天然气水合物：潜力巨大的未来新能源

天然气水合物作为一种潜在的能源，具有巨大的资源经济潜力，在全球碳循环中发挥着重要作用。

天然气水合物，也称为笼形化合物，是由一种或多种小分子气体如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳、硫化氢和水在低温高压下生成的非化学计量的笼形化合物。

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水分子通常通过氢键合成多面体笼。甲烷是自然界中天然气水合物的主要成分，因此常被称为甲烷水合物，它通常存在于深海沉积物和陆地上的冻土带。

迄今为止，全球已发现200多处天然气水合物，其中90%以上位于海底。它是一种具有巨大资源经济潜力的潜在能源，在全球碳循环中发挥着重要作用。天然气水合物及其环境效应是当今地球科学研究的前沿课题。

中国在20世纪90年代开始了天然气水合物的调查研究工作。1999年，广州海洋地质调查局首次在南海西沙海槽地区进行了500多条测线公里的天然气水合物初步调查，发现了天然气水合物存在的地球物理证据。2002年，成立了“中国海域天然气水合物资源调查与评价”专项。通过调查，在南海北部划定了约32750平方公里的若干有利水合物勘探区。国家863计划和973计划也相继设立了开展水合物相关技术研究的专题和项目。继2007年在南海北部大陆坡的深沪海域成功钻探天然气水合物后，2013年在珠江口盆地东部海域获得了水合物样品，并钻探了高纯度的水合物样品，证实了南海巨大的资源潜力。2014年，中国正式开始在海域试生产天然气水合物，并分别于2015年和2016年实施了两个钻井计划，以选择试生产地点。2017年5月至6月，自然资源部中国地质调查局在南海深沪海域组织实施了天然气水合物试生产。生产方法为降压法，实现60天连续产气。本次试采成功，是中国首次，也是世界首次成功实现泥质粉砂天然气水合物的安全可控开采，泥质粉砂天然气水合物占全球水合物资源总量的90%以上，是最难开发的。这是实现天然气水合物工业开发利用的坚实一步。

同时，中国还在南海深沪海域成功开展了天然气水合物的固体流化试验生产。陆上天然气水合物资源的勘探也取得了一系列成果。调查报告显示，天然气水合物主要存在于中国青藏高原多年冻土区，其中青海羌塘盆地、祁连山木里地区和风火山-五里地区是良好的勘探区，2009年首次在青海木里多年冻土区钻探天然气水合物样品。自2011年以来，中国地质调查局全面启动了青海南部、藏北、祁连山和东北多年冻土区天然气水合物的调查、试生产和配套科研工作，并分别于2011年和2016年成功实施了陆上天然气水合物试生产项目。

众所周知，能源和环境是社会可持续发展的基石。特别是在过去的20年里，随着中国经济的快速发展，空气污染加剧，威胁着整个社会生态系统。因此，迫切需要调整以煤为主的消费结构，构建清洁、低碳、高效、多元化的现代能源体系。根据国家能源发展中长期规划，天然气已成为中国能源结构调整的重点之一。国家发改委和国家能源局2016年发布的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》要求，到2030年天然气占15%左右，初步建成清洁、低碳、安全、高效的现代能源体系。

为了实现这一目标，除了节约能源、进口和开采现有常规天然气储量之外，从非常规天然气中需求产能是一种必然选择。然而，天然气水合物在非常规天然气中所占比例最大，在南海有丰富的水合物资源。因此，开发水合物对缓解我国能源短缺和环境问题具有重要意义。此外，2018年中国对外国天然气的依赖程度将很高。因此，实现水合物产业化也是国家能源安全和现代能源体系建设的需要。

(作者:宁，中国地质大学(武汉)