可燃冰，学名“天然气水合物”，是地球馈赠给人类的一种新型能源。自20世纪90年代起，我国科研工作者着手开展可燃冰调查和研究工作，直到2017年我国首次在南海可燃冰试采取得成功，可燃冰才为国人所熟知。其中，落户青岛海洋地质研究所的“自然资源部天然气水合物重点实验室”（可燃冰实验室）浮现在人们目前，成为关注的焦点之一。该实验室从成立之初便以开发利用可燃冰为己任，深耕二十余载，不断为推进可燃冰产业化的步伐贡献力量。

可燃冰的笼型结构

攻坚克难，跨越发展

青岛海洋地质研究所可燃冰模拟实验室正式诞生2001年11月12日，这一天人工合成可燃冰的点火成功，标志着可燃冰的研究进入新征程。新成立的实验室，瞄准国际可燃冰发展前沿，不断拓展研究方向，研究队伍一步步壮大，在国家专项、公益性行业专项等资助下，获得了一系列对勘探开发有重要参考价值的研究成果，稳步走在了国内专业研究机构前列。2012年5月，原国土资源部批准建设部级重点实验室，2015年6月正式挂牌运行。

     实验室现有固定成员36人，40岁以下年轻人员占85%以上，拥有博士学位人员超过80%。现任实验室主任为可燃冰领域国际知名专家吴能友研究员，学术委员会由18位具有显著影响力的科学家组成，业渝光研究员担任学术委员会主任，汪集旸院士和张洪涛参事担任顾问委员。如今，实验室已发展为一个以“可燃冰勘探开发应用基础研究”为基本定位，以推进可燃冰产业化进程为目标，致力于可燃冰基础理论、储层物性、资源勘查与评价、开采理论与技术以及环境效应研究的科技创新平台。近5年来，实验室获得国授权专利120余项，发表高水平论文200余篇，软硬件条件已达到国际领先水平，研究成果支撑了我国可燃冰研究在国际上从跟跑到领跑的跨越式发展。

实验室揭牌仪式

实验室组织的我国可燃冰高层次论坛

见微知著，厚积薄发

近年来，实验室建立了大大小小30余套可燃冰基础物性模拟装置，为摸清可燃冰地层的“脾气”提供了技术支撑。譬如，地震是野外常用的地球物理勘探方法，实验室研究团队经过反复实验和不懈的推敲，采用联合弯曲元的声发射和接收技术，获得了声速与可燃冰含量之间的对应关系，为海上人工地震方法评价可燃冰的资源量提供了理论依据。

     面对宏观模拟实验现象，常常只知其然，却不知其所以然，要想深入地理解含可燃冰地层变化规律的内在机理，离不开微观的视角。“工欲善其事，必先利其器”，实验室先后引进了激光拉曼光谱仪、核磁共振与核磁成像系统、X射线CT、X射线衍射仪、低温扫描电子显微镜等一系列先进的分析测试仪器，并研制了与之配套使用的可燃冰的辅助设备，建成从微观角度揭示可燃冰生成分解规律的先进平台。

     前来实验室参观的人们经常会有这样的感叹：“听着你们介绍CT、核磁、超声、测温、量压、测试分析等工作，还以为走进了某个三甲医院的体检室。”对此，研究人员都会半开玩笑地说：“是啊，我们就是要把可燃冰当成人来看待，内外科、全方位地来诊断，每一个病灶，都有可能成为研究中的一个新发现。”基于多年研究成果，2020年实验室制订了我国首部“天然气水合物实验测试技术规范”，填补了我国可燃冰实验测试技术领域的空白。

实验室现有的分析测试仪器

钻冰取火，更上层楼

深海可燃冰资源勘探的难度不啻于大海捞针。通过技术研发与集成，实验室建立了一套成熟的勘探方法，可以精准快速地找到海底可燃冰所存在的位置及大致范围。2016年首次钻探证实了海底厚层状可燃冰矿藏，发现了与可燃冰有关的大规模海底冷泉。

     目前，开采可燃冰主要采用原位降压的方法，即让固态可燃冰分解为甲烷气体和水，最后将可以燃烧的甲烷气收集起来。整个过程看似简单，却有诸多难题亟需解决，怎样让可燃冰高效分解又不至于失控？如何阻挡砂子进入井筒从而造成堵塞？又如何保证可燃冰开采过后的地层不会发生明显的滑坡或坍塌？在实验室主任吴能友研究员的率领下，研究团队集智攻关，提出了很多解决方案，如：多分支孔开采、“小步慢跑”降压策略、防粗疏细出砂调控、开采地层多相多场耦合预测技术等，已应用于我国首次海域可燃冰试采中。

海上勘探现场照片

海上可燃冰开采原理

创新发展，两翼齐飞

实验室贯彻落实“科技创新、科学普及是实现创新发展两翼”的重要思想，依托科技创新成果，根据小学高年级到大学研究生各阶段的可燃冰知识普及需求，开发了“解密可燃冰”、“深海正能量—可燃冰”、“可燃冰的生态世界”等科普报告和研学课程10余个，出版了《揭秘可燃冰—可燃冰知识100问》、《冰火之歌—掀开可燃冰的神秘面纱》等科普专著2部，研发了可燃冰分子结构3D打印模型，设计了手动拼接可燃冰笼形结构实验，可燃冰样品分解和燃烧实验，能够根据科普需求快速制备可燃冰实物样品，使科普受众能够直观触摸可燃冰实物，做到对可燃冰的“望闻问切”。先后在中央电视台科教频道、中央电视台少儿频道、山东卫视、青岛电视台等主流媒体及微吼、快手、Bilibili等新媒体平台开展可燃冰专题科普和研学活动100余次，传播量超5000万次，向社会大众普及科学知识，宣传我国水合物调查研究重大科技成果,取得显著社会效益。

实验室科研人员开展“走进云上可燃冰实验室”大型科普直播

坚定信心，任重道远

百川有馀水，大海无满波。二十年间，实验室面向国家和社会需求，历经风雨、披荆斩棘，始终保持开放的姿态，秉持为国家能源战略储备人才和技术的理念，不断创新，开拓进取，逐步成为我国可燃冰领域科技创新与科学普及的中坚力量。

     一份挑战就是一份机遇。蔚蓝大海深处的可燃冰，如何用最经济高效的手段将其开发利用，迄今仍面临诸多的科技难题等待人们去解决，正如中共中央、国务院贺电中所描述的那样，“海域天然气水合物试采成功只是万里长征迈出的关键一步,后续任务依然艰巨繁重”，但对于可燃冰奥秘的探索和产业化步伐的推进，实验室科研人员将继续保持昂扬的斗志，勇往直前，再创辉煌。

作者：刘昌岭 李承峰

自然资源部天然气水合物重点实验室

青岛海洋地质研究所