中国可燃冰可用百年

本文为中国地质调查局副局长、总工程师张洪涛博士接受香港电台普通话台E线金融网主持刘羽葳及堵轶文的访问摘要，他谈及可燃冰近年在中国的发展。

E：什么是可燃冰？

张：可燃冰的英文叫gas-hydrate，中文学名为天然气水合物。它具有冰的形态， 主要由甲烷（CH4，一种可燃气体）和水分子构成灯笼状物体，是一种天然气混合物。我们2007年首次在中国南海取得可燃冰，名称沿用至今。它必须在低温（0至10度）和高压（大于100大气压）的环境下才能保持稳定，在常温下较易挥发。

蕴藏在冰泠地方

所以，只有在一定条件下才能成为可控、可利用的资源。比如海底三百米至二千米就非常理想，全球约三分之二的海洋符合条件。还有南北极冰雪覆盖下的海平面也可能藏有可燃冰。加拿大、俄罗斯及美国有过若干发现，目前尚未大规模开采。最后是陆地上的常年冻土带，如中国青藏高原地下二百米至二千米处，高原海拔三千四百米以上常年积雪不化，非常适合保存可燃冰。

E：为什么叫可燃冰？

张：说来有趣，大概在1996年时我们对这种物质怎么翻译成中文非常恼火。我主持了一个专家会，在会上大家一致认为应该叫做天然气水合物，原因是非常忠于英文。我不同意，认为应该叫可燃冰。首先，它形态是冰，其次成分是由甲烷和水分子形成的一个灯笼一样的结构，叫可燃冰是比较贴切的。

但是，所有科学家都否定了我的意见，认为直译更符合学术名称。但是我想老百姓不认识，领导不认识，去哪里筹资金来开展研究？但是，最后还是没有采用可燃冰。由于这个原因，很多业内的学者都不理解是什么东西，导致我们的项目晚了七年上马。这其实就说明翻译直接影响公众的理解，领导的支持。

我们2007年首次在中国南海发现可燃冰，我就在新闻稿上写「中国首次发现天然气水合物（可燃冰）」，告诉大家天然气水合物就是可燃冰，结果媒体的朋友看到之后如获至宝，这个名称也就沿用至今。

E：哪些地方发现了可燃冰？

张：目前全球有一百一十六处发现可燃冰，海下九十八处，陆地十八处。其中二十五处已拿到样品，而来自动土带钻探得到的样品只有三个，即加拿大、美国、中国（俄罗斯意外发现）。2008年11月11日，中国在青藏高原东北面，与祁连山脉相连处取得可燃冰。但是，当时存储可燃冰的液氮瓶只能通过汽车运输，至少需要半个月，只能就地燃烧。

英国科学家首发现

E：可燃冰是谁最先发现的？

张：1810年，有一个叫戴维的英国科学家首次合成了带氯气的水合物，并且提出了天然气水合物的概念。科学家在实验室做了大量水合物的研究，但是并不知道自然界就有天然气水合物。直到1934年，一名叫阿姆史密斯的美国科学家发现，在一些很冷的地方天然气管道堵住了，把堵塞物敲出来发现内里有很多冰，这些就是天然气和水气结成的天然气水合物，是作为有害物质发现的。之后一些包括前苏联、荷兰、德国的学者都在作相关的热力学方面的研究，主要是为了要解决管道堵塞问题，都没有当作能源来研究。

直至1965年，在前苏联的西伯利亚的麦索亚哈油气田，他们发现天然气开采完之后里的冰也随之融化，然后就发现其实就是水合物，于是顺便也开采了一些，这就开始把水合物当作燃料了。

从七十年代开始，国际上对天然气水合物的研究形成了热潮，学术文章也开始有了，但是还只局限在学者之间。在九十年代中期，美国、日本及德国都已经设立了国家计划，专门将天然气水合物当作燃料来研究。

海上开采成本高昂

E：国家是什么时候开始研究可燃冰的？

张：1995、1996年的时候，由于我是学者，被调到地矿部。我的工作是搞技术管理，同时也筹备现在的地质调查局，主管机关的业务。为了让大家对这个新事物有兴趣了解，就要开始作情报调研。在调研过程中我是相当失望的，当时网络不像现在那么发达，我们通过和国际上的合作搞了有限的文字资料，连图片都没有，根本不知道到底是怎么回事。所以我们的起步不晚，但是进展甚慢。

直到1999年中国地质调查局成立，我们成立了一个国家计划，叫新一轮国土资源大调查。这个计划里有个专项，是专门针对水合物的研究和调查。我带领这个小组用了一年时间作准备。但海洋工作成本很高，我们的海洋调查船什么都不干就停在港口，一天的花费是12万元人民币，船一开动就是36万元人民币一天。那么高的花费一定需要国家专项资金来维持。

