科學家已經證實，全球海洋的可燃冰(即天然氣水合物，Natural Gas Hydrates，NGH)中的碳估計至少有10萬億噸，約為當前已探明的所有化石燃料中碳含量總和的兩倍。消息一出，媒體開始炒作，有人輕易地計算出海底可燃冰的儲量至少夠人類使用1000年，并且把可燃冰稱之高效的清潔能源。更有趣的是，把可燃冰炒到啼笑皆非的地步，汽車加100升可燃冰能跑5萬公里！還真把可燃冰當成核燃料了。

回顧過去，2013年日本能源廳也曾宣稱，日本首次在全球實現了海底可燃冰的提取試驗，并力爭早日實現商業化開采，后來沒有戲了。冷靜分析這類言論，揭開可燃冰的真面紗，別被炒作忽悠了。

可燃冰是什么？

天然氣水合物是籠形包合物的一種。它是在一定條件(即合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等)下由水和天然氣組成的類似冰狀的、非化學計量的、籠形結晶化合物，因其遇火即可燃燒，所以也被稱為“可燃冰”。可燃冰可用化學式M·nH2O來表示，其中M代表水合物中的氣體分子，n為水合指數(即水分子數)。

天然氣組分如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等同系物以及二氧化碳、氮、硫化氫等均可形成單種或多種天然氣水合物，但形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷。對甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物，通常又稱為“甲烷水合物”。

在全球范圍內，可燃冰存在于大陸架邊緣、陸上凍土帶，或在1萬5千年前，由于海平面上升淹沒過去的離岸殘留的凍土帶。可燃冰也可以從沉積物之下開采，如世界上最大的淡水湖-貝加爾湖。

自然界中可燃冰的穩定性取決于溫度、壓力及氣-水組分之間的相互關系，這些因素制約著可燃冰僅分布于巖石圈的淺部，地表以下不超過2000米的范圍內。已發現的天然氣水合物主要存在于北極地區的永久凍土帶和世界范圍內的海底、陸坡、陸基及海溝中。

全球99%的可燃冰存在于海底的可燃冰穩定帶之中。“天然氣水合物相圖”表示了可燃冰生成的水深-溫度-壓力的關系。溫度越低，水越深，水壓力越大，可燃冰越利于生成。

可燃冰是怎么形成的？

可燃冰為什么這么牛？那得看可燃冰生成可不一般。

可燃冰生成有兩種途徑：

⑴由生物氣轉化而成。地球形成已有46億年歷史，生物界從海洋到陸地經歷了38億年的演化過程，大量陸地生物殘體流入海洋，同時海洋生物的死亡就像飄雪一樣沉積在海洋之中，稱之為海洋雪(marine snow)。巨大量的海生動植物死亡，被厭氧甲烷菌分解生成甲烷，為可燃冰的生成提供了豐富的源泉。由生物氣轉化而成的可燃冰幾乎全部是甲烷。海洋雪是形成儲量巨大的可燃冰的基礎。

⑵由熱成因氣而成。熱成因氣是在深層形成，即有機物沉積物熱裂解轉化和深層原油在高溫熱裂解轉化成可燃冰。

油氣生成的有機成因與無機成因之爭，從未停止。世界上最大的油田-加瓦爾油田(Ghawar Oil field)、最大的氣田-南帕爾斯/北部穹窿凝析氣田(South Pars/North Dome)，最大的油砂礦-阿薩帕斯卡油砂礦藏(Athabasca oilsands)，這些巨大的含量并集中在一個狹小的地方難以用有機成因來解釋。在地球形成初期，就有巨大量的甲烷包圍著地球。這類甲烷或非常規石油熱分解出的甲烷是否進入可燃冰，就講不清楚了。

“天然氣水合物沉積”圖說明，生物甲烷在淺海沉積900米深處生成，而熱成因氣是從地質斷層緩慢滲透出來，生成極厚的可燃冰儲層。由于地殼變動，在極地和凍土帶也會埋藏豐富的可燃冰。

