宗新軒，張抒意，冷岳陽(yáng)，李永峰

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可燃冰的研究進(jìn)展與思考

宗新軒，張抒意，冷岳陽(yáng)，李永峰

0 前言

21 世紀(jì)的能源與環(huán)境是人們?cè)絹?lái)越關(guān)注的兩大問(wèn)題，隨著我國(guó)環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重以及能源問(wèn)題的日漸枯竭，降低能源消費(fèi)，減少污染物的排放是重中之重，要嚴(yán)格遵循可持續(xù)發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)“藍(lán)天白云”的環(huán)保夢(mèng)想。可燃冰因其儲(chǔ)備豐厚，分布廣泛，高效清潔，研究人員將其作為戰(zhàn)略后備能源的首選，商業(yè)開發(fā)前景廣闊。地質(zhì)勘測(cè)專家表示，中國(guó)可燃冰儲(chǔ)量豐厚，高于常規(guī)的天然氣資源，具備成為未來(lái)清潔能源的條件。因此對(duì)于可燃冰的研究尤其是開采對(duì)于未來(lái)能源具有重要的戰(zhàn)略意義，也將是我們未來(lái)的重點(diǎn)科研方向。

1 可燃冰的概念

可燃冰的本質(zhì)是小分子氣體（主要是CH4）“住”在由各種規(guī)則籠形結(jié)構(gòu)（水分子組成）相套在一起組成的晶胞結(jié)構(gòu)里，小分子是客體，晶胞結(jié)構(gòu)是主體，主客之間通過(guò)范德華力聯(lián)系在一起，就好比是屋子里面住了人一樣。目前，最典型的水合物構(gòu)型有三種：SⅠ、SⅡ和SH；組成水合物的籠形結(jié)構(gòu)有五種：512、51262、51264、435663、51268。SⅠ由2個(gè)512和6個(gè)51262單元組成；SⅡ由16個(gè)512和8個(gè)51264單元組成；SH由3個(gè)512、2個(gè)435663和一個(gè)51268組成。

可燃冰的形成條件受溫度和壓力的影響比較大，結(jié)構(gòu)也比較獨(dú)特，關(guān)于其形成的機(jī)理仍在摸索中。一旦溫度升高或壓力降低，可燃冰將會(huì)發(fā)生融化，基于可燃冰的特殊地理位置和結(jié)構(gòu)特性，其有效的開采存在著巨大的難度，因此如何將可燃冰內(nèi)的甲烷氣體提取出來(lái)并加以利用成為了人們研究的主要課題和方向。

2 可燃冰的研究原則

（1）選取原則，主要是選取易著手進(jìn)行操作、研究方式較為簡(jiǎn)單的場(chǎng)地進(jìn)行。陸上凍土區(qū)是一個(gè)較為理想的選擇，目前也是主要研究國(guó)家普遍認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)。具體做法是以凍土層的開采模擬為起點(diǎn)，試行各種相關(guān)技術(shù)，開通試驗(yàn)渠道，最終進(jìn)行優(yōu)化，選擇最佳方案對(duì)海底可然冰進(jìn)行試開采和經(jīng)濟(jì)開發(fā)。

（2）生態(tài)學(xué)方面，環(huán)境與人們的生存質(zhì)量息息相關(guān)，開采資源的同時(shí)，要站在可持續(xù)發(fā)展的角度，往往要考慮一下環(huán)境效益，這是一種相對(duì)科學(xué)的研究方式。為此，許多發(fā)達(dá)國(guó)家諸如美國(guó)、日本從科學(xué)發(fā)展觀的角度出發(fā)，制訂了時(shí)間周期比較長(zhǎng)的可燃冰開采計(jì)劃，統(tǒng)籌兼顧，維持動(dòng)態(tài)平衡。

（3）同步進(jìn)行，是指內(nèi)與外相結(jié)合。先在室內(nèi)建立一個(gè)平臺(tái)，通過(guò)相關(guān)模擬，檢驗(yàn)方案的可能性，然后在轉(zhuǎn)移到實(shí)地，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操，目的是提高試驗(yàn)的安全系數(shù)。

（4）相互配合，獨(dú)木難支，個(gè)人的力量是有限的，國(guó)家也一樣。我們要同世界上具有相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的國(guó)家密切合作，揚(yáng)長(zhǎng)避短，揚(yáng)長(zhǎng)克短，揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，既能縮短研究進(jìn)程，又能為水合物開采方面的重大突破提供助力。

