石油枯竭的后天-第14部分
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第六章 水火相融可燃冰（2）
直到上世纪60年代末，在前苏联科学家马科冈等人的努力下，可燃冰这个“麻烦制造者”才终于翻了身，人们开始从积极的层面对可燃冰加以重视了。科研人员在思考，此前不论是在实验室里，还是输气管道里的可燃冰，都是人为环境中产生的。那么在自然环境中，如果满足可燃冰形成所需的低温高压、有气有水的条件，是否有天然的可燃冰存在呢？当然不排除这样的可能。
图6…2 管道中取出的成块可燃冰固体
事实上，这种条件在自然界还真不少。例如像南北极那样的永久冻结区，青藏高原、西伯利亚等寒冷的冻土带，几大洋的海底地层等等，就连彗星上也不能排除。由此科学家推测，自然界中天然存在着可燃冰。果不其然，1968年人们在前苏联西伯利亚北部的麦索雅哈气田首先发现了可燃冰，并成功实施了试验开采，一直持续了几十年。这成为可燃冰勘测与开发过程中的经典一幕。至此，人们对可燃冰在未来能源结构中所扮演的角色开始了重新定义，可燃冰作为石油接续能源的概念才逐步清晰起来。
极其庞大的储量
在实验室的微观条件下进行观察，可燃冰的结构是极其独特的。水分子搭建了无数精巧的“笼子”，这些笼子大小不一，甲烷、乙烷等不同“体格”的气体分子就“寄宿”在这些笼子里。没有这些笼子，气体分子就无处藏身；而缺了这些气体分子，那些空笼子自然也无法独立存在。液体与气体这两种物质结构迥异的分子就如此相依，巧妙地结合在一起，令人不由得不叹服大自然的巧夺天工。可燃冰的微观形状像笼子一样，因而也被称作笼型晶体（见图6…3）。
图6…3 可燃冰的笼型微观结构
同样，正是由于这种笼型结构，使得可燃冰晶体能尽可能多地容纳天然气。通常1立方米体积的可燃冰可含有高达150…180 立方米以上的天然气资源，从这个角度上看，可燃冰更像是高密度储存天然气的精巧容器。
自然之手的玄妙不仅体现在对可燃冰微观结构的精雕细琢上，宏观层面上也同样能显现出自然之手的雄浑与厚重。这一点从可燃冰在全球的分布与储量上便可感知无余。可燃冰在自然界大面积存在，这已在全球大范围的地质勘探中得到证实，并且为各国科研人员所普遍公认。根据可燃冰赋存的条件推断，目前在地球上大约有30％的陆地是可以形成可燃冰的潜在地区，而在大洋水域中约有90％的面积也属于这样的潜在区域。谈及可燃冰的具体储量，由于采用的标准不同，各国的不同研究机构对全球可燃冰总储量的计算值有不小的出入。但无论采取哪种标准计算，可燃冰的储量在数值上都堪称天文量级。
目前，研究领域公认的数据是可燃冰所蕴含的碳含量高达×1013吨之多，是目前已探明的所有常规化石燃料包括煤炭、石油、天然气等碳含量总和的两倍。换句话说，按照目前人类社会的能源消耗水平，全球可燃冰中蕴藏的能量足以供人类利用数百年。尽管上述的储量数字已经极为可观，但一部分科学家仍然坚持这是比较保守的估算，他们报有更乐观的期待。由此也难怪能源学家惊呼，可燃冰是继煤炭和石油之后大自然奉送给人类的又一“能源厚礼”。
目前，全球范围内已勘探出的可燃冰矿区已多达120多处。美国、俄罗斯、日本等国已发现大面积的可燃冰分布区，如美国的阿拉斯加地区和墨西哥湾海域、俄罗斯西伯利亚冻土区及萨哈林岛、日本冲绳海槽等区域，可燃冰的探明储量均十分可观。如在美国阿拉斯加北坡地区，地下的岩层中储藏着数量巨大的可燃冰资源。据美国地质调查局（USGS）的统计数据，约万亿立方米的天然气可供开采，足以保证美国1亿户家庭超过10年的用气需求。目前，美国康菲石油公司正在阿拉斯加进行试验开采工作（图6…4）。书 包 网 txt小说上传分享
第六章 水火相融可燃冰（3）
图6…4 美国获取的奶酪状可燃冰沉积物
2009年5月29日，美国地质调查局再次宣布，雪佛龙石油公司的工程钻井人员在美国墨西哥湾中部的沃克海岭发现非常集中的含可燃冰的储层，这是雪佛龙公司在墨西哥湾开钻的第一口这种类型的试验井；资源潜力相当大。再如日本静冈县的陆坡海域，仅初探的可燃冰资源所含天然气量高达7万亿立方米之多，如果能全部开采，足够日本使用50多年。另外，日本冲绳海槽也是可燃冰资源的富集区（图6…5），有望成为日本的后续能源基地。
图6…5 日本科研人员在冲绳海槽获取的可燃冰样品
中国在周边海区也发现了大面积的可燃冰赋存证据，并于2007年5月在南海北部海域采集到了高含气量的可燃冰实物样品。由此证明了中国在可燃冰资源方面的巨大潜力。据中国地质调查局的前期调查，中国南海西沙海槽已圈出的可燃冰资源区分布面积达5000多平方公里，资源量约相当于190亿吨油当量，这对清洁能源比较紧缺的中国而言，不啻是一个福音。即使其中只有三成左右的可燃冰资源可以开采出来，也可以极大地缓解中国能源供应紧张的局面。未来几十年间，中国如果能开发南海可燃冰资源，像“西气东输”那样，实现“南气北输”，这将对中国未来的经济发展产生重大的推动作用。
