“可燃冰”有可能是上帝设置的一个陷阱

     假设把水合物分解掉，这些气体可能不会按照人为设计的通道分解，如果跑到大气层来，就会对气侯环境造成恶劣的影响，因为甲烷的温室效应是二氧化碳的24倍。

　　网易6月7日讯 主持人：各位网友大家上午好，“可燃冰”对于我们来说可能是一个新鲜的名词， “可燃冰”到底是一个什么样的东西，我们能不能利用“可燃冰”，它的储量有多少？能不能解决我们的能源危机，今天我们非常高兴地请到了中国石油大学北京分部的陈光进教授作客网易新闻中心，与大家聊一聊水合物，也就是“可燃冰”这种新型的能量。陈教授，上午好。

　　陈光进：各位网友好。

　　主持人：陈教授是专门研究水合物的，您看到这篇报道了吗？

　　陈光进：看到了，因为我们很关心这个问题，找到水合物，是我们水合物界的一件大事，国家在02年设立了一个水合物专项，经过了多年的努力这次总算找到了，国家水合物界很关心的一件事。

　　主持人：之前一直没有找到是吗？

　　陈光进：是的，这次终于找到了，他们顶着很大的压力。

　　主持人：什么压力呢？

　　陈光进：国家寻找到新的资源当然有很大的压力，而且立了这么大的项目。

　　首先给各位网友介绍一下所谓的“可燃冰”

　　陈光进：“可燃冰”其实就是甲烷水合物，是气体水合物的一种，气体水合物自然界其实很多，就是一些小气体，甲烷、乙烷和二氧化碳和水结合时形成一种笼状的晶体物质，水分子通过气体形成一些笼子，然后把气体包在笼子之中，就形成了水合物。目前常见的有三中结构，结构一、结构二和结构H。

　　我们说的“可燃冰”就是结构一，甲烷或乙烷形成的水合物，对自然界里的水合物，我们通常把它叫做天然气水合物，可以这样解释：天然形成的水合物，不是人为合成的，我们在实验室可以合成很多的气体水合物，甲烷、乙烷、丙烷，还有二氧化碳水合物，包括硫化氢，都可以合成。我们通过实验室合成水合物去了解水合物的基本性质，它什么时候形成，什么时候分解。地下的天然气水合物应该是大自然给我们的最后的天然能源。

　　主持人：这是最后给我们的吗？

　　陈光进：应该是这样。煤、石油用完以后，大自然留给我们的矿物能源可能也就是天然气水合物了。天然气水合物有一些特点，我们说的天然气水合物实际上主要成分就是甲烷，甲烷水合物的生成需要较高的压力和较低的温度，海底温度一般假设3度，这时候水合物的生成压力大概要30几公斤的压力。

　　主持人：如果海底温度3度，那么形成的压力需要30多公斤？

　　陈光进：对，30多公斤就相当于300多米水深。水合物一般形成需要海底水深500米以上，我们这次发现的水合物就在1200米水深。

　　主持人：1200米水深，是不是压力越大，生成的水合物越多、越好？

　　陈光进：就是说，必须满足这样的水深条件，这么高的水压，水合物才能形成。海底温度比较低，比如3度或4度，往下走的时候，有一个梯度，地层温度慢慢升高，升高以后水合物就形成不了了，所以水合物只能存在于海底的浅层。美国的墨西哥湾发现了大量陆坡的水合物，长在海底面上的。

　　主持人：可以看得见摸得到的地方？

　　陈光进：主要的存在形式还是存在于海底沉积层。

　　主持人：海床浅层这一块？

　　“可燃冰”有两种成因：生物成因和热成因

　　陈光进：这次是发现的20几米厚的海床，温度再高就不能存在了，水合物的产生需要地底和水压的条件，缺一不可。水合物的成因一般认为有两种：一种是生物成因，一种是热成因。

