可燃冰的开采技术难题

可燃冰的开采技术难题

导语：对于我国来说，可燃冰试采成功了取得了傲人成绩，但是面对大规模的商业开采可燃冰依然还是一个技术难题!可是可燃冰的开采技术难题到底在哪里呢?为什么全世界中国成功了呢?欧美日都失败了呢?商业开采面临的三大难题，分别是技术、成本及生态影响。“可燃冰”，它虽然储量丰富，但和普通的油气矿藏相比，它的开采难度非常大，这也是至今世界各国都没有有效开发这一资源的重要原因。

可燃冰的开采技术难题

央视网消息：我国首次可燃冰试采，实现了日均稳定产气超过5千立方，持续60天的连续产气时间，这两个指标在之前还没有一个国家能够成功实现。“可燃冰”，它虽然储量丰富，但和普通的油气矿藏相比，它的开采难度非常大，这也是至今世界各国都没有有效开发这一资源的重要原因。那么，中国的科学家们又是如何破解这道世界难题的呢?

商业开采面临的三大难题，分别是技术、成本及生态影响。

一、技术：

“可燃冰”开采的技术难点是如何保证井底稳定，使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。尤其是海底开采，难度要比深海石油钻探大得多。

收集海水中的气体是十分困难的，尤其在深海。海底“可燃冰”属大面积分布，其分解出来的甲烷很难聚集在某一地区内收集，而且一离开海床便迅速分解，容易发生喷井意外。

此外，大部分海底“可燃冰”与泥沙混合在一起，日本一直未能解决泥沙分离问题，开采难以保持连续。

中国这次在南海的试采，是世界上首次对深海粉砂质“可燃冰”进行的开采作业。针对试采区地层未固结、泥质含量高、储层埋深浅、水合物易分解等特点带来的世界级挑战，中国地质调查局创造性提出并应用了7项工程技术体系创新，成功解决了技术难题，也为海底“可燃冰”的商业性开发初步奠定了工程基础，从技术角度意义重大。

当然，这只是技术突破的第一步。不同的地质条件、矿藏环境都可能带来新的技术挑战。但从长远看，商业开采的技术瓶颈早晚会被突破。

二、成本：

“可燃冰”的商业开采必须把成本降到目前天然气成本的水平，才有商业价值。

据长江证券研究分析，目前中国南海“可燃冰”的开采成本约为200美元/立方米，按当前汇率折算，折合成天然气成本价为8元/立方米。而常规天然气成本现在不到1元/立方米，目前还差距较大。但未来“可燃冰”开采成本有望降到0.77元/立方米，商业前景可观。成本的降低也要依赖技术的进步和规模的扩大。

三、生态影响：

“可燃冰”必须在低温(低于10℃)、高压(大于30个大气压)下才能稳定结晶。研究表明，由自然或人为因素所引起的温压变化，均可使“可燃冰”分解，造成海底滑坡、塌陷、海啸、海洋生物大面积死亡和气候变暖等环境灾害。

甲烷造成的温室效应比二氧化碳严重15-25倍，开发中处理不当容易导致甲烷大规模逸出，将使全球温室效应严重恶化。

此外，海底开采还可能会破坏地壳稳定平衡，造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方，甚至导致大规模海啸，带来灾难性后果。

已有证据显示，过去这类气体的大规模自然释放，在某种程度上导致了地球气候急剧变化。8000年前在北欧造成浩劫的大海啸，也极有可能是由于这种气体大量释放所致。

那个吞噬了无数船只和飞机的“魔鬼百慕大”三角区内的神秘杀手至今未能找到，而“可燃冰”释放出来的甲烷就是疑凶之一。

“可燃冰”开采可能引起的环境灾难，让各国在商业开发中一直谨小慎微。而这些问题的最终解决，也离不开技术的突破，以及国际性开发规则的形成。

相对海底“可燃冰”的开采，陆域“可燃冰”要容易和环保些。从目前的进展看，我国是陆地开采技术和海底开采技术齐头并进。预计目前至2030年为“可燃冰”试采阶段，2030年至2050年进入商业开发阶段。

也就是说，国人要真正用到“可燃冰”里的天然气，大概还要15-20年。

国土资源部中国地质调查局周四(5月18日)宣布，我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。

据介绍，“可燃冰”是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，因其外观像冰且遇火即燃而得名，学名叫“天然气水合物”，因为主要成分是甲烷(含量80%～99.9%)和水，因此也常称为“甲烷水合物”。“可燃冰”在常温常压下会分解成水与甲烷，因此可以看成是高度压缩的固态天然气。

