北美頁(yè)巖氣產(chǎn)量高但遞減快已是不爭(zhēng)的事實(shí)，其他國(guó)家的頁(yè)巖氣因地質(zhì)因素或環(huán)境壓力也面臨重重障礙，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，突破并非易事

天然氣發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)多于石油發(fā)現(xiàn)已成為能源業(yè)的一個(gè)趨勢(shì)，石油資源的日益耗竭令天然氣的地位不斷提升。北美洲頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，不僅導(dǎo)致了美國(guó)氣價(jià)的持續(xù)走低，而且進(jìn)一步影響了全球天然氣市場(chǎng)。

與頁(yè)巖氣有關(guān)的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)在溢出效應(yīng)的作用下不斷向其他地區(qū)蔓延，但看似欣欣向榮的景象背后卻也存在隱憂，北美頁(yè)巖氣產(chǎn)量高但遞減快已是不爭(zhēng)的事實(shí)，其他國(guó)家的頁(yè)巖氣因地質(zhì)因素或環(huán)境壓力也面臨重重障礙，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，突破并非易事。那么，頁(yè)巖熱過(guò)后，能源界的下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)是什么？答案其實(shí)并不陌生，即天然氣水合物。

日本率先開(kāi)發(fā)

天然氣水合物又稱甲烷水合物、可燃冰等，分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，是由天然氣與水在低溫高壓條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)。按當(dāng)前全球天然氣消費(fèi)量計(jì)算，以天然氣水合物形式存在的天然氣可滿足全球3000年的需求。盡管現(xiàn)在還無(wú)法實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)，但一些早期實(shí)驗(yàn)已證明，其經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)成功在望。

如果說(shuō)頁(yè)巖熱唱主角的是美國(guó)，那么在天然氣水合物的研發(fā)中，日本表現(xiàn)最活躍。由于自然資源缺乏，油氣資源嚴(yán)重依賴進(jìn)口，日本水域的天然氣水合物潛力成為其未來(lái)能源供應(yīng)希望所在。

早在1994年日本就已開(kāi)始天然氣水合物的研究，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合十家石油公司共同開(kāi)展了“天然氣水合物研究及開(kāi)發(fā)推進(jìn)初步計(jì)劃”，每年投入3000萬(wàn)美元，對(duì)天然氣水合物開(kāi)展地球物理勘探、鉆探示范井等方面的研究，已完成了日本周邊地區(qū)的高分辨率地震勘查、南海海槽局部地區(qū)的三維地震與大地?zé)崃鳒y(cè)量，并鉆井?dāng)?shù)口，采得天然氣水合物樣品，圈定了總面積達(dá)4.4萬(wàn)平方公里的12塊遠(yuǎn)景礦區(qū)。另外，還以日本為主導(dǎo)在加拿大西北部永久凍土帶的麥肯齊河三角洲Mallik2L-38井完成了鉆探以工業(yè)性開(kāi)發(fā)天然氣水合物為目的的實(shí)驗(yàn)井。

21世紀(jì)以來(lái)，隨著美國(guó)頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)興起，日本加緊了天然氣水合物的研發(fā)步伐。2004年，日本對(duì)國(guó)家石油機(jī)構(gòu)和金屬礦產(chǎn)部門(mén)進(jìn)行整合，成立了石油天然氣金屬礦產(chǎn)資源機(jī)構(gòu)，專門(mén)尋求可靠的國(guó)內(nèi)能源來(lái)源，主要目標(biāo)是天然氣水合物。2013年3月，石油天然氣金屬礦產(chǎn)資源機(jī)構(gòu)在南海海槽開(kāi)展了首次天然氣水合物開(kāi)采測(cè)試，從海床下1000英尺處的天然氣水合物層采得420萬(wàn)立方英尺天然氣。據(jù)估算，僅南海海槽附近的天然氣水合物資源量就達(dá)39萬(wàn)億立方英尺，可滿足日本11年的天然氣進(jìn)口需求。