　　主持人：生物成因是怎么回事？

　　陈光进：主要是沉积物中的有机物氧化掉以后产生二氧化碳，二氧化碳被甲烷菌吃掉从而转化成甲烷，和周围的水，如果温度和压力条件合适的话，它就转化为水合物。生物成因的水合物一般来说比较分散。因为它的来源比较分散，有点有机质，产生点二氧化碳，被细菌吃掉，然后产出一点甲烷。像我们这次找到的水合物我估计可能是生物成因的，因为生物成因的最大特点就是甲烷浓度高，这次我们找到的甲烷浓度高达99.7%，一般来说我们认为气体里，乙烷和丙烷的炭比例超过100的话那就是，现在我们发现的99.7%，剩下的0.3%全部是乙烷的话，它的比例也远远大于100了。

　　陈光进：还有一种热成因就是地层深部的干酪根热解产生的天然气，产生一种气体，这个气体就不仅是甲烷了，还有乙烷，丙烷。

　　主持人：热成因需要的温度有多高？

　　陈光进：几百度。

　　主持人：得火山爆发了。

　　陈光进：火山爆发有时候也会产生一些二氧化碳，二氧化碳热成因以后也被气体转化。热成因的气体就不全是甲烷了，含有一部分炭二、炭三，像我们发现的这个显然没有这个特点。热成因一般来说需要一些通道，往上走的时候遇到合适的条件，到了浅层以后，温度降下来，压力又合适，最后生成水合物，这样的水合物一般饱和度比较高。气比较集中，不像生物成因的水合物很分散。像墨西哥湾发现的水合物，肯定是热成因的，因为气体冒上来了，在这个地方集中形成一个水合物，这样的水合物开采价值是比较高的。而且热成因的水合物，一般底下往往还有常规的天然气场，我们可以先开下面的天然气，然后再开上面的水合物。

　　主持人：水合物先留着。

　　陈光进：对，所以说目前专家们估计，全球天然气水合物的储量，相当于石油、天然气、煤总和的两倍。

　　主持人：我们也注意到这一点了，这个估计是在什么理论基础上形成的呢？

　　陈光进：它也需要一些深海调查、钻探、地质勘探工作，地质学家以它为基础而估算出来的，但其中到底有多少有开采价值呢，很难说，保守估计有1%可开采，也够人类用很多年的。

　　主持人：我们对“可燃冰”很有兴趣，比如说“可燃冰”在演播室这儿会不会自动挥发干净？

　　陈光进：它很快就分解了，没有压力嘛！在常温下如果有压力的话它也不会分解的。有压力就稳定，压力一卸掉，很快就分解。

　　主持人：我们看到过一张图片，有一个人在船上捧着一块“可燃冰”，火焰就在手上燃烧，下面滴着水。问题是它在普通环境中能保持多长时间，火焰燃烧难道不烫吗？

　　陈光进：是这样的，把水合物捧在手里以后，第一步是因为压力降低了，就要分解，分解过程中它需要吸收大量的热量，水合物的温度不会升高，而是会降下来，一分解，水合物的温度马上就降下来，冒出的气体燃烧，但水合物本身的温度在下降，所以你的手不会烫。

　　主持人：下面越来越凉，上面越来越热？

　　陈光进：对，烧的时候上面分解出气体，水合物本身并没有燃烧。

　　主持人：网友更关心的问题是，在世界上我们探明的储量有多少？中国占有多少比例？

　　陈光进：现在说的都是估算的，探明的储量现在说不准，包括中国也是这样，通过地质探测，找到可能有水合物存在的地质特征，把它的面积圈出来，大致估算它的饱和度，通过储存的面积、体积，把它的储量估算出来。

　　主持人：很多人都觉得这东西就先放在海底搁着吧，我们现在还有石油呢，先别开采，因为网友说，其他国家也都没有开采，我们需要这么快就去开采吗？这就转到另一个问题，一是这个东西应不应该开采，可能这不是科学研究应该做的事情，最重要的是，能不能开采。因为现在为止还没有听说过哪个国家开采，不过有一个例外，看到报道，在60年代时，前苏联开采过，报道中只是简单提了一笔，到底是什么样的，您能给我们介绍一下吗？

