天然气水合物已是国际能源界公认的21世纪接替石油天然气的新能源。美国、加拿大、日本等发达国家都非常注重天然气水合物的开发研究，而韩国、中国、印度的研究工作起步相对较晚。但韩国在2005年就成立了国家天然气水合物研究机构，制定了国家天然气水合物10年研究计划，该计划的总体目标是到2015年为止，发展天然气水合物开采知识，并开发出在Ulleung盆地商业开采水合物技术。我国对天然气水合物也做了大量的研究工作，但到目前为止还没有一个确切的水合物开发路线图。与韩国相比，我国在水合物研究方面存在研究工作相对薄弱、技术装备有待提高、具体规划不够、研究力量分散等差距，最大的差距在于没有国家性的天然气水合物研究机构。借鉴韩国的研究开发思路，建议我国应尽快成立国家天然气水合物研究机构，并制定国家天然气水合物研究计划。

　　　1 前言

　　煤、石油、天然气是当今世界各国的主要矿物能源，按照目前的能源消费方式，人类很快就要面临这些矿物能源枯竭的局面。幸运的是，人类发现了可燃冰——天然气水合物。可燃冰已是国际能源界公认的21世纪接替石油天然气的新能源。

　　天然气水合物主要蕴藏在深海和陆地冻土地带，主要分布在深水的特定区内未固结沉积层域或是水深100—250m以下的极地陆架海域。地球上大约27%的陆地和90%的海域都有天然气水合物存在。表1列出科学家根据各自掌握的资料和认识，采用不同估算公式计算出的全球天然气水合物资源量。

　　2 世界各国天然气水合物研究概况

　　美国是能源需求大国，也是世界上天然气水合物调查研究最活跃的国家。美国政府组织多个政府机构(能源部、矿产管理服务中心、国家大洋和大气管理局、国家科学基金、海军调查研究实验室和美国地质调查局等)和一些大学及工业企业联合研发甲烷水合物。据统计，美国能源部每年投资950万美元研究水合物，目前是世界上水合物研究取得成果最大的国家。

　　加拿大虽然常规能源天然气储量丰富，但也非常注重天然气水合物的开发研究。1992年，加拿大地质调查局就在北极地区钻井并采集到了永久冻土中的天然气水合物样品。加拿大政府已通过加拿大自然资源部，批准了一个对海洋和永久冻土带中的水合物资源潜力进行评价的国家级研究项目。近年来加拿大地质调查局设立一项新的天然气水合物调查和开发项目，项目特别注重天然气水合物开发的潜在利益，并将其作为维持加拿大北部和海岸区经济发展的基础。

　　日本由于本土资源不足，也积极投身于水合物调查研究工作，1994年就成立了甲烷天然气水合物开发促进委员会，提出多项开发利用天然气水合物的国家计划。还成立了21世纪天然气水合物研究协会(MH21)，积极展开国际合作。

　　韩国、中国、印度的水合物研究工作起步相对较晚。近年来，韩国已成立国家水合物研究机构，制定了水合物研究计划，研究工作取得显著成果。然而到目前为止，尽管中国已将天然气水合物开发技术列入《中长期科技发展规划》，但还没有一个国家性的天然气水合物研究平台，没有制定国家水合物计划及总体规划框架。正是缺乏国家性天然气水合物研究平台及国家水合物计划，导致我国对水合物的研究工作不够深入、不够系统，导致目前的研究工作仍然处于基础研究阶段。而韩国早已克服了水合物研究方面的这类困难。

　　3 韩国天然气水合物研究概况

　　3.1 初步探索研究

　　1996年，韩国第一个天然气水合物项目启动，由韩国地球科学和矿产资源研究院(KIGAM)组织实施，主要是进行初步的实验分析和基本信息收集。1997—1999年，韩国地质矿产资源研究所利用R／VTamhae2号考察船在Ulleung盆地西南部的有限区域实施了地球物理调查，以确定勘探参数及天然气水合物矿床存在的可能性。1998年在东海发现第一个似海底反射(BSR)。1999年，利用甲烷气和氯化钠确定了天然气水合物相界。

