也有以块状存在于海底表面的类型
上面提到的天然气水合物都是在海底之下呈层状铺展开来，但近来发现，还有以其他形式存在的天然气水合物。它们不是存在于海底之下，而是暴露在海底的表面。
在日本周边，这种类型的天然气水合物多存在于日本海附近的海底。日本明治大学的松本良教授的研究小组，正在对日本近海的某些区域进行调查。
无人探测机器人的探测等表明，直径从几百米到1000米左右的丘状地形和钵状地形附近，可能会有暴露在外的天然气水合物。并且，利用地震探测法探测发现，海底表层的天然气水合物之下的地层中，延伸有数千米的圆柱状结构。
这种圆柱状的结构，被认为是从海底下面深处升上来的甲烷气体的通道（甲烷烟囱）。“在这些海域的地层深处，存在着一定数量的天然气。从那里慢慢泄漏出的气体经由这个通道自海底上升，最终变成天然气水合物，并以块状的形态聚集在海底的表面。”松本教授如此解释道。
然而，由海底往下多深的天然气水合物能够稳定存在呢？很多类似这样的问题，都还没有答案。
无法以固态的形式被开采
与以块状形态存在于海底表层的天然气水合物不同，主要分布在太平洋海域的天然气水合物存在于海底之下数百米的位置，就在组成砂层的砂粒的缝隙中间（砂质层孔隙填充型水合物）。一般认为，这种天然气水合物中的甲烷，其主要来源是密封堆积在海底之下的有机物被“甲烷菌”分解后的产物。
由此可见，天然气水合物的存在方式因其所处位置和成因的不同而有着很大差异，因此，要将其作为资源进行开采收集，就需要多种不同的方法。
此次实验所开采的，就是海底之下数百米处的砂质层孔隙填充型的天然气水合物。开采中最大的障碍，就是“天然气水合物的形态为固体”这一问题。由于石油和天然气是液体或气体，只要凿井后对周围施以压力，它们就会自动喷出，非常省事。
然而，当对象是固体形态的天然气水合物时，这个方法就行不通了。将存在于海底之下数百米的固体提取到海面上是非常困难的，并且，只对存在于孔洞贯通的场所的天然气水合物进行开采的话，不但成本极高，最后收集到的甲烷气体数量也会很少。因此，如何使固体的天然气水合物在海底之下分解成便于收集的甲烷气体，也就很重要了。要解决这个问题，有两个方法。
通过“减压法”，成功开采甲烷气体
前面已经提到，天然气水合物能够稳定存在的条件，是“低温”和“高压”。也就是说，如果提高温度或者降低压力，天然气就会自动分解成甲烷和水。由此分解出的甲烷气体，就可以通过作业井收集。
实际上，日本已经分别在2002年、2007年和2008年对陆地地层中的天然气水合物进行了甲烷气体的提取实验，尝试了使温水在地层中循环的“加温法”，和凿井至天然气水合物层后将水用泵吸出从而降低压力的“减压法”，结果证明，减压法更合适。因此，本次甲烷开采实验用的就是减压法。
这次开采作业，在日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）的地球深部探测船“地球”号上进行。作业海域有黑潮在附近流动，海水流速很快。因此，要逆着海水的流动保持停留在一个地方进行作业，就需要“地球”号这种具备高性能的开采船。
2012年进行的开采前挖掘中，在水深约1000米的地方，对天然气水合物的密集带进行了挖掘，一直挖到海底地层下300多米，以作为观测用钻井。之后的2013年3月，又完成了开采用钻井的挖掘。通过水泵将井中的水上引后，由于井中的水压下降，井周围的天然气水合物所受到的压力也随之下降，使得天然气水合物分解，所产生的甲烷气体最终就会上升到开采船上。
甲烷气体开采实验持续了6天，收集到的甲烷气体总数约在12万立方米（初步统计值）。此外，在实验过程中，钻井中出现砂粒，使得汲水的水泵曾暂时出现了问题；天气情况的恶化也影响了实验的时间。因此，原本预定持续2周左右的甲烷开采，最终为确保机器和数据等的安全而提前终止了。
项目负责人、日本东京大学增田昌敬准教授说：“事实证明，从深海海底之下数百米的地方，是能够提取到天然气水合物分解所得到的甲烷气体的。我认为，这有着非常重要的意义，迈出了开发天然气水合物资源的第一步。 ”
天然气水合物的甲烷提取实验
本次的甲烷开采实验中，挖掘了一个由“地球”号探测船至天然气水合物层的钻井，通过水泵汲取钻井中的水进行减压，天然气水合物就会分解成甲烷和水。甲烷经由钻井上升至船上，被收集起来。
成本是障碍
要使天然气水合物成为真正意义上的资源，还需要解决成本过高这个问题。本次实验所收集的甲烷气体，平均每日为2万立方米。根据增田副教授的说明，一般的天然气田的产量是其10倍左右。耗费比一般的天然气田更高的成本，却只能从天然气水合物中提取这么少的甲烷，经济方面是很不合算的。因此，需要对本次实验结果进行详细分析，并找出增加每日甲烷产量或者降低开采成本的方法。
展望今后，据说将在2018年确定甲烷的开采技术。根据日本公布的“海洋基本计划”草案，目标是在十几年后启动由民间主导的天然气水合物商业化项目。
请 登录 发表评论
赞(0)
