1、 Contents可燃冰的简介炙手可热的“冰”可燃冰的开采方法 带刺的玫瑰未来之路偶然的发现偶然的发现30年代，为了输送天然气铺设了输气管道年代，为了输送天然气铺设了输气管道。一些输气管道经常奇怪地被冰块堵塞一些输气管道经常奇怪地被冰块堵塞?可燃冰简介1778年，首次在实验室发现天然气水合物.1934年，前苏联在被堵塞的天然气输气管道里发现了天然气水合物。这一发现引起前苏联人对天然气水合物的重视。1965年，前苏联首次在西西伯利亚永久冻土带发现天然气水合物矿藏。至此，各国科学家相继开始了对可燃冰的研究，一步一步解开了其神秘的面纱。可燃冰简介 天然气水合物，因其外观象冰一样，而且遇火即可燃烧，所
2、以又被称作“可燃冰”它是在一定条件下由水和天然气在高压和低温条件下混合组成的笼形结晶化合物。可燃冰简介 可燃冰的构成可用mCH（2m+2）nH2O来表示，m代表水合物中的气体分子，n为水合指数 形成天然气水合物的主要气体为甲烷关于“可燃冰”的成因，目前认为有两条途径。一种途径是，海底的动植物残骸被细菌分解时释放出的甲烷被高压低温的海底环境锁进水分子笼中。另一种途径是，可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块运动时时，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和深海压力，天然气与海水产生化学作用，就形成“甲烷水合物”。可燃冰简介可燃冰简介全球天然气水合物分布明显呈现受地理格局控制的特
3、点。主要存在于世界范围内的沟盆体系、陆坡体系、边缘海盆陆缘，尤其是与泥火山、热水活动、盐泥底辟及大型断裂构造有关的深海盆地中；另外还包括扩张盆地和北极地区的永久冻土区，大西洋的85、太平洋的95和印度洋的96的地区中也含有天然气水合物，并且主要分布于海平面下200-600的深度内炙手可热的“冰”在可燃冰矿藏被人们发现之后，迅速地得到了人们的关注。在能源问题日益凸显的今天，可燃冰更是被赋予了“沉睡的未来能源”、“能满足人类使用1000年的新能源”等称号。常常规能源总会有尽头的一天，只有规能源总会有尽头的一天，只有不断的找到新型能源，并且高效利不断的找到新型能源，并且高效利用，才能够可持续发展用，
4、才能够可持续发展。上世纪60年代末，苏联也发现了世界上第一个可燃冰矿田：麦索亚哈气田。自此，全球开始掀起大规模研究、探测和勘探天然气水合物藏的热潮。至90年代中期，美、俄、荷、德、加、日等诸多国家探测可燃冰的目标和范围已覆盖了世界上几乎所有大洋陆缘的重要潜在远景地区，以及高纬度极地永冻土地带和南极大陆及陆缘区等。目前，至少已有40多个国家，针对可燃冰展开了国家级的资源调查和研究工作，并已调查发现可燃冰的矿点共有100多处。炙手可热的“冰”可燃冰概念 可燃冰可燃冰顾名思义像冰一样的固体点火能燃顾名思义像冰一样的固体点火能燃烧，是一种非常规能源。它是天然气分子烧，是一种非常规能源。它是天然气分子(
5、除除氢、氦和氖外氢、氦和氖外)充填在水的晶体笼架中形成的充填在水的晶体笼架中形成的冰状固体物，又叫冰状固体物，又叫天然气水合物天然气水合物或或固体气固体气。现已证实现已证实分子结构式：分子结构式：CH48H2O 可燃冰燃烧方程式：可燃冰燃烧方程式：CH48 H2O+2 O2=CO2 （反应条件为“点燃”）性质性质 可燃冰是一种白色固体物质，外形像冰，有极强可燃冰是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力。主要以甲烷的燃烧力。主要以甲烷(大于大于90)为主，故也称为主，故也称甲烷水合物。甲烷水合物。在高压下，甲烷气水包合物在在高压下，甲烷气水包合物在 18 C 的温度下的温度下仍能维持稳定。仍