　　2000—2004年，韩国在东海对气体水合物进行区域地球物理和海洋地质勘测探测，并与加拿大地质调查所(CSC)和美国地质勘探局(USGS)合作进行了地球物理学数据分析。在Ulleung盆地南部采用14366km的电缆分析，在37个位置实施了38个活塞取心工作，对2369个沉积样品的水饱和度、结晶粒度、气体组成等进行了分析。估计气体水合物稳定区(CHSZ)的厚度为155—595m，平均厚度187m。并对浮游有孔虫类进行了分析，从而推断出水合物绝对年龄和沉积速率。根据勘探调查结果，相继发现了略变形的BSR、振幅空白带、浅气层、麻炕、梅底滑坡、菱锰结核等一系列与水合物相关的标志，初步估计具有较好的天然气水合物潜能。2000—2004年的勘查活动成果包括东海海域的天然气水合物资源区的地质和地球化学特征，以及天然气水合物的稳定带和潜在资源量。表2是勘探调查线路长度。

　　3.2 天然气水合物研究机构(GHDO)

　　2005年7月19日，韩国成立了国家天然气水合物研究机构(CHDO)，由韩国知识经济部(MKE，前商业部、工业部、能源部)、韩国地球科学和矿产资源研究院(KIGAM)、韩国天然气公司(KOGAS)、韩国国家石油公司(KNOC)4个部门组成。韩国政府、知识经济部、天然气公司、海洋与渔业部(MOMAF)、科技部(MOST)等多个机构均会投资赞助天然气水合物的研究。

　　GHDO的主要作用是推动国家天然气水合物计划，包括R／D项目管理、国际合作、制定策略和行动计划。KIGAM和KOGAS的作用是推动R／D研究，具体包括：地质和地球物理测量、地球化学和储层特征、海底稳定性和故障分析、生产技术、储量评估和经济预算。KNOC负责采集和分析数据，主要包括：2D／3D地质勘测、深水渗透岩心、钻井岩心、测井的深水钻探。

　　韩国政府在2005-2014年总计投入2257亿韩元，用以研究开发深海勘探和商业生产技术。

　　3.3 国家天然气水合物计划

　　天然气水合物研究是韩国的一个热点，尽管起步较晚，但已跻身世界水合物研究的先进行列，仅次于美、加、日、德、俄等少数几个国家，或者说已经处于第一集团。国家天然气水合物计划的总体目标是到2015年为止，发展水合物开采知识，并开发出在Ulleung盆地商业开采水合物技术(见表3)。具体包括：资源描述和潜在储量估计；发展开采技术(数字模型和模拟、最优生产技术)；经济可行性评估；海底稳定性和地质灾害评价；促进有利于国家水合物计划的国际合作。该计划预计，天然气水合物成功开发可以为韩国带来30年的天然气100%自给；可以节约1500-2100亿美元的天然气进口资金(韩国2003年进口天然气资金约51亿美元)；同时，其开发技术可广泛应用于石油、天然气工业。

　　根据海洋资源开发计划，国家天然气水合物技术分为3个阶段。各阶段的具体路线如图1所示。

　　第一阶段(2005-2007年)，确定天然气水合物的远景区I一一日本海南部的水合物分布。为实现目标，天然气水合物研究与开发项目分成4个子项目：地球物理研究、地质和地球物理化学研究、地质灾害以及生产技术研究。这些子项目都与国际天然气水合物研究团队开展了密切的合作，实现了多国合作技术开发。通过海底面以下40m深部取心，获得了诸如孔隙度、泥质含量等地质信息，用于估测本地区天然气水合物的精确储量。2005年进行了精确的6690km二维反射地震勘探，在5个站位上实施了钻井岩心，获取138个样品。2006年在东海南部进行了400km2的三维地震勘探。2007年，KIGAM提出对东海天然气水合物开采的地球物理和地质勘探计划，通过深海钻探技术重新得到了水合物样品。2008年用R／VTamhae2进行了600km2的三维地震勘测。

　　第二阶段(2008-2011年)，主要进行Ulleung盆地勘探和开发，进行资源评估和基本生产技术开发，从二维、三维地震勘探到三维精确探测，建立水合物钻孔开采模型。在外部环境影响上，对水合物开采进行经济可行性评估，对气候和海底稳定性影响进行分析。分析数据，确定开采钻井位置。

　　第三阶段(2012-2014年)，主要是生产测试和开采方法的确认。通过采集沉积相样品，对其进行地球化学分析、环境分析、完整的钻井方向和水平钻法分析。对钻井数据进行分析后，确定最佳水合物开采方法，然后进行经济性评估，建立一种经济可行的开采方式。

