天然气水合物投稿期刊

5月，可燃冰成为炙手可热的关键词。自上世纪60年代被发现以来，可燃冰一直被认为具有巨大的潜在价值。虽然多个国家努力研究，但是因为各种原因，大规模开采可燃冰尚不可行。18日，中国成功试采可燃冰引发外媒热议。报道纷纷指出，此次“巨大进步”第一次让世界看到了希望。

实现“巨大进步”

“与之前日本的研究成果相比，中国科学家成功开采出更多的天然气。从这个意义上来讲，中国的确实现了可燃冰开采的巨大进步。”英国广播公司引用专家的话指出，“这是第一次，人们终于开始相信大规模开采可燃冰前途光明。”

“中国首次在南海成功试采可燃冰。”包括美国有线电视新闻网(CNN)在内的多家外媒对此事进行了报道。CNN引用中国官方媒体的报道称，中国实现了“历史性突破，将会推动整个世界能源利用格局的改变”。《印度快报》网站则重点关注“中国在当前试采阶段每日天然气开采量约为1.6万立方米”。

“人们距离开采一种储量明显超过常规石油和天然气的资源更进一步。”德国《南德意志报》网站报道称，天然气水合物也被称作可燃冰，因为这种冰雪一样的块状物在室温条件下即可自燃。这种物质是水和天然气的主要成分甲烷的混合物。在天然气水合物中，水分子就像一种晶格包裹着承载能量的甲烷。该物质结构仅在高压和低温条件下才是稳定的，因此天然气水合物主要存在于海底沉淀物或北极永久冻土层中。据估计，西藏高原的冻土层中也蕴藏着大量天然气水合物。

中国是一个富煤、贫油、少气的国家，对进口石油依赖度高。中国海关总署的数据显示，今年3月，中国原油进口量升至近920万桶/日的纪录高位，远超预期。这一数据已经超越美国，使中国成为全球第一大原油进口国。正如《南德意志报》网站报道指出，“对中国而言，开采天然气水合物具有重要战略意义”。

“在中国，对可燃冰的研究已经持续了近20年。”CNN报道称。提及中国成功试采可燃冰以及中国政府对该项目的大力支持时，摩根士丹利的分析则指出：“可燃冰的开采在中国潜力巨大。”

“蓝鲸一号”钻探平台。

下一场“页岩气革命”

“专家一致同意，对于能源行业而言，可燃冰战略意义重大，其重要性可与美国的页岩气革命相媲美。”CNN报道称。BBC则引用专家的话指出，“保守的估计，可燃冰中的天然气含量是页岩中的10倍”。

而且，可燃冰储量巨大，广泛分布于全球大洋海底、陆地冻土层和极地之下。美国海事专业杂志《海事执行》引用美国地质勘探局估测，全球可燃冰中蕴藏着大约280万亿到2800万亿立方米甲烷。这意味着，以目前的消费速度，可燃冰储量可以满足80至800年的全球天然气需求。《南德意志报》报道，相比之下，2015年全球天然气开采量约为35亿立方米，还不足天然气水合物储量的1‰。

“可燃冰储量究竟有多大，各方统计存在差异。不过可以肯定的是，其储量巨大，甚至可能超过了其他所有已知化石燃料所含有的能源总量。”“石油价格”网站如是说。

除中国外，美国、日本、印度、韩国和加拿大等国也在实施可燃冰开采研究项目。今年5月似乎成为可燃冰的热门月。除中国宣布在南海试采可燃冰成功之外，美国、日本也宣布有关可燃冰开采的消息。

根据《海事执行》杂志报道，美国能源部下属的国家能源技术实验室12日宣布，正与得克萨斯大学奥斯汀分校等机构合作，于5月在墨西哥湾深水区开展可燃冰开采研究，11日已经开始了一次钻探。事实上，美国十分重视可燃冰研究，2000年曾通过《天然气水合物研究与开发法案》。此后美国能源部多次拨款支持可燃冰研究，最近一次是在2016年9月，宣布投入380万美元支持6个新的可燃冰研究项目。开展本次钻探的得克萨斯大学奥斯汀分校就是受支持的项目方之一。

日本是最早进行可燃冰开采的国家之一。根据路透社的报道，日本经济产业省资源能源厅4日宣布，日本石油天然气金属矿物资源机构成功从日本近海海底埋藏的可燃冰中提取出甲烷。此次试验开采海域位于爱知县和三重县附近的太平洋近海，估计该海域拥有的可燃冰储量达1.1万亿立方米，是日本天然气年消费量的约10倍。

这是日本第二次开采可燃冰。2013年，日本尝试过开采海底可燃冰并提取了甲烷，但由于海底砂流入开采井，试验仅6天就被迫中断。本次试验持续12天后也因出砂问题中断，未能完成原计划连续三四周稳定生产的目标，12天产气量只有3.5万立方米。

“漫长征程中的一步”

“中国的确取得了重大突破，但是中国此次成功只是漫长征程中的一步。”BBC引用专家的话说，中国让可燃冰的开采之路终于看到了光明，“但是，或许最早也要到2025年我们才有可能见到其真正的商业开发可能。”

要将实现可燃冰开采产业化，前方还有“巨大的障碍”。“专家担心甲烷的泄露。甲烷可能造成的温室效应是二氧化碳的25倍。而且，虽然天然气比煤炭更清洁，但是依然会排放二氧化碳。”CNN报道指出，“成本过高、潜在的环境污染以及技术障碍使得，在接下来的30年里，可燃冰能够商业化的可能性极低。”

