中国开采可燃冰的新技术

徐长发，华中科技大学，2020.5.8

1.什么是可燃冰

可燃冰学名是天然气水化合物，其主要化学成分是CH4·8H2O。它是甲烷、天然气、水的合成体，注意这不是混合物，而是在高压低温条件下可燃气体分子和水分子紧密结合的合成物，是白色或浅灰色的，形状像冰一样的冰雪晶体。

它可以像固体酒精一样被点燃，所以被称为“可燃冰”。它是能量密度大而且是无污染能源。如果将同等体积的固体酒精和可燃冰同时点燃，可燃冰的燃烧时间远远长于同体积的固体酒精。1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天然气。

我国吸取了别国的教训，在开采前，仔细研究了储层的状况，研究了防砂排砂的方案，研究了如何改造增产的方案，研究了在开采管道中避免再次生成可燃冰等多种开采测试关键技术。在开采中，同样是采用降压法，但是创新提出了‘地层流体抽取试采法’，即主动把泥浆强化制冷压入并冲击可燃冰储层，再把泥浆回抽(其中含有可燃冰团块)，回抽过程中加入高温脉冲激发可燃冰分解，抽出之后实现水、沙、气分离。这样就有效地解决了储层流体控制、可燃冰稳定持续分解和输运过程避免再次出现可燃冰固体的难题，一次持续开采成功。这也是在降压法开采方面的，从理论到技术实现方面的创新，是国际上先进的创新工艺。

(2)置换法

降压法还存在一个不可回避的风险。因为深海可燃冰储层一般都在陆地边沿的泥沙淤积区域，开采可燃冰的结果会使得这个“储层”变为“空洞”，进而会出现海床垮塌，海底滑坡、引发地震海啸;还有，开采过程中可燃冰储层上方的泥沙层如果出现裂口，甲烷外泄到海水和大气中会造成严重的环境污染。

现在国际上有一种可行的设想，即用二氧化碳水合物置换可燃冰储层。该方法的理论依据是，二氧化碳水合物形成的压力比可燃冰低，温度比可燃冰略高。于是，人们可以向可燃冰储层注入二氧化碳，并在储层中形成二氧化碳水合物，这样由于压力差，可燃冰会分解出甲烷，便于持续开采。

该方法的理想是，用二氧化碳水合物置换可燃冰储层，可以开采可燃冰，可以防止可燃冰储层外层的垮塌，可解决环境问题。

该方法在实验室里得到了验证，是目前大家公认的一种好方法。可是用此法实际开采还存在许多技术问题有待解决，例如怎样才能把整个储层置换?要多少二氧化碳去置换?置换后的产气速度如何提高?

8.如何看待“开采可燃冰的热潮”

目前，有3种情况叠加在一起，好像形成了“开采可燃冰”的热潮：其一，可燃冰的储存量极大，是一种理想的新能源，这是事实;其二，大国都在加紧研究可燃冰的开采办法，也频繁试采，这也是事实;其三，媒体炒作，认为开采可燃冰就可以基本解决能源问题，而且都是清洁能源。

其实，各国开采可燃冰都只是处于技术研究和试采积累经验的阶段;开采可燃冰还存在一些目前无法解决的问题;顺利开采可燃冰也不知道是哪一天才可能实现;科学家预计其商业开采要在2030年以后。

(1)深海开采可燃冰的主要技术难题

陆地的可燃冰一般都在冻土层下面，开采可燃冰储层的办法相对容易，可燃冰储层四周的结构扎实，即使把储层掏空了也不会出现严重的垮塌地陷的问题。

深海开采可燃冰就不一样了，可燃冰储层上面一般是松软的泥沙层，所以开采会出现3个主要的技术难题：一是海底气藏开采出砂问题;二是海床垮塌问题;三是开采过程中的泄露问题。

因此，各国的试采活动仅仅是技术研究，都是在寻找好的开采方法。

(2)我国为什么也加紧可燃冰开发研究

我国加紧研发开采可燃冰，在南海试采成功，一跃成为可燃冰研发和开采方面的先行者，很多人对此夸大得太厉害，好像中国的绿色能源问题就此解决了，其实这是不对的。我国的这次试采仅仅是试采，离商业开采还相距甚远，我国对可燃冰的开采研究的主要成分是“战略需要”。

全世界都在研究开发可燃冰，中国作为一个大国，可燃冰资源那么丰富，不研究就会掉队，就会被人卡脖子。

中国如果不去东海、南海开发可燃冰，那么日本肯定会抢先下手，很可能把钻机开到东海争议海域和南海争议海域上，那时的麻烦会更大。

中国如果没有开发可燃冰的技术，即使世界强国不直接动手，也会怂恿我们的邻国在南海资源问题上与中国对抗。

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