“可燃冰”，一把终将燃起的火焰——国务院参事张洪涛谈天然气水合物开发利用前景

□王少勇

7月29!31日，第八届国际天然气水合物大会在北京召开，表明了中国天然气水合物研究水平得到了世界广泛认可。天然气水合物，这种被中国媒体称为“可燃冰”的神奇资源，自从进入人们视野以来一直备受全世界关注。特别是能源结构以煤炭为主而雾霾重重的中国，对“可燃冰”的期望尤为迫切。“可燃冰”能不能作为一种替代能源大规模开发利用，什么时间才能实现利用，国际上对“可燃冰”的研究取得了哪些新的进展？带着这些问题，记者在会上采访了堪称“中国天然气水合物之父”的国务院参事张洪涛。

中国“可燃冰”研究得到国际广泛认可

“全世界范围内，对天然气水合物的关注和重视在持续发酵，并且这种热度呈几何级数增长。”张洪涛说，2007年，他在中国南海指挥了一场攻坚战，成功在海底钻到了天然气水合物样品。那天是5月1日，他向媒体宣布：中国成为继美国、日本、印度之后，第四个通过实施国家计划成功取得海底天然气水合物样品的国家。20多天后，韩国同行也成功取到海底样品。他们的宣传报道只能是：韩国是继美国、日本、印度、中国之后，第五个取到海底样品的国家。“这实际上说明了世界各国对这种新能源的竞争非常激烈，各个国家都在暗暗较劲，谁也不想落在后面。”

张洪涛说:“在亚洲范围内，我国和日本、印度、韩国的脚步基本一致，稍微落后一两年。但相比于德国、美国这样的先进国家，我们的差距比较大，落后有七八年之多。最近几年，中国正在努力追赶。我国在天然气水合物方面所做的工作，已经得到了国际广泛认可。第八届国际天然气水合物大会在北京召开就说明了这一点。”

回顾我国在天然气水合物研究和勘查方面的发展历程，张洪涛感慨颇多。1996年，他第一次知道天然气水合物，当时国内还不叫这个名字。那时，张洪涛是原地矿部直属单位管理局副局长，他在一篇报道上看到了这个新矿种。他研究了相关资料，觉得这是非常重要的潜在的替代能源，而且是清洁能源。在国土资源部成立之前，张洪涛就组织了连续两年的情报调研。1998年，国土资源部成立，开展了新一轮国土资源大调查。当时，在大调查的框架之下，国土资源部投入了960万元，进行天然气水合物面上的调查和机理的研究。2002年，天然气水合物正式列入国家计划。2004年，中国跟德国合作，德国先进的“太阳号”调查船开进中国南海，船上载着14位中国科学家和14位德国科学家，进行第一次海底取样。当时，地球物理资料、化学资料、地质资料以及水体资料都非常精准，大家信心满满，认为一定能取到样品。但由于南海的海床活动比较活跃，海底的天然气水合物碰到了海水，慢慢就结成了非常坚硬、厚达半米的碳酸盐结壳。这么厚的结壳，采用重力取样的方式是砸不透的，租来的保压取芯装置都被砸坏了。因此，我国第一个天然气水合物海底样品的取得整整推迟了3年。在2007年钻取海底天然气水合物后，2009年，我国在陆域永久冻土区祁连山钻探获得实物样品。2013年，在南海北部陆坡再次钻探获得新类型的水合物实物样品，发现高饱和度水合物层；同年，在陆域祁连山冻土区再次钻探获得水合物实物样品。

张洪涛说，在本届大会上，他明显感到世界各国的科学家们信心越来越足。这次会议云集了700多位专家，收到了618篇高质量的论文摘要和408篇论文全文，为国际天然气水合物大会历史最多。这说明通过20多年的发展，大家对天然气水合物这个清洁能源的认识程度越来越高，对其进行开发利用的积极性也越来越高。尤其是中国，近几年，我国的能源消费69%左右是煤炭，这是造成雾霾的元凶之一。从这个角度来说，天然气水合物的勘查开发具有更加重要的意义。