　　陈光进：前苏联在60年代，西伯利亚冻土带开采过水合物，但目的性不是很强，本来是一个气田，是开采天然气，结果发现天然气上面还有一部分水合物，结果就混合开采，不是有意地去开采水合物，后期水合物引起了大家的兴趣之后，反过来才思考，前苏联那时候已经开采过了。

　　主持人：其实是不小心采到的？

　　陈光进：对，带有偶然性的。最近美国，加拿大和日本在加拿大北部的永久冻土带马尼卡（同音）地区进行试验性的开采，也是在冻土带，因为冻土带相对来说容易得多，就是打钻。在海底开采一般水深比较深，深海钻探本来难度就很大，再往下做，技术、投资有一些难度，目前在海底的试开采，应该说国际上还没有。

　　主持人：这里总结了各国的开采时间表，前苏联在60年代发现了第一个“可燃冰”的气藏，并于69年投入开发，采气14年，总共采了50亿立方米左右；美国69年开始调查，98年时作为国家发展和战略能源列入国家发展长远计划，他们计划到2015年开采，而且是试验性开采；日本关注“可燃冰”是在1992年，目前已基本完成周边海域的“可燃冰”调查与评价，他们已经进行了钻探气口的探井，圈定了12块矿藏区，并成功取得了“可燃冰”样本，他们的目标是在2010年进行试验性开采。中国刚刚找到第一块大规模储量生物成因的“可燃冰”，据报道，在未来十年，我国将投入8亿元左右的款项对新能源进行勘测，有希望在2008年摸清楚我们的“家底”，看看我们国家的这片海域有多少储量，在2015年进行商业开发。

　　我们看到美国是69年找资源，竟然到2015年才准备开采，中间相隔非常长的时间，有这么多资源但不去开采。现在国际上能源非常紧张，石油价格一直在升高，为什么它不去开采呢？

　　陈光进：一般来说美国的科技工作走得比较考前，虽然起步比较晚，初期投入的力量肯定不是很大，只是有一些关注。天然气水合物真正全球开始关注应该是在八十年代中期，当时由20个国家组成的深海钻探计划（ODP），在全世界的大陆边缘进行钻探，发现了大量水合物的矿藏点，它的资源量分布之广之大被人们确定以后，全球对它的兴趣才广泛起来。第一届是在1994年召开的，在此之前，能源的潜力被人们发现以后兴趣才大起来了。98年美国有一个计划，虽然水合物的开采有计划，但我认为试验性开采什么时候都可以做，有钱就可以去打钻，去做吧，因为试验性开采影响是很小的。但做商业开采就是另外一回事了，他们是说2015年做商业开采。

　　主持人：美国是做商业试验性开采。

　　陈光进：那就是到商业的程度了嘛，说得有点早，实际过得很快的，因为水合物能不能开采，不是一个政策问题，也是一个科学问题，因为现在人们对水合物开采以后可能带来的环境影响有各种各样的推测，这些问题不搞清楚，我个人看，水合物可能也就是一个陷井。

　　开采“可燃冰”有可能是大自然的一个陷阱

　　主持人：水合物有可能是一个陷井？这怎么讲？

　　陈光进：可能水合物就是上帝或者说自然界留给人类的最后一点东西，它究竟会把人类引向好的方面还是引向不好的方面，如果是引向不好的方面，那它就是一个陷井。

　　主持人：现在还没有研究清楚是吗？

　　陈光进：有很多专家认为，第一是水合物的埋藏比较浅，本来它上面的盖层就不是很封闭，容易被破坏掉。假设现在开采水合物，一般最常用的形式想到的就是往里注热水，因为我们开采水合物，需要把水合物在地底下就分解为气体。

　　主持人：把它形成的方式破坏掉？

　　陈光进：把固体转化为气体，再转化为水，然后再打井，按照常规采天然气的方式把它采出来。但假设把水合物分解掉，假设涉及面积很广的话，那么这些气体可能不会按照我们人为设计的通道分解，可能它自己就会溜掉，如果跑到大气层来，它可能就会对气侯环境造成恶劣的影响，因为甲烷的温室效应是二氧化碳的24倍，跑到大气层以后，一个是破坏我们的海洋环境，另外甲烷进入水体以后，会消耗掉大量的氧气，海里有很多的氧气，因为氧气要跟甲烷反应，就会产生二氧化碳，消耗掉了氧气又产生这么多二氧化碳，我们的海底生物就会死掉。

