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日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省資源能源廳2013年3月12日宣布，當天成功確認，可以利用愛知縣渥美半島及三重縣志摩半島海域海底地層中的甲烷水合物（可燃冰）生產(chǎn)天然氣。通過分解甲烷水合物提取出了天然氣。據(jù)稱這在全球尚屬首例。其后，將進行為期兩周的天然氣生產(chǎn)實驗，實驗結(jié)束后將實施天然氣量統(tǒng)計及分析作業(yè)。

（獨立行政法人海洋研究開發(fā)機構(gòu)供）

此次進行開采作業(yè)的是距渥美半島約80公里、距志摩半島約50公里的海域。接受委托的獨立行政法人日本石油天然氣及金屬礦物資源機構(gòu)（JOGMEC）等使用地球深部探測船“地球”進行了開采。將管道通入海底，從水深約1000米的海底挖掘至地下約270～330米深的甲烷水合物層，利用管道回收天然氣。

第一次甲烷水合物海洋開采實驗概念圖

雖然此次并非商業(yè)生產(chǎn)，而是調(diào)查階段的實驗作業(yè)，但JOGMEC稱，通過該試驗可掌握海底甲烷水合物狀況及對周邊環(huán)境的影響等，獲得實現(xiàn)實用化所需的珍貴數(shù)據(jù)，對于甲烷水合物資源開發(fā)研究來說，將是一個巨大的進步。今后，將在充分利用實驗成果的同時，針對商業(yè)生產(chǎn)，在2018年度之前完善相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)。

實驗性采挖的情形。使用了深海探測船“地球號”，右端突起部設(shè)有用來燃燒所開采出天然氣的燃燒器（攝影：JOGMEC）

甲烷水合物是作為天然氣主要成分的甲烷分子與水分子在低溫高壓條件下結(jié)合并結(jié)晶形成的冰狀物質(zhì)。存在于水深500米以上的海域海底以及永久凍土區(qū)地下。預(yù)計在日本周邊海域蘊藏量相當大，甲烷水合物分解產(chǎn)生的甲烷氣將來有望用作天然氣資源。

燃燒器正在燃燒開采出的天然氣（攝影：JOGMEC）

什么是甲烷水合物？

水合物”（Hydrate）是指由基于水分子的正五角形晶格等構(gòu)成的結(jié)晶構(gòu)造。呈內(nèi)部具備分子大小空間的籠狀，可在此導(dǎo)入其他分子。包含甲烷的水合物就是“甲烷水合物”。此次的生產(chǎn)實驗可從采集的甲烷水合物中穩(wěn)定而連續(xù)地分離出水和甲烷。分離時使用“減壓法”。通過在地底或海底的高壓狀態(tài)下大幅降低壓力來促使二者分離。

實驗地點和表示甲烷水合物儲藏位置的BSR（擬海底反射層）分布。僅此次實驗地點附近的海域，甲烷水合物中所含天然氣就相當于日本2011年的LNG進口總量的11倍（圖：經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)�。�

甲烷水合物存在于低溫高壓環(huán)境中，存在條件為一個大氣壓、溫度低于-80℃；10個大氣壓、溫度低于-30℃；100個大氣壓、溫度低于12℃。在自然界中，有可能儲藏在北極圈及南極圈等永久凍土層或承受著數(shù)十個大氣壓的深海水底。雖然地下深處也是高壓環(huán)境，但地?zé)釙��?dǎo)致高溫，因此甲烷水合物無法存在。甲烷與天然氣或石油一樣，也是由來源于植物或動物的有機物形成的。估計存在于世界各地，目前已在日本近海發(fā)現(xiàn)的甲烷水合物主要存在于水深數(shù)百米的海底地下數(shù)百米的地層中。

能否提取氦？

氦是從天然氣中提取的。如果能從甲烷水合物中提取氦，也許就能緩解氦短缺問題。但JOGMEC表示，此前在一系列實驗中提取的甲烷水合物并不含氦。

開采是否劃算？

實際開始利用甲烷水合物生產(chǎn)天然氣時，將由日本的民營企業(yè)接手JOGMEC確立的開采技術(shù)，使其形成一項商業(yè)業(yè)務(wù)。因此，要求生產(chǎn)成本至少 低于日本的天然氣價格。日本甲烷水合物資源開發(fā)聯(lián)盟稱，2004年之前估算的生產(chǎn)成本為每立方米46日元～174日元。最近幾年日本的天然氣市場價格為每 立方米10日元左右～30日元左右。盡管無法預(yù)測約10年后（希望實現(xiàn)實用化的期限）的天然氣價格，但今后必須進行技術(shù)開發(fā)以降低生產(chǎn)成本。

頁巖氣增產(chǎn)的影響

美國等目前正在推進頁巖氣的開發(fā)，這是國際天然氣價格下滑的主要原因。頁巖氣要想出口到日本，需要將其變成LNG（液化天然氣）的液化設(shè) 備，而且需要花費運輸成本。從這些因素考慮，國際價格不會馬上反映到日本價格中。即便如此，如果長期來看，日本的天然氣價格趨于下滑，那么利用甲烷水合物 生產(chǎn)天然氣就很難獲得收益。

鎖定儲藏位置時使用的傳感器

準確鎖定甲烷水合物儲藏位置的方法在原理上據(jù)稱與石油勘探方法相同。進行石油勘探時，向有可能儲藏資源的部分地表施加振動，利用設(shè)置在地表 周圍的眾多振動傳感器（加速度傳感器）來收集反射波。通過分析這些反射波來推測地下的情況。據(jù)說也有價格比較昂貴的一次性MEMS（微小電子機械系統(tǒng)）傳 感器的案例。這些傳感器有望擴展到甲烷水合物的勘探領(lǐng)域。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）