日本加快开发天然气水合物面临的挑战

　　[中国石化报2015-11-06]
　　投资限制
　　从当前全球能源市场形势看，自2014年下半年以来，国际原油价格持续低迷，从超过110美元/桶骤降至2015年上半年的40美元~60美元/桶区间。一方面，各国石油公司都不得不选择压缩投资抵御油价风险；另一方面，低油价已开始对各类新能源的研发和利用产生抑制效应。
　　根据日本经济产业省开发天然气水合物的时间安排，从当前至2018年是资源前期研发的关键时期，需要巨额的资金投入。但在现阶段国际油价持续走低和日本经济复苏缓慢的大环境下，天然气水合物的研发投入情况并不乐观。2014年日本全国原油和LNG进口总额为2270亿美元，而当年日本经济产业省对天然气水合物的研发预算为2.26亿美元，仅为油气进口总额的1‰。如果日本政府不加大天然气水合物的研发投资，预计很难在2023~2027年间实现商业化生产的目标。
　　技术限制
　　与勘探和资源评价相比，真正限制日本天然气水合物快速发展的，则是其资源开发技术，因为现有的各类开发方法都存在技术上的挑战。
　　方法一是减压开发，通过降低压力促使天然气水合物直接分解。减压开发不需要连续激发，成本较低，适合分布面积较广的天然气水合物开发，尤其适用于存在下伏游离气层的天然气水合物藏的开发。但此开发方式对天然气水合物藏的性质有特殊要求，只有当天然气水合物位于温度与压力平衡边界附近时，减压开发才具有可行性。
　　方法二是热力法开发，直接对天然气水合物层进行加热，使天然气水合物层的温度超过其平衡温度，从而促使天然气水合物分解为水与天然气。热力法开发方式可实现循环注热，且开发过程所需时间较短，但至今尚未很好地解决热利用效率低的问题，且只能局部加热，有待进一步完善。
　　方法三是注入化学试剂开发，通过向天然气水合物藏中注入盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化学试剂，破坏天然气水合物藏的赋存平衡，促使其分解。该开发方式初期能量输入低，但所需的化学试剂昂贵，还伴随较大的环境风险。
　　此外，日本学者还提出二氧化碳置换开发和固体开发等新的开发方式，但都存在开发工艺复杂、开发过程中有工程安全和环境保护风险等难点。
　　安全与环保限制
　　根据现有资料和研究成果，天然气水合物开发过程中存在巨大的安全与环保风险。
　　从资源赋存方式看，天然气水合物结构嵌入海底，成为区域地质构造的一部分，但当前尚不能完全了解天然气水合物在深海低温高压条件下保持稳定的条件和结构。在天然气水合物的开发过程中，极有可能导致其在海洋中发生液化，这可能破坏现有的区域海洋生态系统，也可能改变海底及大陆架的地质构造，诱发地震乃至海啸，给日本和周边国家带来自然灾害风险。
　　此外，在天然气水合物的开发过程中，可能伴有规模不可控的甲烷等气体释放，将对海洋环境和大气环境产生不可估量的不利影响。特别是单位体积的甲烷在空气中释放后，产生的温室效应将是等体积二氧化碳的30倍，能够极大加剧全球气候变暖，可能对全球生态环境造成灾难性的后果。
　　经济性限制
　　以LNG（液化天然气）资源为例，2011~2014年日本进口LNG价格在16.4美元~18.5美元/百万英热单位区间，考虑2014年下半年来国际油价持续走低等因素，预计2015年日本LNG进口均价可能低至7美元~10美元/百万英热单位。而根据现有工艺测算，天然气水合物制成天然气的成本高达30美元~50美元/百万英热单位，与进口LNG相比毫无经济性可言。
　　日本经济产业省也认识到经济性对加快发展天然气水合物的制约，已计划于2018年实现200万立方英尺/日的试采产量，并力图将其成本降低至16美元/百万英热单位。