近日，從自然資源部獲悉，在成功實施天然氣水合物(“可燃冰”)兩輪試采基礎上，自然資源部正全力推進第三輪試采準備。
2022年，我國實施完成了南海重點海域天然氣水合物地球物理、鉆探和環境調查航次任務，形成第三輪試采地質設計。
01 發現可燃冰
提起可燃冰，相信很多人都對有所耳聞。
它是一種高效的清潔能源，1立方米可燃冰可以分解出164立方米的天然氣。而且同等條件下，它燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要多出十倍，還不產生殘渣和廢氣。
圖源：worldoceanreview.com
那么，人類是怎樣發現這樣一種物質的呢?
實際上，早在1778年，英國化學家普德斯特就開始研究氣可燃冰形成的溫度和壓力條件，但沒有引起足夠的重視，1810年首次在戴維的實驗室發現可燃冰;
后來在1934年，可燃冰作為一種災害現象在美國天然氣管道中被發現。當時人們在油氣管道和加工設備中發現了冰狀固體堵塞現象，其實這些固體不是冰，而是人們現在所說的可燃冰。
海底可燃冰樣品 圖源：美國地質調查局
世界上首個可燃冰氣藏商業開采最成功的案例，是西伯利亞凍土區的麥索雅哈氣田，1969年其試采總產氣量中約47%為可燃冰。
目前世界上已有多個國家和地區發現了可燃冰。它的儲量巨大，僅我國海域預測遠景資源量就達到800億噸油當量，世界資源量約為2100萬億立方，可供人類使用1000年。
那么，可燃冰究竟在哪里才能找到呢?
要回答這個問題，我們就必須清楚可燃冰形成需具備的基本條件——
一是低溫，可燃冰在0-10℃時生成，超過20℃便會分解;
二是高壓，可燃冰在0℃，只需30個大氣壓即可生成，并且氣壓越大，可燃冰就越不容易分解;
三是氣源，海底的有機物沉淀中有豐富的碳，經過生物轉化，可產生充足的氣源;
四是適量的水，這也是可燃冰不可或缺的成分。
基于這樣的形成條件，可燃冰只分布于特定的地理位置和地質構造單元內。 97%的可燃冰深藏于300-3000米海洋的海底沉積物中，剩余3%分布于極地、凍土帶、內陸海及湖泊之中。
所以，尋找可燃冰絕不是一件容易的事情。
02 開采可燃冰
盡管尋找可燃冰有些困難，但人們探尋和利用可燃冰的腳步從未停止。
自可燃冰首次在實驗室被發現以來，各國先后開始進行這一領域的研究。
從本世紀開始，可燃冰的研究進入試開采及為商業開采進行儲備的階段，世界各國都相應地制訂了各種的研發計劃。
目前，全球已有試開采區主要包括：前蘇聯麥索雅哈凍土區、加拿大麥肯齊三角洲凍土區、美國阿拉斯加北坡凍土區、中國南海神狐海域、日本南海海槽。
海底“可燃冰丘”上采集到的厚層純凈可燃冰
圖源：明治大學天然氣水合物研究所
那么，當前已經進行開采的地區是采用了什么樣的試采技術呢?
目前，可燃冰開采技術大體能夠歸納為四類：降壓開采法、注熱開采法、注化學劑開采法、其他開采方法。
圖源：付亞榮.可燃冰研究現狀及商業化開采瓶頸[J].石油鉆采工藝，2018，40(1)：68-80.