3 國(guó)內(nèi)外可燃冰研究現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

由于可燃冰獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)與儲(chǔ)量豐富、分布廣泛等特點(diǎn)，關(guān)于可燃冰的開采工作已掀起一股熱浪，調(diào)查顯示，至少有 30個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)可燃冰進(jìn)行了研究。總得來(lái)說(shuō)，國(guó)外可燃冰開采處于實(shí)驗(yàn)?zāi)M試開采階段，偵探和識(shí)別技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟，安全方面仍是亟須解決的問(wèn)題。近年來(lái)，日本、美國(guó)、德國(guó)、印度等國(guó)相繼著手制定了可燃冰的詳細(xì)發(fā)展路線圖，并將其納入國(guó)家能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。日本和美國(guó)在可燃冰領(lǐng)域，尤其是日本，已取得了重要進(jìn)展。

2013年 3月，日本石油天然氣和金屬公司（JOGMEC）的科學(xué)技術(shù)人員通過(guò)特殊鉆探裝備從愛知縣深海附近的可燃冰冰層中提取出了可燃冰，這是一次比較成功提取天然氣的例子，國(guó)際上認(rèn)定日本是世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)離岸開采可燃冰的國(guó)家，這為其他想要利用開采可燃冰的國(guó)家提供了一個(gè)很好的帶頭作用。目前在日本的南海可燃冰研發(fā)項(xiàng)目中已經(jīng)制定了完整的計(jì)劃，將在 2016—2018年之間在愛知縣附近海域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)級(jí)別的開采。作為可燃冰資源及其豐富的大國(guó)，美國(guó)也及其重視可燃冰的開發(fā)和研究，已經(jīng)布局了在墨西哥灣，太平洋和大西洋海岸的鉆井開采評(píng)估。于 2012年美國(guó)能源部與JOGMEC合作，采用 CO2置換法在阿拉斯加北部的普拉德霍灣地區(qū)的實(shí)驗(yàn)井中開采了可燃冰，研究發(fā)現(xiàn)，CO2含量為23%的混合氣體注入5950 m3后，可以回收釋放 CH4量高達(dá) 28000 m3。財(cái)政分配顯示，自2009年以來(lái)，美國(guó)能源部在可燃冰開發(fā)項(xiàng)目上投資高達(dá)1.6億美元，該資金主要用于支持工業(yè)和學(xué)術(shù)界合作的可燃冰基礎(chǔ)研究工作。在勘探開采方面比較有前沿性的工作包括伯克利—?jiǎng)趥愃箛?guó)家實(shí)驗(yàn)室減壓法的開采，西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室從事的CO2置換法的理論基礎(chǔ)研究工作。另外，在 2013年美國(guó)能源部與阿拉斯加州政府簽署關(guān)于可燃冰科學(xué)研究的詳解備忘錄之后，美國(guó)國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和日本JOGMEC也于2014年簽署了在阿拉斯加進(jìn)行長(zhǎng)期可燃冰開采方面合作的詳解備忘錄。

3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

同國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)可燃冰的開展工作相對(duì)滯后，由于技術(shù)和科技的限制，當(dāng)前主要處于調(diào)查階段。1999年，我國(guó)首次在南海發(fā)現(xiàn)一種規(guī)則晶體，事后驗(yàn)證該物質(zhì)為可燃冰。2002年，我國(guó)探明南海資源儲(chǔ)量約700億t油當(dāng)量，劃定了可燃冰礦區(qū)在西沙海槽。2004年，天然氣水合物研究中心在中國(guó)科學(xué)院廣州能源所建立。與此同時(shí)，中德科研工作者探測(cè)出約430萬(wàn)km2的“九龍甲烷礁”。2005年，可燃冰模擬系統(tǒng)成功研制。2006年，研制可燃冰保真采樣器并做了相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)，考察天然氣水合物發(fā)育區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)在南海北部東沙西南部海域。2007年，首次成功鉆獲可燃冰在南海北部神狐海域。2008年，利用自主研發(fā)的“海洋六號(hào)”在南海北部成功提取可燃冰實(shí)物。同時(shí)我國(guó)在青海祁連山凍土區(qū)的“可燃冰”鉆探工作也取得進(jìn)展，證實(shí)我國(guó)擁有陸域“可燃冰”。2009年，我國(guó)在青藏高原五道溝永久凍土區(qū)結(jié)合青海省祁連山南緣永久凍土帶確認(rèn)有350億t油當(dāng)量以上的“可燃冰”遠(yuǎn)景資源。