于是，我们就从国家的专项资金里面拿出一部分再设一个小专项作前期研究。干了二年，我们搞了五百公里海底地震，发现有一百五十公里有BSR（Bottom Simulating Reflector，海底仿拟反射）异常；然后花了1000万元这其中圈出了可能有可燃冰的五个区域，这样我们才争取了国家在2002年设立了专项资金。

当时，国家对这个项目投资了10亿元，其中8亿元用来勘探，2亿元拿来造世界上最先进的水合物专用调查船，会于今年在广州正式下水。全世界来讲，顶级的调查船不多，2004年我们曾经借德国的调查船来确定中国海底有可燃冰。

在内地首次发现的地方，我和德国的科学家一起命名。因为那里距离香港的陆地最近，所以我们就给那个发现的矿区命名为「九龙甲烷礁」。2007年我代表国土资源部宣布，在中国的南海取得了天然气水合物实物，当时我们是第四个国家通过钻探在海底取到样品。

E：冻土带都存在大量可燃冰，加拿大是不是也有大量可燃冰？

张：没错。加拿大就是在北极圈里的Mallik搞了个合作项目，包括美国、德国、印度都有参与。一是勘探，二是试验性开发，钻头打下去的时候就同时注入八十度的泥浆，不能是水，因为钻探需要靠泥浆，深度是一千二百米，在水合物层中间分离出天然气。因为高温，可燃冰就直接气化了，然后逐渐减压出来。这个开出来的天然气非常纯，但是因为是初步，所以数量不，距离真正实用阶段还是比较远。

E：为什么还无法大量生产？

张：第一，开采需要大规模，目前还没法大规模开采。第二，可燃冰的体积比率很大，一立方厘米的可燃冰变成气体会占到一百六十四个立方厘米，也就是扩大了一百六十四倍。这产生非常大的压力，如一立方公里的可燃冰的气化过程，差不多也就是半个原子弹的威力了。

另外，水合物里还含有二氧化碳，如果同时分离出来就会污染大气，会产生温室效应。目前各国研究就是要控制开采的过程。而且冻土地区的环境非常脆弱，中国的青藏高原是一块净土，如果无序开采可能会对全球都是灾难。所以在开采之前如果解决不了保护环境的问题，那开采依然要被一票否决。

E：青藏高原的可燃冰可供中国用多久？

张：有种说法是九十年，不过这指的是资源量，不是储藏量。储藏量是通过工程计算得来的。现在我们得到的是推测的数量，是一种科学估计，不能作实，刚才说的九十年是保守的数字。从全球的估算，目前在全球发现的水合物的资源量，是所有化石能源（煤炭、石油及天然气等等）加起来的二倍。再算上更高的燃烧效率，这个能源的前景相当大。

开采分三阶段

E：开采可燃冰的前景如何？

张：开采要分三个阶段。首先就是冻土带有没有可燃冰，现在发现了，有。第二阶段，有多少？不知道，现在只是估算。我们科学家其实估算出来够用三百六十年，但这是理想条件。我说不行，要减掉一半。而要交给媒体就又减掉一半，少说一点，低调一点，我相信这是最起码的数字。接下来会用十到最多十五年的时间勘探。当然前提是国家有足够投入和环境评估要过关，亦要解决环境的问题。

接着，第三步怎么开采也是问题，目前国际上都在研究。一个就是热激发，主要靠注入热流体，比如热泥浆加温让它气化。另外，还有井下电磁加热，就像用微波炉热水一样，因为水合物含水，效果非常明显。但是这些都是属于局部加热，达不到整体加热的效果。

第二个方法，因为形成天然气水合物需要高压，我们可以进行减压分解。比如用低密度的泥浆就起到了降压的作用，或者把其他的杂质抽上来。这个减压的方法很经济，但是危险性太大。虽然效率高，但是会压力瞬间产生，之前提到的加拿大的项目最后也没有敢尝试用减压的方法采气。

第三个方法就是用一些化学物质，像盐水、甲醇、乙醇往里灌。这在实验室已经成功了，但是这个办法的缺陷也非常明显。化学试剂的费用非常贵，而且反应的时间也很久，特别是这些化学物质对地下层地下水的污染都还没有评估。这三种方法都是各有利弊，全球都在为这个头疼；目前估计在2020年能够开始进行商业性开发。

E：温室效应会不会减少可燃冰的储量？

张：根据目前的资料，气候变暖对海水上升、南北极冰川融化肯定有影响，但是对冻土带影响很小。原因是这是物质在冻土带以下二千三百米的位置，几乎不会受到地面温度变化的影响。

张洪涛简历

张洪涛博士1977年起在中国地质科学院矿床所工作，1993年任中国地质学会副秘书长，1994年任地质矿产部地质调查局副局长，现为中国地质调查局副局长、总工程师。