可燃冰資源量是多少？

全球可燃冰分布很廣，約有27%的陸地是可以形成可燃冰的潛在地區，而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬潛在區域。

我國有多少可燃冰資源量？有幾條報道：

⑴中國首次鉆獲可燃冰儲量約合1500億m3天然氣。

⑵我國陸域可燃冰遠景資源量至少有350億噸油當量，可供我國使用近90年。

⑶南海可燃冰資源量相當于650億噸石油，夠我國使用130年。

⑷中國海域預測遠景可燃冰資源量近800億噸油當量，相當于我國常規天然氣資源量的2倍。按當前的消耗水平，可滿足我國近200年的能源需求。

⑸我國可燃冰遠景資源量超過1000億噸油當量，潛力巨大。

可以奇怪地發現，隨著年份增長，我國可燃冰儲量比年份增長得快。

國際應用系統分析研究所(IIASA)下屬組織-水合物能源國際　(Hydrate Energy International LLC，HEI)評價了全球可燃冰資源潛力。分析了全球豐富的天然氣水合物集中在砂體，并含有巨大的天然氣儲量。全球天然氣水合物在砂體中的地質資源量為1226萬億立方米，其中中國只有5萬億立方米。

哪個數據對？其實他們說的也算對。實際上，資源量是估計的數據，不具備商業價值。有的計算很有趣，居然能夠從資源量算出可以開采多少年，那絕對是被高智商糊弄了。

當您用高技術自信地從地層中獲取天然氣時，千萬別認為地球會乖乖地把遠景資源量無私奉獻給您，地球會很吝嗇地留有余地，因此在能源經濟中引入了“可采儲量(Reserves)”的概念。也就是說，能夠用現代技術采得出，賣得掉的部分，就叫可采儲量。也就是說，可燃冰可以利用多少年，不能從資源量而是從可采儲量來計算。目前世界各國尚未有可采儲量數據。

采收率是指從地質儲量可回收的估計量，用百分比(%)表示。計算公式：采收率=(估計可回收量/原始地質儲量)×100

常規天然氣采收率約達40%～60%，而原油一次采收率5%～15%，三次采油的收率最高60%。非常規油氣采收率是很低的。在非常規儲層中滯留著常規油氣：致密油、致密氣和頁巖氣。由于滲透率不同，采收率的表現也各不相同。這是走在開發非常規油氣資源前沿的美國報道的數據。致密氣比較高在10～15%之間居多，頁巖氣比較低了，一般在4%～10%之間，最低的是致密油，一般在1%～6%之間。

由于可燃冰的滲透率極低，其采收率會更低。如有媒體說“世界可燃冰資源量約為2100萬億立方米，可供人類使用1000年”。這個錯誤在于：簡單地把資源量作為可采儲量來看待，認為可以百分之百把可燃冰一個也不省地開采出來。

可燃冰怎樣生產天然氣？

可燃冰蘊藏著豐富的天然氣。1立方米的可燃冰可以產生160～170立方米的天然氣。

可燃冰的生產說起來似乎很簡單，見圖。隨著壓力降低或者溫度升高，固體可燃冰就可以釋放出甲烷和水。

可燃冰的開采方法跟常規開采大不一樣，目前主要有三種：

⑴熱激發法。能促使溫度上升達到水合物分解的方法。此法是將水蒸氣、熱水、熱鹽水或其他熱流體泵入水合物地層，也可采用開采重油時使用的火驅法或利用鉆柱加熱器。其缺點是造成大量的熱損失，效率很低。特別是在永久凍土區，即使利用絕熱管道，永凍層也會降低傳遞給儲集層的有效熱量。

為了提高熱激發法的效率，可采用井下裝置加熱技術，如井下電磁加熱方法。

⑵化學藥劑激發法。某些化學藥劑如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等可以改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物穩定溫度。將上述化學試劑從井口泵入后，就會引起水合物的分解。化學藥劑法較熱激發法作用緩慢，而且最大的缺點是費用太昂貴。在海洋中由于天然氣水合物的壓力較高，因而不宜采用此方法。

