“可燃冰”，是坊间对天然气水合物一种形象的通俗叫法。天然气水合物是外型与冰类似，由水分子和小分子量的气体通过氢键形成的一种固态化合物。研究显示，1 立方米的可燃冰可以分解出164 立方米的甲烷，而甲烷燃烧后只会产生二氧化碳和水，因此被普遍认为是一种燃烧值高且清洁的新能源。

天然气水合物开发分为四阶段

目前， 全球蕴藏的天然气资源量约为0.15x1015 立方米，而全球天然气水合物中的甲烷资源量约为9x1015 立方米。与全球可采的天然气相比，天然气水合物的储量明显更高。天然气水合物通常处于陆地冻土以及深海之中，其中海洋水合物储量占全球的99% 以上。

根据天然气水合物地质的条件情况，科学家们将它的品类分成五个等级，形成了一座资源金字塔。

李小森指出，在这个金字塔中，水合物自上而下的资源量逐渐增大，但品类却逐渐降低，使得水合物开采相对而言愈发困难。

自1810 年水合物首次在实验室被发现以来， 全世界各国先后开始进行这一领域的研究，其研究主要分为四个阶段。

第一个阶段为实验室研究阶段。自19 世纪发现天然气水合物后，人们主要在实验室进行相关的天然气水合物基础物性研究，包括物理、化学等。

第二个阶段即将水合物作为资源调查的研究。进入上世纪90 年代后，全球针对水合物资源开展了大量的调查研究，在超过200 个的区域发现了水合物，全球的总储量预计超过传统的化石能源储量。

第三和第四个阶段则是从本世纪开始，研究进入试开采及为未来商业开采进行储备的阶段， 世界各国都相应地制订了各种的研发计划。

可燃冰开采方法分析

天然水合物开采的基本原理是，改变天然气水合物的稳定赋存条件，使气体从中分离出来， 再通过收集游离气以实现连续开采。主要的方法包括降压法、热激法、化学药剂法等。

李小森指出，降压法的控制因素主要为周边地层的导热速率。降压法的优点为该方法能量消耗较低，开采技术工艺相对简单，适合大面积开采，尤其适用于存在下伏游离气层的天然气水合物的开采。
但降压法的缺点是在采气过程中，导热的速度会造成分解速率的降低。

而注热法的主要的优点为产气速率较快。目前全球对于这一方法的研究较多，加热方式的也正在不断改进，促进了热激发开采法的发展。不过李小森也指出，该方法的缺点是至今尚未很好地解决热利用效率较低的问题，而且只能进行局部加热。

注化学剂法是通过注入化学剂来改变水合物的平衡点，促使水合物分解。目前的研究重点是化学剂的选取和相应的相平衡与分解动力学的研究。

“该方法的优点是可降低初期能量输入，与其他方法结合应用具有明显效果。但其所需的化学试剂费用昂贵，对天然气水合物层的作用缓慢， 而且还会带来一些环境问题。”李小森指出。

此外，二氧化碳置换法的置换原理则为， CO2 水合物较CH4 水合物更容易形成水合物。该方法的优点是可同时解决天然气水合物开采与CO2 储存的问题，在开采过程中可以保持水合物的结构，几乎没有液态水排出，使含水合物的沉积层能保持完整。

李小森分析道：“但二氧化碳置换法到目前还面临机理研究不清、置换效率是否适用于商业开采要求等问题。”

固态流化开采法则是通过采掘设备将水合物储层破碎成细小颗粒, 经流化后的含水合物固相颗粒随海水沿井筒向上返出至海面平台, 最后分离得到天然气。水力割缝开采法则是利用专门的水力切割机具, 实现向钻孔内部进行不同方向的切割，进一步填充支撑剂，使得沉积物中的孔裂隙成为分解气体的运移通道，从而达到高效开采水合物储层的目的。

李小森指出，综合开采法便是将以上开采方法的优势结合起来，用于提高水合物开采效率。比如将降压法和热开采技术结合, 可以大大提高水合物分解速率及产气速率；将降压法与二氧化碳置换结合，已经被用于美国阿拉斯加北坡水合物的试采中。
试采成功但商业化仍需时日李小森指出，虽然中国天然气水合物的研究起步较晚，但进展迅速，目前研究处于从水合物基础向开采技术发展的阶段。

经过近20 年不懈努力，中国已经取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新。2011 年，国家设立"天然气水合物资源勘查与试采工程"（127 工程）；2017 年中国地质调查局在南海神狐海域成功试采，实现了历史性突破。

中国地质调查局在水深1266 米、海底以下203 米~277 米处，采用地层流体抽取法进行开采，连续产气60 天，累计产气量超过30 万立方米，最高日产3.5 万立方米。对于此次具有重大意义的成功试采，中共中央、国务院均发来贺电，“但从试采到实现商业开采，仍然任重而道远”。李小森坦言。

此外，2017 年中海油在南海北部荔湾3 站位也成功实现试采，依托深水工程勘察船“海洋石油708”，在全球范围内首次成功实施海洋浅层非成岩天然气水合物固态流化试采作业。

李小森指出，将我国和国外试采情况对比可以看出，目前我国天然气水合物试采结果较优于国外试采，但距离商业开采还有很长的距离。

总体而言，当前世界各国都开展了各自的天然气水合物研发计划，特别是美国和日本制订了他们详细的商业开采的路线图，我国也制订了相应的技术路线图。如我国在1999 年展开了水合物资源调查后，在2010 年开始进行水合物开采的评价研究，之后于2017 年进行了初步试采研究。

李小森透露， 我国预计在2023 年进行商业开采， 开采阶段分三个时期。第一个时期在2017 年已经完成，第二个时期为在2019 到2020 年进行中期测试，第三个时期为从2023 年展开试验型的试验，为下一步商业试采进行技术的储备。