　　主持人：这已经不是开采出以后造成的环境污染，在开采过程中如果处理不好，就有可能造成甲烷的泄露而造成一系列影响？

　　陈光进：有一部分泄露到大气中以后会引起全球温度升高，全球温度升高以后又会导致海水温度升高，海水温度升高又会导致海底水合物的进一步分解，这样会造成一种恶性循环，就会使人类的生存环境造成破坏，那这不是一个大陷井吗？

　　主持人：是不是因为这个原因才造成各个国家对水合物这一块迟迟不进行商业性开采？

　　陈光进：这只是一个原因，是人类的一个担忧，还有一个担忧，水合物的存在能保持沉积层机械的稳定性，它有一个胶接效应，水合物生成以后把沉积物的颗粒粘在一块，它就是一个整体。

　　主持人：水合物相当于一层胶？

　　陈光进：对，假设你把它分解掉了，整个就变成松散的分解体了，然后可能造成海底滑坡，这也是地质灾害。

　　对这些科学问题、环境问题没有清楚地了解之前，现在只是一些担忧，要对这些担忧进行科学评价，到底会到什么程度，清楚这些以后，真正才会去考虑商业开采。

　　商业性开采遇到技术难题 不会在短期内解决

　　商业开采不能进行的还有一个原因是技术问题，因为水合物是一个新的能源，和常规的天然气、石油不一样，到底怎样开采，技术上现在还不成熟。刚才我们说，试验性的开采也只是在冻土带进行。

　　主持人：陆地现在已经有实验性的，但海底还没有？

　　陈光进：也是很少的一部分在做实验性开采，但海底还没有做过。

　　主持人：海底实验性的开采都没有是吗？只是勘探？

　　陈光进：对，勘探，打钻，真正要实验性开采，就要布井，往里注入能量，把气体开采出来，有很多技术问题现在都没有解决，而且我相信这些技术问题不会在短期内解决 。

　　主持人：先提一个网友的问题：水合物从海底开采出来以后，如果不能给装水合物的容器一定的温度和压力，它自己就会变成气体，在水面就会变成气体了。是这样吗？能不能把水合物的气体，开一个海底大铲车挖出来，把它拿出来用？

　　陈光进：你就看这个水合物有多大的体积，因为水合物分解的时候，还受比表面积的控制，如果水合物很大，而比表面积小了，那上面还会见到一点水合物，在上来的过程中失去压力会分解，但温度会往下降，这样它会形成一个自我保护效应，因为温度降下来以后，自我保护就断了，当然还会不断给它热量供给，它也会不断分解，如果这个水合物体积比较大，我们把它捞上海面还能见到水合物，如果体积比较小，那看都看不到。

　　主持人：拿铲刀挖行吗？

　　陈光进：这不行，因为水合物密度比较低，水合物单位体积含气量是比较少的，比如百分之几是沙子，还有百分之几是水合物，把百分之百地都弄上来，然后分解，我费这么大的力量只把沙子采上来吗？能源利用率很低，没什么意义，只能在地底把它分解成气体，然后把气体采出来。

　　满足温度和压力条件也不一定就能找到“可燃冰”

　　主持人：您刚才说，在冻土带也发现过水合物，实验性开采也是在那一块，在冻土带它哪儿来的压力呢？

　　陈光进：冻土带主要是靠它的温度。

　　主持人：如果没有压力的话，足够低的温度也可以形成水合物吗？

　　陈光进：如果只是一个大气压力，一般形成水合物需要-76度的程度。但一般冻土层有一定深度，也还是会有一些压力，不可能一点压力都没有。

　　主持人：刚才您说到在前苏联发现了冻土带，然后在加拿大也有冻土带，有网友提问，按您这种说法，是不是说在南极就有大量的这种物质存在呢？

　　陈光进：冻土带满足水合物存在的温度和压力条件，因为温度低，适合水合物存在，这是没错的。但水合物存在还得有一个气源，假设万事俱备，但没有东风也不行，巧妇难为无米之炊，必须有气源，必须有甲烷气，如果没有甲烷气，就没有水合物。看能不能生成水合物，第一要看有没有这个温度和压力的条件，第二就要看地质构造能不能为我们提供这个气体的来源，如果都符合的话，就会生成大量的水合物。