正如德国《南德意志报》网站报道指出的，这一新型资源至今未实现商业性开发，开采仍停留在基础研究层面。在受到扰动时，该物质反应极其敏感。如果水分子形成的晶格结构被破坏，其中包含的甲烷极易逸出。这种反应机制隐藏着风险。例如地质学家就将8000年前的一场毁灭性崩塌归因于天然气水合物。当时，挪威海岸外出现了高达6米的海浪。研究人员推测，甲烷气体在海底的爆炸性释放引发了这场史前自然灾难。最近，材料科学家在专业期刊《自然·通讯》上撰文称，对可燃冰进行人为扰动也可能释放出相似威力。

《日本经济新闻》近日报道，日本原本希望在2023年至2027年间开始可燃冰商业化项目，但现在看来还需要时间研发相应技术。日本资源能源厅石油天然气课长定光裕树表示，由于日本开采试验没有达到目标，可能不得不调整商业化的时间。

不过，无论如何，正如BBC报道指出的，可燃冰有望成为具有革命意义的能源，对于满足世界未来的能源需求至关重要。可燃冰或许是地球上最后一种碳基燃料，各国都在使出浑身解数使其开采变得既安全又有利可图。

1.中国在海底油气开采、深海矿产资源勘探与评价、海水养殖、海底隧道、海上人工岛等海洋空间利用方面取得了显著成就。2.海洋开发是对海洋及其周围环境(大气、海岸、海底等)进行资源开发和空间利用活动的总称。).人类通过海洋开发，将海洋的潜在价值转化为实际价值，为人类的生存和发展创造了条件。根据海洋资源和海洋环境的性质，海洋开发活动可分为海洋生物资源开发、海底矿产资源开发、海水化学资源开发、海洋可再生能源开发、海洋空间利用和海洋环境保护。1.海洋天然气水合物开采流固体产出调控机理研究天然气水合物是一种潜力巨大的清洁能源，精准刻画储层传热传质机理是天然气水合物安全高效开采的前沿科学与技术难题。2020年，我国科研人员创建了天然气水合物储层渗流分形理论与出砂管控理论，揭示了制约海洋天然气水合物中长期开采的储层气—水—砂产出规律耦合机制，实现了海洋天然气水合物开采传热传质基础理论的重大突破，在国际Top期刊上发表学术论文10余篇。基础理论突破有效引导天然气水合物开采技术创新，形成了开采储层流固体产出精准调控技术，构建了集开采效率、环境效应、工程地质风险“三位一体”的天然气水合物绿色开采新方法体系，获得授权国际专利14项（其中美国专利5项）、国家发明专利18项。2.深海微生物驱动的碳氮循环耦合机制及通量研究深海是有机碳再矿化和长期储碳的主要场所。迄今科学家对深海系统物质与能量循环过程的机理和通量知之甚少，核心难题是海洋真光层沉降的有机质不能够满足深海微生物的碳和能量需求。这意味着有更多的能量来源和代谢模式还未识别到。该研究从深海微生物黑暗固碳和海洋动力过程导致的侧向输运供碳等方面来解答这一问题。通过多学科交叉的海洋现场观测和模拟，结合生理学实验和深海稳态氮循环模型，揭示了两步硝化与固碳耦合机制，建立了碳氮耦合计量学关系，量化了硝化过程对深海生物圈及全球海洋碳循环的贡献和影响，首次定量了陆架侧向输运的颗粒物对深海碳需求的显著贡献。

卜庆涛 陈杰/文

中国地质调查局青岛海洋地质研究所科研人员近日在学术期刊上发表研究成果《气体对含水合物沉积物声学特性影响——模型分析和实验验证》和《含甲烷气泡的含水合物砂的弹性波速度：基于CT-声学联合观测和理论分析的启示》，介绍了在天然气水合物岩石物理实验和理论研究方面取得的重要进展。

此前，科研人员建立了多个岩石物理模型来表征速度与含水合物沉积介质的关系，但大多只针对静态体系中水合物对储层的声学影响，鲜有考虑气体及其动态运移条件下水合物的声学响应特征。实际上，气体及其渗漏是天然气水合物成藏与开采系统中非常重要的组成部分。

针对上述问题，中国地调局青岛海洋所科研人员在文章中分别从定性和定量角度阐明了气体对含水合物沉积物的声学影响和气体影响因素下的模型修正方法。为了验证模型的计算效果，更真实地反映水合物成藏时气体供应环境，他们研制了一套模拟渗漏体系的高压反应釜装置，实现了不同甲烷通量的供应；通过模拟实验和模型验证分析，获取了气体存在对含水合物沉积物声学特征的影响，并验证了适用气体存在的含水合物沉积物声学模型。

在上述成果的基础上，科研人员研发了CT-声学联合探测装置，定量分析了气体、水、水合物和沉积物各组分对含水合物沉积物弹性波速度的影响，建立了气体存在下的波速与水合物饱和度之间的关系。他们通过模拟实验和模型分析，针对孔隙流体中各组分的非均匀分布对声速的影响，引入修正因子，获取了气体影响因素下的水合物声学模型修正方法。该研究结果为水合物声学进一步研究提供了新型实验手段，为利用测井数据准确开展水合物储层评价提供了理论参考。