　　作为韩国商业部、工业部和资源部研究项目成果，在调查区发现了很多由气体释放形成的BSR、地震反射空白带和断裂构造。岩心样品的地质和地球化学特征成果揭示出大多数样品含有超过0.5%的总有机碳。

　　4 我国天然气水合物研究概况

　　4.1 我国天然气水合物研究进展

　　1990年，中国科学院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室人工合成了甲烷水合物，并对其性质进行了分析。1995年、1997年先后在中国大洋协会和原地质矿产部的支持下，实施了“西太平洋天然气水合物找矿前景与方法的调研”、“中国海域天然气水合物勘测研究调研”两项研究课题。1998年启动了海洋领域“820”主题“天然气水合物探测技术”课题。1999年春，以中国科学家为主的ODPl84航次在南海实施钻探，岩心分析显示有天然气水合物存在的氯异常。1999年10月，广州海洋地质调查局率先在南海北部陆坡地区开展了水合物的实际调查，经试验、调查和远景评价的初步研究，取得了一批重要的物化勘探成果，预测出有意义的找矿远景区。由此，我国天然气水合物研究进入了快速发展阶段。

　　几年来，各有关方面的专家对该区地震、地热资料和沉积物样品进行了重新处理与分析，对有关成矿远景的认识较为一致。2004年，中国科学院成立了广州天然气水合物研究中心，已在天然气水合物的实验室模拟、物化性质、资源评价等方面开展了多项研究。2005年3月，广州海洋地质调查局和德国基尔大学在南海发现了存在天然气水合物储藏的证据。

　　2007年5月，我国在南海北部的神狐海域正式采集到天然气水合物的实物样品，成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采集到天然气水合物实物样品的国家。南海发现天然气水合物的神狐海域成为世界上第24个采集到天然气水合物实物样品的地区，也是第22个在海底采集到天然气水合物实物样品和第12个通过钻探工程采集到天然气水合物实物样品的地区。2007年“天然气水合物勘探开发关键技术”重大项目开始启动实施。2008年国家973项目“南海天然气水合物富集规律与开采基础研究”正式启动。

　　但是我国对海底天然气水合物的研究还处于调查评价的前期阶段，虽已初步掌握其研究方法，并取得了一些重要进展，但研究程度还较低，技术上还有较大差距。

　　4.2 我国天然气水合物研究机构

　　目前我国已形成以科学技术部、国土资源部、自然科学基金委员会、中国科学院为龙头，其他部门辅助的项目体系。科学技术部设立的项目偏重于技术研发类，国土资源部偏重于资源调查类，自然科学基金委员会和中国科学院则偏重于基础研究类。2004年，中国科学院以跨研究所、跨学科的优势研究力量组建了“中国科学院广州天然气水合物研究中心”。

　　目前国内的主要研究机构有：中国科学院、华南理工大学、中海油、中国石油大学(北京)、西南石油大学、中国地质大学、国土资源部研究所等。可见，中国天然气水合物研究机构众多，但是缺乏一个国家性的、专业性的水合物研究平台。

　　4.3 我国天然气水合物研究计划

　　我国天然气水合物研究工作的一系列科研项目，主要是通过启动“863”、“973”计划来实现。2002年启动“863”计划关于水合物资源调查关键技术研究项目。2006年12月，启动了“863”计划“天然气水合物勘探开发关键技术”重大专项。“南海天然气水合物富集规律与开采基础研究”项目已通过国家重大基础研究发展计划(973计划)组织的审查，该项目将为我国海洋天然气水合物资源勘探和开发提供重要的理论指导。虽然我国对天然气水合物做了大量的研究工作，但到目前为止还没有一个确切的水合物开发路线图，缺乏总体规划，较为零散。

　　5 我国与韩国天然气水合物研究进展对比分析

　　我国天然气水合物研究起步较晚，比发达国家晚了近20年。但与我国同样起步较晚的韩国，却在水合物研究工作开展不久就成立了国家性的水合物研究机构，并于2000年启动5年计划之后，又制定了国家水合物10年研究计划。目前，我国与韩国在水合物研究方面已经由以前的旗鼓相当转变为轻微落后，出现了差距。具体表现在以下几方面。