　　主持人：再提一下南极，现在南极没有人勘探过水合物，还是勘探过但没有发现？

　　陈光进：我没有听说过在南极，现在一般都在北极做得比较多，因为苏联、加拿大在那边，应该说南极是远离人们的生活范围，北极周围还有很多国家。

　　主持人：北极勘探到了是吗？

　　陈光进：勘探到了，我刚才说的马尼卡（同音）就是靠近北极圈的位置。

　　主持人：南极和北极是人类最后的两块净土，但愿我们消耗的能源不要探测到这两块地方去。水合物在您的实验室中形成的难度大吗？

　　陈光进：很容易，不难。现在我们做了一个水合物的小工厂，可以连续生成大量的水合物。

　　主持人：我们可以把甲烷和水很容易地生成水合物？

　　陈光进：对。

　　主持人：换过来说，如果我们要把水合物分解成甲烷和水容易吗？

　　陈光进：也很容易。

　　主持人：也就是说，在常规条件下相互转换的技术已经存在了，没有什么技术难度？

　　陈光进：对。但在实验室里，假设给水合物一加热，它就分解了，可惜在地底下分解时，我们要把热量聚到地底下，给地层加热，那难度就大了。在陆上很容易，地底下这件事就是另外一回事，不好做了。

　　主持人：从我们国家的地质条件来说，除了能在海底发现水合物以外，哪里还能找到？

　　陈光进：我们的冻土带不少，我们也是第三大冻土国，冻土区域挺大，青藏高原那里很多，那地方也有很丰富的水合物资源。

　　主持人：我们在那里找到过吗？

　　陈光进：我没听说在那里钻探过，但通过地质学家的预测，那里应该是有水合物的。

　　主持人：在地面上的开采程度是不是比在海底低很多？

　　陈光进：是的，在地面上至少没有一千多米的水深挡在那儿，各种设置，安装，肯定都要比海底探测容易得多。

　　主持人：在水合物的开采过程中，我们现在遇到的最大问题一个是不知道怎么把地加热？是不是没有很好的办法把一大块地都加热是吗？

　　陈光进：主要是如何经济有效，怎样是最有经济价值的方式，这个必须要找到，不能说投了一百万最后只采出了一方气，你是采出了一方气，但资本家不会投这个钱做这个事儿。

　　主持人：成本问题稍微等会儿再说，另外再说一个难度，在海床上如果是沙砾型地貌，有很多气孔，水合物分解以后就会散发出来？

　　陈光进：对，会造成不可控的渗漏。

　　理想的开采方式：用二氧化碳置换甲烷

　　主持人：从您了解到现在世界上最前沿的研究成果到什么样了？

　　陈光进：现在水合物的开采没有很多新的思路，现在的开采思路也就这几种，一个是减压，把压力降低让它分解，还有一个就是注入热量，或者是往地下注入一些化学剂，化学剂和水合物接触的时候可能也会使水合物分解；还有一种新的思路就是把它和环保结合起来，因为二氧化碳也能形成水合物，而且比甲烷更容易形成水合物，所以科学家就想到把地球上人类活动所产生的温室气体二氧化碳搜集起来，然后通过分离纯化，提纯，再把它注入到地底下，注入到有水合物的地层里，让二氧化碳把甲烷从水合物里置换出来，因为二氧化碳比甲烷更容易形成水合物，这时候就没有相变，因为水合物还在这儿，而水合物分解需要大量的热量，把二氧化碳注入进去以后，只是把甲烷置换出来了，水合物还在，这时候需要的热量就少，或者说不需要热量，甲烷出来了，二氧化碳又埋进去了，这不是一举两得吗？把温室气体也处理掉了。