近年來(lái)我國(guó)在863計(jì)劃、國(guó)家基金委支持的項(xiàng)目中開展了如采集技術(shù)、遙感技術(shù)、物理模擬和數(shù)值模擬技術(shù)、地震識(shí)別技術(shù)等一系列研究，對(duì)我國(guó)一些海域天然氣水合物的資源量作了進(jìn)一步預(yù)測(cè)，重要的進(jìn)展之一是2012年“海洋六號(hào)”對(duì)南海區(qū)域的可燃冰的調(diào)查，項(xiàng)目包括儲(chǔ)量、分布、深度、開采、純度、對(duì)環(huán)境影響等10多個(gè)方面。2013年于珠江口盆地東部海域，科研人員首次勘探出具有儲(chǔ)量大、種類多、雜質(zhì)少、深度淺4個(gè)特點(diǎn)的高精度“可燃冰”。通過(guò)構(gòu)筑23口鉆探井，圈定了“可燃冰”分布面積 55 km2，劃定儲(chǔ)量相當(dāng)于1000億～1500億m3天然氣。探測(cè)表明，同中國(guó)陸上石油總量相比，可燃冰在南海北部?jī)?chǔ)量就已超過(guò)其一半。按地表與地質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分，我國(guó)土層主要為凍土層，且面積寬廣，得天獨(dú)厚的地理?xiàng)l件有利于可燃冰的形成與儲(chǔ)存，資源前景一片大好。2015年在青島海域?qū)嶒?yàn)室首次成功模擬可燃冰。2017年首次是試開采。根據(jù)中國(guó)戰(zhàn)略規(guī)劃對(duì)可燃冰勘探開發(fā)的安排，2006—2020年是調(diào)查階段，2020—2030年是開發(fā)試生產(chǎn)階段，2030—2050年，中國(guó)的可燃冰將進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)階段。

雖然關(guān)于天然氣水合物的研究已取得階段性進(jìn)展，但是也僅停留在表面，至于其勘察手段、形成機(jī)理、開采方式依然處于探索階段。沒有先進(jìn)的技術(shù)與充足的理論知識(shí)，對(duì)可燃冰的研究進(jìn)程會(huì)無(wú)限期延長(zhǎng)；不了解可燃冰的形成機(jī)理以及其地質(zhì)構(gòu)造，就難以理解可燃冰的晶型結(jié)構(gòu)，動(dòng)力學(xué)方面（置換法）的研究就會(huì)出現(xiàn)阻礙；缺乏一定的科學(xué)理論指導(dǎo)及技術(shù)設(shè)備，則可燃冰的開采只能是“藍(lán)田日暖，良玉生煙”，可望而不可置于眉睫之前。另外，儲(chǔ)藏于海底的可燃冰需要考慮技術(shù)設(shè)備和成本問(wèn)題，高壓下長(zhǎng)距離地鋪設(shè)運(yùn)輸管道仍是考驗(yàn)人類的一個(gè)難題。因此，對(duì)可燃冰的深入科學(xué)探索是亟待突破并關(guān)乎世界能源能源戰(zhàn)略的重大研究課題。