其實(shí)，比日本起步更早的是美國(guó)。早在1968年，其已啟動(dòng)了國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃，1985年正式實(shí)施，以太平洋大陸邊緣、南墨西哥濱海帶、中美洲海槽、危地馬拉濱海帶、大西洋大陸邊緣、布萊克外海嶺、美國(guó)東南濱海帶、墨西哥灣、秘魯-智利海溝等為目標(biāo)，勘測(cè)天然氣水合物，中國(guó)也于1998年4月加入該計(jì)劃。美國(guó)還將天然氣水合物的勘探開(kāi)發(fā)列入了國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，在天然氣水合物調(diào)查、研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。

德國(guó)、俄羅斯、加拿大、印度、韓國(guó)等也相當(dāng)重視天然氣水合物的研究，并先后開(kāi)展了相關(guān)項(xiàng)目。

開(kāi)采與挑戰(zhàn)

天然氣水合物的開(kāi)采原理是先將其分解成氣和水，然后再收集天然氣。目前主要的開(kāi)采方法有3種：熱水法、降壓法和置換法。

熱水法是向天然氣水合物層底部加壓注入甲醇，破壞天然氣水合物的穩(wěn)定性，待天然氣游離出來(lái)后，再進(jìn)行采集。該方法面臨的問(wèn)題是：注化學(xué)劑成本較高且對(duì)環(huán)境影響較大，游離氣收集困難，因?yàn)楹５椎奶烊粴馑衔锊患校皇谴髩K巖石，而是均勻遍布。如何布管道并高效收集是天然氣水合物開(kāi)采面臨的挑戰(zhàn)，成本問(wèn)題使研究人員想到用熱水代替甲醇。

降壓法是通過(guò)泵吸作用降低氣體水合物儲(chǔ)層的壓力，促使氣體水合物分解達(dá)到開(kāi)采目的，日本在南海海槽所用的方法便是降壓法。降壓法開(kāi)采不需更多投入，是比較廉價(jià)經(jīng)濟(jì)的方法。現(xiàn)在還有人提出，將熱水法和降壓法結(jié)合開(kāi)采天然氣水合物。

第三種方法是置換法。將二氧化碳注入1500米以下的洋面，可生成二氧化碳水合物，其比重比海水大，會(huì)沉入海底。如果將二氧化碳注入海底的甲烷水合物儲(chǔ)層，因二氧化碳較甲烷易于形成水合物，因而可能將甲烷水合物中的甲烷分子“擠走”，將其置換出來(lái)。

盡管3種方法各有利弊，但隨著各國(guó)的研發(fā)進(jìn)展，更科學(xué)有效的方法必將研發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)開(kāi)采指日可待。

頁(yè)巖氣之后的新熱點(diǎn)

頁(yè)巖氣的成功開(kāi)發(fā)再次使全球的一次能源使用重心發(fā)生轉(zhuǎn)移。幾十年前，這一轉(zhuǎn)移是從煤向石油，現(xiàn)在則是從石油向天然氣。

車(chē)用天然氣時(shí)代已悄然來(lái)臨。當(dāng)全球經(jīng)濟(jì)體紛紛習(xí)慣了以天然氣為基礎(chǔ)的能源結(jié)構(gòu)，頁(yè)巖氣將采竭的恐怖前景也就不可避免，天然氣水合物的妙處在于，其勘探開(kāi)采研究步伐與頁(yè)巖氣的高潮低谷搭配得當(dāng)，可在頁(yè)巖氣產(chǎn)量下降時(shí)異軍突起，繼續(xù)推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

對(duì)能源消費(fèi)大國(guó)而言，天然氣水合物是低成本、可持續(xù)的能源形式，誰(shuí)掌握了勘探開(kāi)采技術(shù)，誰(shuí)就擁有了未來(lái)能源世界的發(fā)言權(quán)。