美国地质调查局经过多年调查研究认为，天然气水合物将可能成为本世纪的一种主要能源，是能源的“一个新领域”。按保守估计，“全世界的天然气水合物形式存在的碳的总量是地球上已知化石燃料（包括煤）中碳含量的2倍”，“谁掌握了天然气水合物的开采技术，谁就可以执21世纪世界能源之牛耳”。

作为能源消费大国，中国政府和学术科研机构高度重视对天然气水合物开采技术的研究。日前，记者专门采访了中国石油大学（华东）副校长王瑞和教授，请教有关天然气水合物的若干问题。

记者：对于天然气水合物，大家相对比较陌生，您能不能给我们简单介绍一下？

王瑞和：天然气水合物（Naturalgashydrate），是由天然气与水分子在一定压力和较低温度条件下形成的一种固态结晶物质。因天然气中80％~90％的成分是甲烷，故也有人称天然气水合物为甲烷水合物（Methanehydrate）。纯天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以像酒精块一样被点燃，所以又俗称为“可燃冰”。

天然气水合物的能量密度很高，1立方米的饱和天然气水合物在标准条件下可释放出164立方米的甲烷气体，为常规天然气能量密度的2~5倍。天然气水合物分解后释放的气体主要是甲烷，它比常规天然气含有更少的杂质，燃烧后几乎不产生环境污染物质，因而是未来理想的洁净能源。

记者：天然气水合物的储量情况如何？

王瑞和：天然气水合物是全球第二大碳储库，仅次于碳酸盐岩，其蕴藏的天然气资源潜力巨大。据保守估算，世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为（1.8~2.1）×1000万亿立方米，其热当量相当于全球已知煤、石油和天然气总热当量的2倍，也就是说，气体水合物中碳的总量是地球已知化石燃料中碳总量的2倍，全球“可燃冰”的资源量至少可满足人类未来一个世纪的能源需求。

天然气水合物的形成有三个基本条件：一是低温，二是高压，三是要有气源。这三个基本条件缺一不可。所以，天然气水合物主要出现于水深大于300米的海底沉积物中和寒冷的高纬度区域（特别是永冻土地区）。绝大部分的天然气水合物分布在海洋底，其资源量是陆地上的100倍以上。根据天然气水合物存在的稳定条件分析，陆地上20.7％和大洋底90％的地区具有形成天然气水合物的有利条件。

科学家评估认为，“可燃冰”在世界各大洋中均有分布，仅海底区域分布面积就达4000万平方公里，是迄今为止海底最具价值的矿产资源。最新调查表明，目前世界上已发现的“可燃冰”分布区多达116处。单个矿田面积可达数千至数万平方公里，储量可达数万亿至数百万亿立方米。

记者：那么，为什么不尽快开发天然气水合物？

王瑞和：任何一种产品的开发都必须考虑其经济效益和社会效益，而当今新能源的开发更注重社会效益。天然气水合物是一种“带刺的玫瑰”，对它的开发利用首先要避免引起自然灾害。天然气水合物在一定的压力和低温条件下是稳定的，如果压力减小或温度增加，就可能造成天然气水合物的离解，从而引起井喷、海底塌陷、海啸和沿岸滑坡等自然灾害，并将影响到海底油气的开采、海底国防及战略设施。天然气水合物中，甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。据测算，甲烷使全球变暖的“温室效应”潜能在20年的期间内是二氧化碳的56倍。也就是说，一个单位重量的甲烷，在20年的期间内，它的“温室效应”是同样重量的二氧化碳的56倍。如果对水合物的开发控制不合理，甲烷释放到大气中，会导致气候变暖加剧，从而灾难性地威胁着人类生存环境。另外，与开发常规的油气资源相比，以目前的技术开发天然气水合物在经济上是没有效益的。

因此要开发利用天然气水合物资源，必须进行系统研究，研究其形成和分解机理、钻探技术、开采和集输技术，进行综合的环境和经济评估，并制定安全应急措施，这样才能充分有效地开发利用资源，最大限度地减少负面作用，使天然气水合物真正成为可开发的替代能源。

记者：天然气水合物的研究目前进程怎样？

王瑞和：氯气水合物于1810年由Davy在实验室发现，1888年Villard合成甲烷水合物。20世纪30年代，美国发现在低温高压下的输气管道中形成的天然气水合物，常常造成管道堵塞。直到20世纪60年代初，前苏联学者论证了地壳中可能存在天然气水合物生成带，并可形成大型的商业性矿田，而后在陆地冻土带首先发现了第一个具有商业开采价值的天然气水合物气田———麦索亚哈气田之后，这才引起世界各国科学家和政府的重视。