4 可燃冰的國(guó)內(nèi)外相關(guān)理論工作

隨著量子化學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法的出現(xiàn)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和進(jìn)步，理論計(jì)算已經(jīng)成為一種精確有效預(yù)測(cè)可燃冰結(jié)構(gòu)及各種氣體物質(zhì)微觀性質(zhì)的方法，用于分析可燃冰和各種氣體的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，這一研究對(duì)可燃冰的置換開采具有一定的借鑒作用。例如，Iitaka和Ebisuzaki用密度泛函理論研究了不同的客體分子怎樣影響水合籠狀物的穩(wěn)定性。Mao等通過(guò)密度泛函理論計(jì)算表明小型籠子水合物可以接受兩個(gè)氫分子。2004年，Anderson等構(gòu)建了甲烷-氬-水籠狀水合物的模型，在aug-cc-pVQZ基組的基礎(chǔ)上，利用二階微擾理論計(jì)算了其結(jié)合能，反應(yīng)活化能等一系列重要的物理化學(xué)參數(shù)。2011年，Kumar等在MP2/CBS理論的指導(dǎo)下，評(píng)估了天然氣水合物主客體之間的相互作用能。2012年，Pisani等定期使用MP2計(jì)算MH-III型籠狀水合物物的包含能，并驗(yàn)證了MP2法在研究包含能方面的合理性和優(yōu)越性。2014年，Jendi等用建立在從頭算的密度泛函理論研究了甲烷水合物的機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)性質(zhì)。Ojamae等在6-311++G（2d,2p）的水平上，用修正的B97X-D密度泛函理論研究了籠狀水合物的穩(wěn)定性以及主客體分子間的相互作用。Kumar等用密度泛函理論研究了水合籠狀物中主客體分子的相互作用，在 augcc-PVTZ的限制下，比較了B3LYP、M06-L、M06-HF、M06-2X、BLYP-D3等5種方法在預(yù)測(cè)籠型水合物構(gòu)型方面的優(yōu)劣。Vidal-Vidal等利用密度泛函理論研究了CH4和 CO2籠狀水合物的能量拓?fù)鋱D譜。Izquierdo-Ruiz等利用第一性原理的計(jì)算方法研究了籠型水合物主客體分子之間的相互作用。Darvas等利用計(jì)算機(jī)模擬跨液液界面的甲烷，對(duì)甲烷水合物內(nèi)在溶解自由能分布作了定量的研究。

動(dòng)力學(xué)方面，分子動(dòng)力（MD）模擬可以從微觀機(jī)理方面對(duì)水合物形成分解機(jī)理進(jìn)行很好的說(shuō)明。分子動(dòng)力學(xué)是一個(gè)考察籠型水合物凝聚態(tài)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)的強(qiáng)大研究工具，人們利用該方法，研究了籠型水合物的熱穩(wěn)定性，界面結(jié)構(gòu)變化，分解和生成過(guò)程，籠內(nèi)分子的擴(kuò)散等大量的相關(guān)問(wèn)題。顏克鳳等利用MD法探究了不同CO2水合物、CO2/N2混合物氣水合物、CH4水合物的形成分解過(guò)程。Yezdimer等和Geng等則利用分子動(dòng)力（MD）模擬的方式分別從化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能和穩(wěn)定性角度證明了CO2置換CH4的可行性，并且說(shuō)明了在CH4水合物、CO2水合物以及CH4-CO2混合水合物中，混合水合物最穩(wěn)定，此結(jié)果進(jìn)一步從理論上說(shuō)明了置換反應(yīng)的可行性。Uchida等首次利用 Raman圖譜分析證明了置換反應(yīng)是在 CO2氣相與 CH4水合物相界發(fā)生，并且認(rèn)為置換反應(yīng)速率非常低，誘導(dǎo)時(shí)間甚至需要幾天。在此基礎(chǔ)上，他們還進(jìn)一步分析了置換反應(yīng)過(guò)程中氣相中CO2與CH4的組分濃度比與時(shí)間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的推移，氣相中CH4的組分濃度是不斷上升的，但上升的速度越來(lái)越慢。Hirohama等認(rèn)為不同相中的組分逸度差是置換反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，Qi等則在此基礎(chǔ)上發(fā)展了置換過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型，并認(rèn)為置換過(guò)程中，CH4的分解以及 CO2的傳質(zhì)是兩個(gè)控制環(huán)節(jié)。Nohra等人則分別將二氧化硫、甲烷、氮?dú)夂土蚧瘹洚?dāng)作輔助劑，摻入二氧化碳水合物中，利用 MD-TII（分子動(dòng)力學(xué)—熱力學(xué)集成法）研究了各成分形成籠型水合物的機(jī)理。日本的Yagasaki等則通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)了NaCl的濃度對(duì)天然氣水合物的解離過(guò)程有很大的影響。他們利用約50 ns的理論計(jì)算，在292 K的NaCl水溶液中，發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物解離和甲烷形成氣泡的全部過(guò)程。非常直觀的展現(xiàn)了不同濃度的 NaCl對(duì)于天然氣水合物分解的影響。他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象，即低濃度的 NaCl會(huì)對(duì)天然氣的分解起到減速的作用，但當(dāng)濃度繼續(xù)增加時(shí)，變?yōu)榧铀偬烊粴鈿馀莸纳伞guyen等利用分子動(dòng)力學(xué)模擬，研究了多態(tài)籠型水合物不同構(gòu)型之間交錯(cuò)成核的機(jī)理和晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