⑶減壓法。通過降低壓力而引起天然氣水合物穩定的相平衡曲線的移動，從而達到促使水合物分解。　一般是通過在水合物層之下的游離氣聚集層中，“降低”天然氣壓力或形成一個天然氣“囊”(由熱激發或化學試劑作用人為形成)，使與天然氣接觸的水合物變得不穩定并且分解為天然氣和水。開采水合物層之下的游離氣是降低儲層壓力的一種有效方法，另外通過調節天然氣的提取速度可以達到控制儲層壓力的目的，進而達到控制水合物分解的效果。

減壓法最大的特點是不需要昂貴的連續激發，因而可能成為今后大規模開采天然氣水合物的有效方法之一。但是，只單獨使用減壓法開采天然氣水合物的速度很慢。

單獨采用任何一種方法來開采天然氣水合物都是不經濟的，只有結合不同方法的優點才能達到對水合物的有效開采。如將減壓法和熱開采技術結合使用，即用熱激發法分解天然氣水合物，而用減壓法提取游離氣體。

目前開采的最大難點是保證井底穩定，使甲烷氣不泄漏、不引發溫室效應。可燃冰氣藏的最終確定必須通過鉆探，其難度比常規海上油氣鉆探要大得多，一方面是水太深，另一方面由于可燃冰遇減壓會迅速分解，極易造成井噴。

有個基本概念容易被搞懵，什么叫產量？人們可以順口說出，產量是工廠生產的數量。在能源經濟中，產量即商品量，指進入市場并其價格能為消費者接受的數量。說得具體點，天然氣從井口采出來的數量，稱為井口量，減去通過加工縮減損失量、多余天然氣回注量、管輸損失量和放空燒卻量，此時得到的數量是進入能源市場的產量，此產量的價格必須消費者能夠接受。美國頁巖氣講得清楚，頁巖氣的可采儲量和產量，可是可燃冰就不敢講了。目前，各國開采得可燃冰只是燃燒放空，嚴格來說，都不能叫產量，但對媒體用“產量”一詞不必細究，因為太不好表達。

我們可以好好計算下，在海面下1000米干這種事要花多少錢？況且這些可燃冰的滲透率幾乎為零，即不流動的，開采船必須經常移動位置，又怕地質滑坡造成海嘯。可燃冰的開采要比頁巖氣難得多。

可燃冰是清潔能源嗎？

幾乎沒有一篇文章不貼上“可燃冰是清潔能源”的標簽。清潔能源是指再生能源和核能，可燃冰是未被人類利用的新能源，但被吹成高效的清潔能源，那就過分了。可燃冰只是一種非常規天然氣，屬于化石燃料的一種。非常規天然氣有致密天然氣、煤層氣、頁巖氣和可燃冰(天然氣水合物)。非常規天然氣用天然氣資源金字塔(resource pyramid for natural gas)來描寫，見圖。

天然氣儲層級別越低，就意味著滲透率降低，開采程度越困難。這種低滲透氣藏的滲透率按照：致密氣→煤層氣→頁巖氣→天然氣水合物的順序遞降；其儲量卻按此順序增加，它們都比高滲透的常規天然氣藏豐富得多。而可燃冰廣泛分布在海底，雖然開采難度遠比前三者難，但儲量極為豐富。

清潔能源與化石燃料區別于二氧化碳的排放，清潔能源少排放或不排放，而化石燃料燃燒時，大量排放二氧化碳造成氣候變暖。國際能源署(IEA)公布的化石燃料燃燒時二氧化碳排放量的數據如下表。

看得出來天然氣燃燒排放也不少。千萬不要按家庭主婦燒飯的邏輯，燒柴不清潔，燒天然氣清潔，得出天然氣就是清潔能源的結論，把在廚房烹飪沒有像燒柴的煙霧作為標準，正好說反，柴薪是生物質燃料，植物經光合作用吸收二氧化碳，燃燒時又放出二氧化碳，構成了地球上二氧化碳的小循環，沒有增加大氣的二氧化碳含量。柴薪屬于清潔能源。2014年全球使用木材顆粒(Wood Pellet)2410萬噸，主要是歐美國家，2015年又翻了半倍。大量使用并解決煙霧排放，但中國的木材顆粒燃料發展很慢。