實際上，就是通過改變可燃冰儲層環境溫度、壓力使其相平衡得到改變，分解得到CH4。
除了開采技術之外，開采設備的建造也是一個重要環節。
值得一提的是我國制造的海上鉆井平臺“藍鯨1號”，它是全球最大、作業水深最深、鉆井深度最深的海上鉆井平臺。
整個鉆井平臺足足有37層樓高，7萬噸排水量比“遼寧艦”航母的滿載排水量還要大。它的最大鉆井深度達到15240米，代表了目前人類在海洋工程領域的最高水平。
“藍鯨1號” 圖源：中國地質調查局
基于“藍鯨1號”，中國實現了在可燃冰開采領域“零”的突破。
可見，要實現可燃冰的商業開采，不僅需要可燃冰富集理論與開采技術的不斷推進，也需要設備制造能力的不斷提升。
03 我國最新進展
作為全球能源消費的第一大國，我國在可燃冰項目起步較晚。
國土資源部于1999年開始啟動可燃冰資源調查，2007年成功獲取可燃冰的實物樣品，我國由此成為繼美國、日本、印度之后第4個采集到可燃冰實物樣品的國家。
2017年中國地質調查局在南海神狐海域成功試采，實現了歷史性突破。
2020年我國海域可燃冰第二輪試采點火成功。在南海神狐海域，試采創造了“產氣總量86.14萬立方米，日均產氣量2.87萬立方米”兩項新的世界紀錄，實現了從“探索性試采”向“試驗性試采”的重大跨越。
“藍鯨2號”試采成功，圖源：中國地質調查局
我國用20年跑完了其他國家60年跑過的里程，且后來者居上，一躍成為天然氣水合物勘查試采科技領域的佼佼者。
近年來，我國科研人 員和工程技術人員，仍在持續攻堅可燃冰開采關鍵技術。
2021年7月，“國產自主天然氣水合物鉆探和測井技術裝備海試任務”，在我國南海海域順利完成新一輪海試作業。
本次海試成功使中國海油在深水-超深水天然氣水合物鉆探取樣領域，具備了船舶-鉆探-測井-取芯-在線分析檢測全套國產化技術水平和全過程作業能力，這也標志著我國成為世界上第三個自主掌握該項技術的國家!
圖源：中國海油
目前，我國對可燃冰的勘探開采研究正進入關鍵突破階段。
去年7月，天然氣水合物勘查開發國家工程研究中心正式開建，該中心的建設將著力解決可燃冰勘查開采產業化各方面的工程技術難題。
此前，國家能源局、科學技術部印發的《“十四五”能源領域科技創新規劃》中也提出，要集中攻關建立天然氣水合物資源評價、富集區地球物理預測、地質建模與開發潛力評價技術體系，研發水合物儲層-井筒輸送全流程優化設計軟件平臺，突破海域天然氣水合物水平井開發、流動保障、試采管柱與舉升、脫水凈化等關鍵技術，完善試采設計方案，支撐海域天然氣水合物單井日產氣量提升至3萬-5萬立方米。
此外，具備可燃冰資源的省份例如廣東、海南，也都紛紛提出了支持可燃冰開發的相關計劃。
《廣東省培育新能源戰略性新興產業集群行動計劃(2021-2025年)》中提出，要加強天然氣及其水合物關鍵技術攻關，推動天然氣水合物商業化開采加速工程。
《海南省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》提出，積極推動重點海域天然氣水合物勘查開發先導試驗區建設。
深入參與國家天然氣水合物勘查開采，加大天然氣水合物勘察力度，設置天然氣水合物勘察區塊競爭性出讓，將天然氣水合物一并納入南海油氣勘察開采管理改革試點，堅持油氣、天然氣水合物“同勘同采”，推進天然氣水合物商業化開發進程。
隨著國家在可燃冰勘探開發領域支持力度的不斷加大，相信可燃冰的開采技術也將獲得很大程度的提升。
按照此前國家對可燃冰的開發計劃，2006年-2020年是調查階段，2020年-2030年是開發試生產階段，從2030年起，可燃冰的開發則會進入商業生產階段。
而無論是目前的試開采，還是將來通過技術進步，實現大規模的商業化應用，相信都會有“三桶油”的身影。
在未來，可燃冰或將成為各石油公司競相搶占的資源。