5 可燃冰開采的主要方式和困難

開采可燃冰的本質(zhì)就是一個(gè)打破與收集的問(wèn)題，但是如何在高壓低溫的環(huán)境下尋找一種有效的技術(shù)開采可燃冰并更有效地收集釋放出來(lái)的甲烷，這將是一個(gè)難題?！懊夏溉w”，環(huán)境的改變也會(huì)改變物質(zhì)狀態(tài)，由于可燃冰的形成條件苛刻及其地理位置比較特殊，所處環(huán)境比較敏感，氣候反常及地質(zhì)變動(dòng)（如升溫和減壓）均會(huì)使其分解為甲烷和水?，F(xiàn)已有研究發(fā)現(xiàn)相同質(zhì)量的CH4所造成的溫室增溫效應(yīng)是 CO2的 56倍，這還只是20年內(nèi)的研究結(jié)果。倘若甲烷的泄露恣意蔓延，那么全球都會(huì)受到影響。如果發(fā)生全球性的溫室效應(yīng)，那么兩級(jí)冰川融化、海平面上升會(huì)淹沒附近的島國(guó)自不必說(shuō)，遠(yuǎn)離海洋的陸地國(guó)家也不能幸免——地層這種固體的比熱容比液體低，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致環(huán)境溫度進(jìn)一步上升；并且水溫上升勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致水生生物圈的破壞，進(jìn)一步會(huì)影響陸地生物圈，最讓人頭疼的是，水溫上升會(huì)導(dǎo)致海底的“可燃冰”進(jìn)一步分解，如此惡性循環(huán)，只會(huì)得不償失，自食其果。此外，人類在勘探石油的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)管壁容易形成可燃冰水合物，當(dāng)然處在石油礦層下的可燃冰也不排除人活動(dòng)導(dǎo)致其泄露的可能性，所以，對(duì)可燃冰的研究也將對(duì)開采石油礦業(yè)提供實(shí)質(zhì)性的指導(dǎo)。比如2010年的墨西哥灣的漏油事件，事故的原因就是BP石油公司在鉆井過(guò)程中忽略了水合物的儲(chǔ)層，引起水合物的分解，進(jìn)而制造了鉆井平臺(tái)的引燃爆炸，釀成了巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失以及環(huán)境的災(zāi)難。BP公司在墨西哥灣的慘痛教訓(xùn)說(shuō)明人們對(duì)籠型水合物（可燃冰）物理性質(zhì)的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，還需要大量的基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)研究，需要建立完善的籠型水合物的科學(xué)技術(shù)理論去指導(dǎo)實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。

因此，至今還沒有一種有效的方案應(yīng)用于可燃冰的開采。目前天然氣水合物的只限于理論，具體的開采方案或多或少都有些不盡善?，F(xiàn)在所能試行的方案無(wú)外乎有這幾種模式：改變壓力的“減壓法”、改變平衡溫度的“熱激法”、同時(shí)改變溫度和壓力的“化學(xué)試劑注入法”、直接打破，三相共存，分單元收集的“固體開采法”、打破相平衡條件的“二氧化碳置換法”以及這幾種方法的組合模式。每一種方法都有其缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，需具體問(wèn)題具體分析。從大局來(lái)說(shuō)，由于可燃冰的地質(zhì)環(huán)境以及其自身構(gòu)造，這些方法存在經(jīng)濟(jì)投入高、技術(shù)要求嚴(yán)格、成本造價(jià)大、效率比較低等問(wèn)題，并有潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，大多數(shù)只是處于模擬實(shí)驗(yàn)階段。

通過(guò)溫室氣體置換方法開采，在制備提取可燃冰中的天然氣的同時(shí)，還可以達(dá)到凈化環(huán)境的效果，因此在理論上是一個(gè)極具發(fā)展前景的方法。與此同時(shí)，人們還做了溫室氣體海洋封存的理論與研究。

6 建議

隨著我國(guó)能源的緊缺，開發(fā)新能源勢(shì)在必行。為了響應(yīng)開發(fā)新能源的號(hào)召工作，必須時(shí)刻關(guān)注國(guó)際上可燃冰的最新動(dòng)態(tài)，努力豐富與可燃冰相關(guān)的知識(shí)體系。堅(jiān)持“緊隨時(shí)代、力爭(zhēng)上游”的理念，提高工作效率，密鑼緊鼓布置計(jì)劃，相關(guān)企業(yè)和部門應(yīng)積極主動(dòng)投入在工作崗位，整體掌握然可燃冰資源開發(fā)自主權(quán)。針對(duì)此計(jì)劃提出以下4點(diǎn)建議：