可燃冰是高效能源嗎？

把可燃冰被說成高效能源，也炒作的誤導，可燃冰具備一般天然氣的特性。當今時代，仍然是石油時代，或者說是石油向清潔能源過渡的后石油時代，高效能源仍然是指常規石油，見圖。所有其他能源如常規天然氣、煤層氣、頁巖氣、生物乙醇、生物柴油、光伏等等都被說成替代能源，即替代石油的能源。譬如國外沒有“新能源汽車”的提法，他們把所有能夠替代石油的汽車都稱為替代燃料汽車(Alternative Fuel Vehicle)。

常規原油的烴類價值層次最高，在非常規油氣的生產和轉化中需要更多熱量，因此，促使其能源強度增大。生產常規石油只需本身6%的能量，而生產超重原油需20%～25%、油砂需30%、油頁巖需30%。生產常規天然氣所需能量相對較少，在氣層上鉆井，天然氣呼啦呼啦涌向井筒，付出能量較小，而生產非常規天然氣，特別是可燃冰，其特點是分散的，需要付出的能量更多，而且對環境污染大。當前還計算不出來生產1億立方米天然氣需要消耗本身多少能量。可燃冰燃燒能量真的高嗎？

媒體炒作：“1立方米的可燃冰分解后可以釋放出164立方米的天然氣，可見可燃冰能量密度非常之高，而且在同等條件下，可燃冰燃燒產生的能量比石油、天然氣、煤炭要多出10倍之多”，這句話也不靠譜。可燃冰不可單獨利用，只能以氣態天然氣形式利用。糾結可燃冰含164立方米天然氣沒有意義，可燃冰能源密度再高也高不過液化天然氣(1噸液化天然氣=1360立方米天然氣)。表說明化石燃料的比能量和能源密度的數據。可燃冰的能源密度(Energy density)比石油、天然氣、煤炭要多出10倍之多顯然不對。

可燃冰面臨什么地質災害？

有種假說，叫“Clathrategun hypothesis”，翻譯為“水合物噴射假說”。它是指大海溫度上升和(或)海平面下降觸發了蘊藏在海底和凍土層中的可燃冰爆發性釋放的一種假說。因為甲烷本身就是一種比二氧化碳強勁21倍的溫室氣體，當它逸出時，它將導致溫度進一步升高，并攪動可燃冰，這實際上是啟動了一個失控的不可逆的過程，一旦發生猶如槍口連續發射。當發生“水合物噴射”時，可能導致突發性失控變暖。

盡管認為“水合物噴射”不太可能發生。但可燃冰崩潰失控會引起海洋環境劇烈變化，如海洋酸化和海洋層結。因此，可燃冰開采對環境的影響是必須十分重視的問題。

開采可燃冰時，當其地層溫度或壓力發生變化時，可燃冰將由固體變成氣體從地層中釋放出來，對環境造成影響，甚至災害。這些傷害包括：

⑴若該地層位于陸緣大陸斜坡，則有可能造成海床崩塌或滑移等地質災害，所伴隨的大量天然氣逸出海床進入水中，甚至進入大氣圈；

⑵如果可燃冰在開采中甲烷氣體大量泄漏到大氣中，造成的溫室效應將比二氧化碳更加嚴重。即使可燃冰礦藏受到最小的破壞，甚至是自然的破壞，都足以導致甲烷氣的大量散失進入大氣，使地球升溫更快速；

⑶陸緣海邊的可燃冰開采起來十分困難，至今尚無非常成熟的勘探開發技術，若一旦發生井噴事故，就會造成海水汽化，發生海嘯(Tsunami)船翻。此外，可燃冰也可能是引起地質災害的主要因素之一；

