可燃冰試采60天關井創世界紀錄 可燃冰：想說愛我不容易

出品：科普

製作：地質圖書館（地質調查局科普辦公室）徐夢華 劉瀾 章茵

監製：科學院計算機網路信息中心

自今年5月18日實施南海天然氣水合物(即可燃冰)試采工程以來，截至前日關井已持續整整60天，據悉，本次試采累計產氣超過30萬立方米；取得了持續產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩定、環境安全等多項重大突破性成果，創造了產氣時長和總量的世界紀錄。

可燃冰首次試采與關井新聞報道（來源網路）

此次可燃冰試采成功使勘察和開採的核心技術得到驗證，也標誌著在這領域的綜合實力達到世界頂尖水平。

可燃冰為什麼「可燃」

可燃冰，學名天然氣水合物，也稱氣體水合物，是由天然氣與水分子在高壓（>100 大氣壓或>10MPa）和低溫（0～10℃）條件下合成的一種固態結晶物質。因天然氣中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物。天然氣水合物多呈白色或淺灰色晶體外貌類似冰雪，可以像酒精塊一樣被點燃，故也有人叫它"可燃冰"。

可燃冰燃燒樣態（來源網路）

從化學結構來看，天然氣水合物是這樣構成的：由水分子搭成像籠子一樣的多面體格架，以甲烷為主的氣體分子被包含在籠子格架中。不同的溫壓條件，具有不同的多面體格架。

天然氣水合物化學結構（來源網路）

從物理性質來看，天然氣水合物的密度接近並稍低於冰的密度，電介常數和熱傳導率均低於冰。天然氣水合物的聲波傳播速度明顯高於含氣沉積物和飽和水沉積物，中子孔隙度低於飽和水沉積物，這些差別是物探方法識別天然氣水合物的理論基礎。

可燃冰身在何處

可燃冰的形成必須具備四個條件：一是溫度，生成可燃冰的溫度不能太高，也不能太低，適宜溫度是0—10℃之間，最高限是20℃。二是壓力，形成可燃冰需要足夠的壓力，但也不能太大，在零度時，30個大氣壓以上就可。三是氣源，「巧婦難為無米之炊」，豐富的天然氣是可燃冰的重要組成部分。四是適量的水，這也是形成可燃冰不可或缺的成分。四個條件缺一不可。

可燃冰在陸域和海域均有分佈，而海底可燃冰的分佈範圍要比陸地大很多，據科學家大致估計，可燃冰分佈的陸海比例為1:100，大約27%的陸地，包括極地冰川凍土帶和冰雪高山凍結岩，以及90%的大洋水域是可燃冰的潛在區。陸地可燃冰分佈較少是因為除了永久凍土層，其他地方很少像海底一樣具備可燃冰形成的條件，而在海底300-500米的沉積物中都可能具備。

全球天然氣水合物分布圖（來源網路）

可燃冰發展歷程

可燃冰自18世紀被發現以來，各國都對它進行了長久的研究，但是真正的開發利用僅能追溯到上個世紀，足見其研發難度之高，利用價值之大。

人類對可燃冰的研究與開發歷史（來源網路）

海域可燃冰探尋闊步向前

1999年，廣州海洋局派出「奮鬥五號」船實施了首次針對水合物的高分辨多道地震調查，由此掀開了海域水合物調查的序幕。通過調查，在南海北部陸坡西沙海域首次發現了水合物存在的重要標誌——似海底反射（BSR）。成果報送國務院后，時任國務院副總理溫家寶批示「……這意味著這類新資源在零的突破（2000年）」。於2002年正式批准設立天然氣水合物資源勘查專項。從此，正式踏上了大規模、多學科、多手段開展天然氣水合物資源調查的艱辛歷程。

2002-2015年間，相繼在南海北部陸坡的西沙、東沙、神狐和瓊東南海域開展了天然氣水合物資源調查及研究工作，並取得了一系列勘探成果和理論突破——

2007年4-6月，廣州海洋地質調查局首次在南海北部神狐海域成功實施8個站位鑽探，其中3個站位獲得了天然氣水合物實物樣品，所獲得的樣品甲烷含量高達99.7%以上，點火即可燃燒。這一發現是首次在南海海域獲取天然氣水合物實物樣品，證實了南海存在良好的水合物資源前景。

可燃冰燃燒情景

這是一次戰略性的突破，使成為繼美國、日本、印度之後第4個通過國家級研發計劃在海底鑽探獲得天然氣水合物實物樣品的國家。

2013年6 -9月，廣州海洋地質調查局在珠江口盆地實施了第二次天然氣水合物鑽探。此次鑽獲了大量高純度的新類型天然氣水合物實物樣品，該發現首次在南海獲取了可視的塊狀天然氣水合物實物樣品。

各類樣態的天然氣水合物樣品（來源網路）

2015年6-9月，廣州海洋地質調查局再次在神狐海域實施23口天然氣水合物鑽探井，這次的命中率達100%，23口井全部發現天然氣水合物，這次鑽探為海域天然氣水合物實驗性開採提供了重要參考靶區，標誌著海域天然氣水合物資源調查已達到世界先進水平。

2017年3月28日，再次在位於珠海市東南320公里的神狐海域試采井正式試開採，5月10日14時52分成功點火，截至7月9日14時52分，共連續穩定產氣60天，累計產氣量超過了30萬立方米，平均日產5000立方米以上，取得天然氣水合物試開採的歷史性突破。

2017年試采成功

據介紹，這次試開採成功是首次、也是世界首次成功實現資源量佔全球90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型天然氣水合物安全可控開採。經過近20年不懈努力，終於在天然氣水合物勘查開發理論、技術、工程、裝備實現了歷史性突破。正如BBC曾報道的：「可燃冰有望成為具有革命意義的能源，對於滿足世界未來的能源需求至關重要。」作為或許是地球上最後一種的碳基燃料，如若真的能夠有效利用，相信一定是我們可見未來的又一盞明燈。

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