材料。首先,可燃冰可在0℃以上生成,但超過20℃就會分解。而海底溫度一般保持在2~4℃左右。

其次,可燃冰在0℃時,只需30個大氣壓即可生成,而以海洋的深度,30個大氣壓很容易保證,並且氣壓越大,水合物就越不容易分解。

最後,海底的有機物沉澱,其中豐富的碳經過生物轉化,可產生充足的氣源。海底的地層是多孔介質,在溫度、壓力、氣源三者都具備的條件下,可燃冰晶體就會在介質的空隙間中生成。

可燃冰在自然界廣泛分布於大陸、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。

在地球上,大約有27%的陸地是可以形成可燃冰的潛在地區,而在海洋中約有90%的面積也屬於這樣的潛在區域。僅在海底區域,可燃冰的分布面積就達4000萬平方公里,佔地球海洋總面積的 1/4。2011年,世界上已發現的可燃冰分布區多達116處,其礦層之厚、規模之大,是常規天然氣田無法比擬的。

科學家估計,在全球範圍內,可燃冰的儲量是現有天然氣、石油儲量的兩倍,足夠人類使用1000年以上。

而我國的可燃冰儲量十分可觀,位居世界第一。據初步預測,我國海域可燃冰資源量約為800億噸石油當量。位於我國南海北坡的海域是可燃冰富集區,預測儲量約194億立方米,相當罕見。在陸地上,我國凍土區內也蘊藏著大量的可燃冰,2009年專家就曾預估,青藏高原的可燃冰儲量達到350億噸石油當量。

相比傳統能源煤炭和石油,可燃冰最大的優勢是污染小、熱值高。科學實驗數據顯示,可燃冰燃燒之後,僅會生成少量的二氧化碳和水,污染遠小於煤碳、石油等,對環境的污染極低。但是,它產出的熱量要比傳統能源高出10倍,1立方米可燃冰可轉化為164立方米天然氣和0.8立方米水。

在全球能源資源緊張、環境污染日益嚴重的大背景下,可燃冰作為一種儲量豐富、熱值極高、污染極低的新型能源,如果能夠被人類大規模開採利用,必然將會改變全球能源格局。

然而當前,包括我國在內的世界各國都還沒有大規模開採利用可燃冰,這是為什麼呢?

主要原因是可燃冰通常分布在自然環境惡劣的區域,比如幾百上千米深的海洋底部,開採難度極大,目前世界各國都對此保持非常謹慎的態度。

可燃冰的開採方法有很多,比如熱激發開採法、減壓開採法、化學試劑注入開採法、CO2置換開採法和固體開採法等。但是,這些方法在技術上和經濟上都還不夠成熟。

可燃冰的開採會改變其賴以賦存的溫壓條件,引起天然氣水合物的分解。在可燃冰的開採過程中,如果不能有效地實現對溫壓條件的控制,就有可能產生一系列的環境問題,比如溫室效應的加劇、海洋生態的變化以及海底滑塌事件等。

對於人類來說,可燃冰的大規模開採利用還有很長的路要走。不過令人鼓舞的是,我國在可燃冰的開採利用方面已經走在了世界前列。

2017年,我國「藍鯨一號」在南海區域進行可燃冰試采作業。此次作業連續試開採60天,累計產氣超過30萬立方米,取得了持續產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩定、環境安全等多項重大突破性成果,創造了產氣時長和總量的世界紀錄。

2020年,我國又在南海神狐海域進行了第二輪可燃冰試采作業。本輪試采1個月,產氣總量達86.14萬立方米,是第一輪60天產氣總量的2.8倍。試采攻克了深海淺軟地層水平井鑽采核心關鍵技術,實現了產氣規模的大幅提升,為生產性試采、商業開採奠定了堅實的技術基礎。我國也由此成為全球首個採用水平井鑽采技術試采海域天然氣水合物的國家。