6、能维持稳定。充填甲烷的可燃冰充填甲烷的可燃冰1立方米可产出气立方米可产出气164立方米立方米和水和水08立方米，其能量密度是煤和黑色页岩立方米，其能量密度是煤和黑色页岩的的10倍左右，是一种能量密度高的能源。倍左右，是一种能量密度高的能源。可燃冰的形成有三个基本条件可燃冰的形成有三个基本条件 第一，温度不能太高，在零度以上可第一，温度不能太高，在零度以上可以生成以生成010为宜，最高限是为宜，最高限是20左右，温度再高左右，温度再高“可燃冰可燃冰”就会就会分解。分解。第二，压力要够，但也不能太大，第二，压力要够，但也不能太大，0时，时，30个大气压以上它就可能生成。个大气压以上它就可能生成。第
7、三，要有气源。第三，要有气源。关于关于“可燃冰可燃冰”的成因，目前主要有两种的成因，目前主要有两种观点，一种认为，它们最初来源于海底下观点，一种认为，它们最初来源于海底下的细菌。海底有很多动植物的残骸，这些的细菌。海底有很多动植物的残骸，这些残骸腐烂时产生细菌，细菌排出甲烷，当残骸腐烂时产生细菌，细菌排出甲烷，当正好具备高压和低温的条件时，细菌产生正好具备高压和低温的条件时，细菌产生的甲烷气体就被锁进水合物中的甲烷气体就被锁进水合物中。另一种观点则认为，另一种观点则认为，“可燃冰可燃冰”由海洋由海洋板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古老的海底地壳会下沉到地球
8、内部，海底石老的海底地壳会下沉到地球内部，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和在深海压力下，天然接触到冰冷的海水和在深海压力下，天然气与海水产生化学作用，就形成水合物。气与海水产生化学作用，就形成水合物。世界可燃冰分布图炙手可热的“冰”可燃冰的优势能源密度高清洁，污染小储量大炙手可热的“冰”储量大：现已探明现已探明的天然气水合物中的碳量 11013吨相当于已探明所有化石能源碳量总和的2倍。可满足人类未来1,000年的能源需求。15%5%53%27%能量密度高：由1立方米可燃冰相當於160多立方米的天然气。换言之，1立方米可燃冰就可满足
9、3口之家大半年的天然气需求，故可燃冰被视为后石油时代的重要替代能源。164 Nm3天然气1 m3水合物0.8 m3水炙手可热的“冰”炙手可热的“冰”污染小：可燃冰由甲烷和水构成，不含其它成分，无需净化提炼或其它加工步骤。所以利用时产生的污染比石油以及煤等传统能源小很多。煤炭加工煤炭加工可燃冰直接燃烧可燃冰直接燃烧炙手可热的“冰”另外可燃冰还有便于储存运输（与天然气相比），再生迅速等优点。难怪有人称可燃冰是“上帝带给人类的礼物”，让陷入能源危机的人类重新看到了希望。可燃冰的开采方法方案一是热解法 难处 利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。不好收集。海底的多孔介质不是集中为
10、“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集是急于解决的问题难处难处方案二是降压法 可燃冰的开采方法将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。难处难处方案三是置换法较前两种方法可行性更高 可燃冰的开采方法使CO2液化将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来面临的环境问题 1可能导致大量温室气体排放污可能导致大量温室气体排放污染环境。由于甲烷是绝大多数可燃染环境。由于甲烷是绝大多数可燃冰中的主要成分，同时也是一种反冰中的主要成分，同