石油的天然替代品
由于可燃冰的主要成分是天然气，其燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物；二氧化碳排放量较之石油减少四成。因此，可燃冰的清洁性自不待言。需要强调的是，可燃冰在全球极为丰富的蕴藏量，其可以满足全球社会对清洁能源长期而稳定的需求，这是可燃冰得以替代石油，成为下一代主导能源的关键。
尽管可燃冰开采上的难度不小，目前还没有形成一套成熟和有效的开采方案。但是，现有的条件下开发可燃冰并不存在难以逾越的技术障碍；这是可燃冰作为石油替代能源的关键问题所在。我们正视可燃冰资源开发中所面临的种种困难，但却无须过分地放大这种困难。一些石油领域的权威专家总强调可燃冰开发过程中的困难，而对可燃冰开采过程中有利的一面却视而不见，甚至有意屏蔽之，这不由得不令人怀疑他们所抱有的动机。我们不妨回过头来看看石油的开采历程，这有助于我们认识到问题的本质。我们现在所面临的问题就像在石油利用之初人们面对几千米下的油层一筹莫展一样，如果早期的工程人员一开始就失去了冲出困境的勇气，对面临的难题想当然地认为束手无策的话，石油或许仍静静地躺在幽深的地层中，等待着我们去发现和开采。现在看来，这些当初石油开采过程中所面临的难题都称不上为难题了，甚至有些问题都是小儿科。大多数横亘在石油开采人员面前的问题已经得到了完美地解决。而唯一没有解决的问题就是，如何使地层中像石油一样可供开采的能源越来越多。这个问题看起来不由人类单方面说了算，而是取决于人类的智慧以及与大自然和谐相处的程度。不过目标已经有了，问题的答案之一就是可燃冰。我们面临的问题是在地层中如何安全、有效地寻找和开采替代石油的能源，而不是单单依赖于石油。假设一百多年前人们率先开采的不是石油，而是可燃冰，那么想必目前又是另一番境况了。当然，这种假设在一些持有历史必然论的人看来是站不脚的。不过，我们只是希望借此说明替代能源选择时所面对的历史偶发性。就可燃冰的开采而言，我们目前面临的有利局面较之以前石油开采时要多得多。理论上来说，人们可以利用与开采石油和常规天然气几乎大同小异的钻探技术进行可燃冰中甲烷气的开采，也可以在开采常规气田的时候“捎带”着开采可燃冰资源，唯一不同的地方在于环境控制方面的考虑。这无疑省却了一系列纷繁复杂的理论开创与技术储备工作。随着可燃冰试验开采方案的进一步完善与优化，可燃冰的商业化开采看起来只是时间问题。人们已经有足够聪明的办法开采深达数千米海底的石油，那么也就一定有能力开采储藏深度相对更浅的可燃冰。这一点我们无须怀疑。美国计划在2015年前后实现商业开采，日本也紧追其后，预计在2016年达成同样的目标，甚至很有可能大幅提前。与之相关的试验开采工作已经在美国、日本、加拿大等国紧张而有序地进行，在很大程度上已与石油开采活动无异，可看作是准商业化的开采。我们可以说，商业化开采的成功将是可燃冰进入社会生活领域的重要标志，目前正处在黎明的前夕。。 最好的txt下载网
第六章 水火相融可燃冰（4）
从能源替代的角度上来看，可燃冰替代石油是人类社会的顺势之举，其不仅满足了全球社会对清洁能源的需要，而且实现了能源品位上的提升。我们对石油和天然气的能源品位简单加以说明。由于严格意义上说它们均为混合物，并无单一的热值概念，故以它们各自的平均热值来大致衡量其能量密度。一般的工程计算中，石油的平均热值取1万大卡/千克；天然气的平均热值取8500大卡/立方米。由此而言，1千克的石油所蕴含的能量相当于立方米的天然气，表面看起来天然气的能源品位并不比石油高。但事实上这样对比本身就是不恰当的，石油和天然气是两种不同状态的物体，比较二者的能量密度至少要划归在可比条件下才比较合理。如果以单位质量作为基准，则常温条件下1千克天然气所蕴含的能量接近约万大卡，显然高于石油。如果再以相同的形态为基准，比如将液体的天然气（LNG）与石油进行对比，那么单位质量的液化天然气所含有的能量较之石油要高许多倍。
更为关键的是，可燃冰中所蕴含的天然气能担当起全球社会赋予石油的多面手角色，满足社会对石油的多用途需求。天然气接续石油可以实现整个替代过程的柔性对接，从而减少了对现有的工业体系造成较大冲击的可能性。众所周知，石油是3000多种化工品的原料，这正是石油的独特之处。无独有偶的是，石油所扮演的各种角色中，天然气几乎同样可以胜任。除了为数不多的个别领域，天然气基本上可以全面替代石油，天然气不仅能成为2600多种化工品的原料，而且更便于实现物理输送与化学变性。在天然气无法胜任的个别场合，石油