由于海洋科学钻探DSDP和ODP的开展，海上地球物理勘察技术迅速发展。如长距离的地震勘查BSR海床模拟反射方法的应用，在全世界范围的陆缘地区、海湾地区发现了大量天然气水合物的赋存区域，引起了全世界科学技术界的普遍关注，各发达国家政府大量投资，开展研究工作。此后在北美的北部，美国和加拿大接壤的地区，以及俄罗斯北部的永冻层地区，也陆续发现了大量的天然气水合物。上世纪80年代以来，许多国家都在天然气水合物调查研究方面给予了高度重视，并从能源储备战略角度考虑，作为政府行为，纷纷制定了发展规划和实施计划，日本和美国等国都已投入巨资进行了研究，并都宣称将在2015年前后，进行天然气水合物藏的商业性开采。我国正在酝酿准备2015年左右进入水合物的试开采阶段。

近20年来，以美日俄为代表的许多国家对天然气水合物的结构、形成与分解的热动力学规律、成藏机理、资源评价等进行了大量研究，并基本形成了增温法、降压法和化学法为主的一些开采理论方法。这些方法的原理都是破坏天然气水合物的稳定性，使其分解为水和天然气。但只要从水合物中离解天然气就会对其结构本身以及其周围区域造成一定的影响。对于海底水合物开发而言，关键的问题是找到水合物密集的矿藏，在不破坏海床稳定性的前提下进行开发。但到目前为止，对天然气水合物的钻探、开采和集输技术的研究尚不多见，没有形成成熟的技术体系，这也是目前不能开发利用天然气水合物的“瓶颈”之一。

记者：我国目前对天然气水合物开发利用做了哪些工作？下一步的研究重点是什么？

王瑞和：根据地质条件分析，从理论上讲，“可燃冰”在我国分布应该十分广泛。我国南海、东海等近300万平方公里广大海域以及青藏高原的冻土层，都有可能存在。20世纪80年代，我国科学家在南海北部进行油气普查时，曾发现了海底“可燃冰”的存在。我国在20世纪80年代末即开始关注天然气水合物的研究。90年代以来，国家海洋局、原地质矿产部、中国科学院、石油部门以及有关高校，对国外天然气水合物的勘查研究进行了技术追踪和信息资料的分析研究。国家海洋局、国土资源部所属研究单位的海洋地质专家，对我国的天然气水合物进行了初步研究。从1999年开始，中国地质调查局组织有关单位，在我国南海海域某区首次开展“可燃冰”资源调查工作，发现那里“可燃冰”的分布面积大约为8000多平方公里。勘查估算表明，我国南海海域的天然气水合物的资源量约为700亿吨，相当于目前我国石油、天然气资源量的1／2。另外，在我国的东海陆坡海域也有类似重大发现。专家认为，这些发现对我国的社会发展和经济建设有重要意义。中国科学院、国土资源部及我国各大石油公司也都开始了相关研究，中海油已计划今年在南海进行实地钻探。近年来，在国家有关重大项目“863”、“973”中也开展了一些前沿性研究工作，但总体上仍处于起步阶段。

从学术研究和技术开发的层面上讲，我国下一步研究的重点应是：准确探明我国天然气水合物的分布和资源潜力；继续开展相关的基础性研究，立即开展水合物钻探、开采和集输等方面的方法和技术研究，做好理论和技术的储备；建立起新能源的经济效益和社会效益分析评价体系，逐步形成水合物勘探开发的软硬件系统，尽早使我国的天然气水合物投入工业性开发和利用。这对于国家未来能源发展战略具有重要意义。

记者：中国石油大学在近期成立了天然气水合物研究中心，这是基于什么样的考虑？

王瑞和：天然气水合物被认为可能是21世纪接替煤、石油和常规天然气的新型能源矿产之一。如上所述，虽然国内外已进行了大量研究，但在天然气水合物的钻采及井筒工艺方面的研究基本上是空白。我校在石油天然气勘探开发理论和技术多年研究的基础上，发挥多学科协作的优势，在天然气水合物的形成和分解机理、成藏机理、渗流规律等方面进行了许多卓有成效的研究工作，在石油院校中处于领先地位。成立“中国石油大学天然气水合物研究中心”的目的，就是要进一步整合我们的研究资源，加强创新性研究团队建设，强化在天然气水合物成藏、勘察、钻探、开采和集输等方面的基础理论和工艺技术研究，担负起国家能源战略赋予石油高校的使命。

该研究中心采用开放式科研机制，紧密与国内外各相关研究单位和企业联合，吸引国内外著名学者加盟，发挥中国石油大学的学科优势，形成以天然气水合物开采基础理论、天然气水合物开采物理模拟和数值模拟、天然气水合物井筒工艺技术为核心的研究方向，以期在天然气水合物开采理论和技术上取得突破。

【中油网2005年7月14日】