（1）要從全局開展可燃冰研發(fā)組織工作。國(guó)家層面，狠抓工作落實(shí)，突出重點(diǎn)組織和部門，強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，高度重視可燃冰技術(shù)人才，制訂相關(guān)政策和法規(guī)，高度強(qiáng)調(diào)可燃冰的能源戰(zhàn)略地位，是最重要的后備能源之一；相關(guān)企業(yè)也要自覺執(zhí)行國(guó)家推行的計(jì)劃。

（2）逐層突破理論基礎(chǔ)和技術(shù)難題。在現(xiàn)有可燃冰知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，投入大量科研人員，以小組為單位，以組制訂課題，開展長(zhǎng)期工作，各個(gè)擊破。投入大量人員是為了保證科研的效率。國(guó)家可利用現(xiàn)行教育發(fā)行可燃冰等相關(guān)資料的書籍、正確評(píng)估可燃冰資源價(jià)值、指出可燃冰技術(shù)開展的難題，選址方面要有可操作性。高等科研院校和相關(guān)企業(yè)要以技術(shù)攻關(guān)為主，利用國(guó)家成立的實(shí)驗(yàn)室開展現(xiàn)場(chǎng)模擬以及實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)開展專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，日積月累，克難攻堅(jiān)，創(chuàng)建具有自主開發(fā)權(quán)的技術(shù)體系，打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)陣地，為大規(guī)模的開采做好準(zhǔn)備。在現(xiàn)有條件下，可借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家比較成熟的技術(shù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成具有中國(guó)特色的開采技術(shù)完成對(duì)可燃冰的開采。

（3）開展可燃冰的自愿互利、聯(lián)合工作模式。通過(guò)國(guó)家的協(xié)調(diào)，正確處理組織內(nèi)部關(guān)系，和諧統(tǒng)一廣州能源所、中國(guó)科學(xué)院寧波材料所、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等科研院校與可燃冰相關(guān)企業(yè)的分工機(jī)制，聯(lián)合制定可燃冰戰(zhàn)略方案協(xié)議書，形成以科研院校指導(dǎo)，企業(yè)實(shí)踐的工作模式，是理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐完善理論的最典型應(yīng)用。另外，也可向國(guó)際延伸，同國(guó)際上先進(jìn)的相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)、公司、國(guó)家進(jìn)行探討交流，進(jìn)一步拓展可燃冰的知識(shí)體系、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，從而提高其在國(guó)際上開采可燃冰方面的知名度。

（4）實(shí)施相關(guān)優(yōu)惠和獎(jiǎng)勵(lì)政策。綜合可燃冰開采的困難以及開采的必需性，國(guó)家可制定鼓勵(lì)，引導(dǎo)的政策，給向相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)撥入大量科研資金或給予優(yōu)惠，調(diào)動(dòng)科研機(jī)構(gòu)人員的熱情以參與人員的積極性。

7 展望

總之，雖然可燃冰開采的研究已引起了許多國(guó)家的關(guān)注，前期也做了大量的實(shí)驗(yàn)研究和理論研究，但這些研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我們還需要大量的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约按罅康睦碚摂?shù)據(jù)。由于從工業(yè)廢氣置換可行性考慮是一個(gè)兩全其美的方式，因此也是目前廣泛受到關(guān)注的一個(gè)嶄新的課題，對(duì)于更全面指導(dǎo)工程的實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義?；谏鲜鲈颍槍?duì)我國(guó)可燃冰的資源特點(diǎn)和可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，利用分子動(dòng)力學(xué)方法和量子力學(xué)方法，開展對(duì)可燃冰結(jié)構(gòu)和相關(guān)氣體的理論研究，深入揭示可燃冰置換所需的條件，對(duì)工業(yè)廢氣置換法開采可燃冰將具有非凡的意義。因此本次研究項(xiàng)目，既滿足國(guó)家對(duì)可燃冰開發(fā)的重大能源戰(zhàn)略需求，也將促進(jìn)我國(guó)在籠型水合物基礎(chǔ)研究方面穩(wěn)步前進(jìn)。?

【作者單位：東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院】

（摘自《化學(xué)與黏合》2017年1期）