　　5.1 研究工作相对薄弱

　　自2007年在神狐海域发现了天然气水合物实物样品之后，在我国形成了天然气水合物的热潮，不断启动“863”、“973”等多个项目，耗费了不少人力、物力和财力。然而我国的科研水平较低，如我国对天然气水合物抑制剂的研究，每年发表的论文也不少，但多为综述性的文章，结合中国实际的很少，对抑制剂实质性的研究工作进行的较少。另外，基础研究工作重复性大，创新性小，对我国水合物真正的研究工作贡献小。

　　5.2 技术装备有待提高

　　水合物勘探开发技术是一项复杂的、高难度的系统工程，需要一些高科技设备进行调查研究工作。而我国目前研制成功的调查技术和设备与国外先进水平相比有较大差距，如目前采用的地震勘探和地球化学技术较为单一，资源调查程度较低。

　　与韩国相比，最大的差距在于韩国有专门性的国家水合物研究机构，有雄厚的经济实力，专门的研究力量，因此韩国能够在短时间内调查估计国内水合物资源储量，并进行高分辨率的二维、三维开发模拟。

　　5.3 具体规划不够

　　我国天然气水合物研究工作已经进行到一定程度，甚至已经采集到水合物样品之后还没有立即制定水合物长期规划，缺乏统一的研究队伍，没有一个有效的组织机构来规划、协调和管理各单位的研究工作。

　　反观韩国，在尚未获取水合物样品之前，就已积极成立国家天然气水合物研究机构、制定长期计划。韩国于2007年在日本海采集到水合物样品之后，最近又在日本海发现大型可燃冰藏，其天然气储量可能超过6X108t油当量。

　　5.4 研究力量分散

　　自1997年我国开展对水合物的研究以来，国家已投入8亿元人民币，“973”项目投入3000多万元，“863”项目投入3000万-4000万元，并设立了水合物研究重大专项。韩国虽然投入的资金总量不及我国，但从2009年的美国化学会春季会议上可以看到，韩国水合物研究的国际地位却在我国之上。

　　究其原因，我国水合物投资比较分散，研究机构分散，各机构之间信息共享不够，造成了很多基础建设重复。而韩国有专门的水合物研究机构，可以对水合物研究工作进行分工部署，避免了力量分散的缺点。

　　6 建议

　　为了缩短与发达国家在天然气水合物研究方面的差距，迎头赶上，借鉴韩国水合物研究的思路，建议我国采取以下对策。

　　6.1 成立国家天然气水合物研究机构

　　水合物商业开采涉及到地质勘探技术、水合物基本物性分析、资源评估、灾害控制等多方面，是一个极其复杂的过程，需要一个专门性机构来协调实施各项研究工作。韩国在2005年就成立了天然气水合物研究机构，各部门分工协作，共同促进水合物的研发，取得了一系列成果。成立专门性机构可以使各个水合物研究机构相互联合，促进交流，减少基础研究重复，避免资源浪费。借鉴韩国的经验，建议我国也应成立全国性研究机构，建立一个水合物研究平台，设立专项基金，组织有关方面专家，筹集经费，制定计划，分解任务，以推动水合物研究。建立水合物研究平台之后，可以进行天然气水合物基础物性、相平衡、形成／分解动力学、开采技术等基础研究，建立天然气水合物全面、系统的研究体系。

　　有关专家曾向国家建议成立国家水合物机构，但因当时未勘探到水合物样品，有人认为时机尚不成熟。2007年，我国已在南海获取水合物样品，各方面研究已证明水合物具有较大潜能，因此，成立国家性水合物机构问题亟待解决。

　　6.2 制定国家水合物研究计划

　　韩国2005年成立全国性水合物研究机构后，制定了一个具体的10年水合物计划。该计划的目标是到2015年获取在Ulleung盆地水合物开采的知识及工艺。

　　对于天然气水合物的研究开发，我国虽然启动了“863”、“973”计划，也取得了显著成就，但缺乏系统的路线图，没有设立天然气水合物勘探开发试验区，没有制定水合物开采计划，水合物研究不够深入。因此，我国应将水合物研究这一重大课题纳入国家计划，构建“中国天然气水合物研究与开发”国家计划，并且制定相应的路线图，以推动中国天然气水合物的研究工作。如15年计划，集中力量，力争在2015年之前完成天然气水合物勘探、开采、环境评价等的基础研究和应用基础研究工作，从而为以后的商业开采奠定坚实的基础。（来源：《中外能源》2009年第10期 作者： 樊栓狮 陈玉娟 郎雪梅 王燕鸿 ）