“可燃冰”开发面临世界性难题

张洪涛认为，天然气水合物的开发利用面临很多世界性难题。在理论上，它的生成机理、成藏机理、迁移途径，以及影响它成藏的物理化学条件都还没有确切的答案。全球科学界认为，天然气水合物的形成是因为下面有气源，这个气源到了浅层适合于结冰的环境下就变成了水合物。但是，气源究竟从何而来？有人认为是生物热分解形成的，还有人提出直接从下面喷出来的就是甲烷。诸如此类的理论问题，似乎越研究越迷茫，越研究科学问题越多。

其次是难在开采。海域的天然气水合物大多赋存于距海面900!1200米处，埋藏在海床0!300米的深度。甲烷在寒冷、黑暗的条件下，以冰一样的状态存在。在采样时，要改变它的物理状态，很容易就使其融化，因此对保压取芯装置的要求非常高，大规模开采更加困难。同时，海底压力非常大，对材料的耐压性、密封性以及传感器精密程度的要求都很高，我国在这些方面和发达国家还有差距。

第三个难点体现在环境方面。天然气水合物是天然气加上二氧化碳分子再加上水分子组成的混合物，在融化的过程中会释放二氧化碳，如何控制二氧化碳是个难题。此外，当天然气水合物从固体的冰突然变成气和水的时候，体积就会膨胀164倍。在采矿过程中，如果一立方千米的天然气水合物体积突然膨胀到164立方千米，产生的压力将极为巨大，会在海底诱发海啸、微地震。而且，天然气水合物并不是埋藏在平坦的海床底下，而是在陆地与海床之间的斜坡上，有的坡度达到三四十度。其物理状态一旦发生改变，就会影响陆坡的稳定，发生坍塌、滑坡、海底泥石流等自然灾害。如何控制天然气水合物开采过程中可能引发的自然灾害，也是个重大难题。

“可喜的是，在这次会上我们看到，各国科学家已经开始关注和重视这些问题。比如技术的创新，灾害的防范，还有很多科学家正在研究水和气体的关系、冰和水的关系，甚至有些研究已经到了纳米级。这些基础研究很超前，也很热门，将来会指导我们提高采矿技术。”张洪涛欣慰地说。

“我们一定能找到办法解决难题，但需要时间，不能操之过急。”张洪涛说，2013年3月，日本成功进行了天然气水合物商业性试采，国际一片震惊。但仅过了6天，日本就宣布终止试验。通过与日本同行交流，张洪涛了解到，主要原因还是开采技术的问题，目前的技术水平还不能保证大规模的开采。“我不太看好日本和韩国在2018年能实现天然气水合物的商业性开采。美国和德国的一些同行业赞成我的意见。”张洪涛说。

中国有望在2030年实现“可燃冰”商业性开采

大家最关心的还是中国的天然气水合物到底哪天能实现大规模开采。张洪涛说:“如果我们坚持努力，一切顺利的话，预计到2030年能够实现商业性开采。”

张洪涛认为，中国地质调查局应加强国际合作，在理论技术和创新能力方面尽快取得提高。他建议，一是力争到2020年搞清楚中国的领海和管辖海域范围内到底有多少天然气水合物资源。二是要在公海开展国际合作，提高研究水平。三是在2020年之前开展试验性开采，在技术上力争有所突破。我国要建造自己的钻探船，争取尽快安排第三次海底样品的钻探。换句话说，要坚持两手抓，一手抓基础理论研究，一手抓技术研发，在技术装备上要尽快追赶先进国家的步伐。

中国陆域冻土带的天然气水合物研究和海域的是同步的。张洪涛认为，二者应继续做好统筹。陆域冻土带是海域天然气水合物开采的试验田，也很可能是今后进入商业性开采的首选地。下一步，我国计划在青海加紧工作，争取能够让陆域天然气水合物的开发走在海域的前面。

“在这届大会上，国外同行屡次对中国提出赞赏，因为他们看到有很多中国的年轻人在从事这项工作，这是希望之所在。”张洪涛说，我们应当更加重视人才培养。国家专项提供了平台，我们要在国际合作的前提下，为年轻人创造良好的环境，才能实现我们到2030年商业性开采的目标，使天然气水合物真正变成我们的工业产品。

“我从一开始就关注这项工作，它就像我的生命一样，但我渐渐要退出‘江湖’了，希望年青的一代能接上来，圆我们的‘可燃冰’之梦。”张洪涛的话语中充满希冀。 （原载2014年8月4日《中国国土资源报》）