“可燃冰”像固体酒精一样可被直接点燃。1立方米“可燃冰”可释放164-180立方米天然气，其能量密度是煤的10倍。“可燃冰”具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚待开发的大规模新型能源。

国土资源部中国地质调查局副局长李金发表示，这一次天然气水合物的试开采成功，是优先抢占了领跑和技术高地，实现了我国在天然气水合物开发上的领跑。它将会是继美国引领页岩气革命之后的，由我国引领的天然气水合物革命，将会推动整个世界能源利用格局的改变。

“可燃冰”作为清洁替代能源虽然前景无限，但开采却十分困难，特别是大量储藏在海底的“可燃冰”。

可燃冰的开采技术难题

众所周知，中国经济正处于飞速发展的大好时期，无论在超算还是量子通信，中国都已处在领先位置。不仅如此中国在基础能源领域也是捷报频传，先是中国在可控核聚变持续点火实验上取得重点进步，而今我国又完成了一项成就：全球首次实现了可燃冰的稳定开采，这让同时研究可燃冰开采的美国、日本、印度等国急红了眼，它们到现在也没有克服难关，目前也只有中国能够做到，可燃冰连续稳定产气。

可燃冰学名叫天然气水化合物，是天然气和水在高压低温的条件下形成的结晶物质，因为它长得像冰又可以燃烧故此就被叫作可燃冰了。它是一种非常厉害的能源物质，非常高效，一立方米可燃冰就可以分解释放出164立方米的天然气，而且燃烧非常清洁环保，重点是它的储量特别丰富，全球储量够全人类使用一千年，唯一的问题就是全都保存在海底和永久冻土层里，开采起来非常困难。

开采可燃冰一不小心，就会造成海底滑坡，而且海底底层普遍是砂质。其实日本先于我们就进行过可燃冰试开采，先后进行过两次都因泥沙堵塞管道问题终止，至今仍没有找到解决办法，井下生产设备依然废弃在海底。

我国使用的是自主制造的钻井平台蓝鲸一号，目前是世界最大钻井深度最深的，双井架半潜式钻井平台，突破了勘察和开发的核心技术难题，在南海神狐海域的可燃冰试采实现了连续187个小时稳定产气，事实证明我们在这一领域的综合实力应经稳稳当当是世界顶尖水平了。

更有中国学者直接称，上个世纪页岩油开采技术是由美国人引领的，而今本世界可燃冰开采技术要由咱中国人来引领，真实厉害了中国!

可燃冰不易开采和运输最大难点是井底稳定甲烷不泄漏

“可燃冰”和石油、天然气相比,更不易开采和运输,世界上至今还没有完美的开采方案.目前,“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种.开采的最大难点是保证井底稳定,使甲烷气不泄漏、不引发温室效应.中国科学院院士汪集旸认为,如果不解决关键技术,开采“可燃冰”可能会给生态造成一系列严重问题.因为“可燃冰”中存在两种温室气体甲烷和二氧化碳,甲烷是绝大多数“可燃冰”中的主要成分,“可燃冰”中甲烷的总量,大致是大气中甲烷数量的3000倍.作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多.

“可燃冰”气藏必须通过钻探,其难度比常规海上油气钻探要大得多,一方面是水太深,另一方面由于“可燃冰”遇减压会迅速分解,极易造成井喷.美国地质调查所的调查表明,“可燃冰”能导致大陆斜坡上发生滑坡,这对各种海底设施是一种极大的威胁.可燃冰在我国分布广泛国家“863”项目攻关钻探技术

据初步预测,中国南海北部陆坡天然气水合物远景资源量可达上百亿吨油当量,如果开采技术成熟,“可燃冰”将成为替代石油、天然气的高效新能源.

根据地质条件分析,“可燃冰”在我国分布十分广泛,我国南海、东海、黄海等近300万平方公里广大海域以及青藏高原的冻土层,都有可能存在.为此,我国准备在未来十年,投入8.1亿元对“可燃冰”的资源量进行勘测.国家“863”项目“天然气水合物钻探取心关键技术研究”正在攻关“可燃冰”的勘探和开采技术.