⑷由于可燃冰經常作為沉積物的膠結物存在，它對沉積物的強度起著關鍵的作用。天然氣水合物的形成和分解能夠影響沉積物的強度，進而誘發海底滑坡(Submarineslide)等地質災害的發生，并能導致大陸斜坡發生滑坡，對各種海底設施造成極大的威脅。

由此可見，開采可燃冰對環境的保護仍是開采非常規天然氣中難度最大的，必須認真研究可靠的開發技術。

可燃冰面臨著什么競爭？

人類并不知道地下蘊藏有多少資源，目前采用的所謂遠景資源量，只是一種臆測。就世界各國而論，具有商業價值的可燃冰可采儲量數據尚未出臺。

人類尋找到資源，不一定必須開采，是否能夠開采決定于三個因素：技術可行、市場接受和環境允許。通俗地說，利用現代技術可以開采得出來，市場能夠接受它的銷售價格，并且不造成環境污染。

美國頁巖革命成功，符合這三個條件，美國天然氣生產結構中，頁巖氣已經占天然氣產量的60%，改變了美國的能源格局，但是它并沒有改變世界能源結構。曾經一度吹捧美國頁巖氣廉價出口，將會改變世界能源結構，大腦短路了吧！那是生意經，沒有友誼可談。您不要想從美國那里買到廉價的頁巖氣，奧巴馬不給，商人出生的普朗特更不會給，您不被美國坑就不錯了。全球天然氣銷售商那么多，在當前油價下跌的情況下天然氣價格不貴，可燃冰開采出來的價格必須跟常規天然氣價格抗衡。可燃冰的開采比頁巖氣難得多，可燃冰市場化八字還沒有一撇，根本談不上“推動整個世界能源格局的改變”。當今世界，能源各路神仙都在各顯神通，都在爭奪制高點，頁巖氣、煤制氣、油砂、致密油、光伏發電等等都想改變世界能源格局，結果誰也改變不了全球能源格局。未來的能源是多元(種類)化、多源(渠道)化的世界。

盡管可燃冰儲量巨大，必定是化石燃料，不但開采成本高，容易造成地質災害，而且無論是開采和使用均可大量排放二氧化碳，加速全球暖化進程。可燃冰的開采還面臨著再生能源的排擠，全球再生能源發展十分快速，如根據REN21(再生能源全球現況報告)2015年全球再生能源發電占發電總量的 23.7%。盡管再生能源還不能排擠天然氣離開市場，但其發展足以威脅著可燃冰進入能源市場。

結論

⑴可燃冰屬于非常規天然氣的一種，也是人類追求的新能源，但不是清潔能源。即便開采不排放但燃燒也會大量排放二氧化碳，加速全球氣候暖化。可燃冰就是一般的化石燃料，不要過度地神化了。

⑵盡管可燃冰遠景資源量數據巨大，別扯得太遠，這是估計的數據，既不能算出可采多少年，更不能作為經濟建設計劃的依據。只有通過可采儲量數據才能計算出可以開采多少年。至今還沒有一個國家有此數據。

⑶目前不管哪個國家，可燃冰能夠開采得出來，都是處于試驗階段，離商業化還很遠。可燃冰面臨著再生能源的排擠，但就目前的力量還不可能把化石燃料擠出能源市場，因此，目前可燃冰尚有發展余地。

⑷美國頁巖氣改變了美國的能源結構，引起全球能源界的關注，但說天然氣水合物將改變全球能源結構還為時過早。可燃冰的開采比頁巖氣難得多，而且造成的地質傷害和環境污染更加嚴重。

⑸找到資源不能說必須開采，可燃冰是否開采決定于三個因素：技術可行、市場接受和環境允許。

可燃冰燃燒必然會有大量排放二氧化碳，這是由于可燃冰是化石燃料的本質決定的，無法改變；但是只要開采不會泄露甲烷，不會造成地質傷害，同時銷售價格可以跟常規天然氣價格抗衡，能源市場可以接受，那么可燃冰就商業化了，進入大規模生產的時代。當然，不要讓再生能源和核能工業發展得太快。

龐名立，曾在中國計量科學院(北京)和中石油(四川)工作。著有多本石油和天然氣書籍