11、时也是一种反应快速、影响明显的温室气体。可应快速、影响明显的温室气体。可燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的烷数量的3000倍。作为短期温室倍。作为短期温室气体，甲烷比二氧化碳所产生的温气体，甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。可燃冰非常不稳室效应要大得多。可燃冰非常不稳定，在常温和常压环境下极易分解定，在常温和常压环境下极易分解。这些冰球一旦从海底升到海面就。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝导致甲烷气的大量散会砰然而逝导致甲烷气的大量散失。而这种气体进入大气，无疑会失。而这种气体进入大气，无疑会增加温室效应，进而使地球升温更增加温室效应，进而使地球升
12、温更快。快。2特殊的存在条件极有可能引发地特殊的存在条件极有可能引发地质灾害。由于可燃冰经常作为沉积物质灾害。由于可燃冰经常作为沉积物的胶结物存在它的形成和分解能够的胶结物存在它的形成和分解能够影响沉积物的强度，进而诱发海底滑影响沉积物的强度，进而诱发海底滑坡等地质灾害的发生。日益增多的研坡等地质灾害的发生。日益增多的研究成果表明由自然或人为因素所引究成果表明由自然或人为因素所引起的温压变化。均可使水合物分解起的温压变化。均可使水合物分解造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖等环境灾害。美国地质调查所的调查等环境灾害。美国地质调查所的调查表明，可燃冰能导致大陆斜坡上发
13、生表明，可燃冰能导致大陆斜坡上发生滑坡，这对各种海底设施是一种极大滑坡，这对各种海底设施是一种极大的威胁。由此可见，可燃冰作为未来的威胁。由此可见，可燃冰作为未来新能源的同时也是一种危险的能源。新能源的同时也是一种危险的能源。3目前技术条件下开采成本过于目前技术条件下开采成本过于高昂。目前可燃冰的开采方法主要高昂。目前可燃冰的开采方法主要热激化法、减压法和注入剂法。从热激化法、减压法和注入剂法。从各国进行的试验性开采看，这些方各国进行的试验性开采看，这些方法要么技术复杂成本高昂要么推法要么技术复杂成本高昂要么推广价值不大不适合大规模作业。广价值不大不适合大规模作业。带刺的玫瑰天使 还是 魔鬼既
14、然可燃冰有着这么多的优点，我们是不是可以毫无顾忌地开发它呢？它真的是“上帝带给人类的礼物”吗？还是一个诱惑人类打开的潘多拉魔盒？带刺的玫瑰 储量大带来的问题：温室效应是当今一个全球性的难题。我们都知道最主要的温室气体是二氧化碳。然而甲烷是一种强效的温室气体。澳大利亚的科学家曾做过一个看似滑稽的比较：澳洲畜牧业与火力发电，谁对全球暖化的影响更大？带刺的玫瑰澳洲的养牛业、畜牧业、牛、羊，目前每年约排放三百万吨甲烷。澳大利亚的火力发电厂约排放一亿八千万吨二氧化碳。牛羊在消化过程中会产生甲烷。它们咀嚼反刍的食物，而第二个胃里的细菌会分解植物的纤维素，释放其中的能量，该过程即所谓的厌氧程序，在无氧状态下
15、进行，而所产生的甲烷大多经由打嗝释放。带刺的玫瑰 在大气层中释放一吨甲烷对温室效应的加释放一吨甲烷对温室效应的加剧等于释放剧等于释放七十二吨七十二吨的二氧化碳的二氧化碳。很容易看出澳洲畜牧业对全球暖化的影响火力发电厂。可燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲烷数可燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的量的3000倍。倍。可燃冰对温度和压力很敏感，在开采和输送过程中稍有不慎，就会使甲烷气体逸散到大气中从而加速温室效应，后果不堪设想！带刺的玫瑰开采过程中天然气水合物的分解还会产生大量的水，释放岩层孔隙空间，使天然气水合物赋存区地层的固结性变差，引发地质灾变地质灾变。海洋天然气水合物的分解则可能导致海底滑塌
16、事件。进入海水中的甲烷量如果特别大，则还可能造成海水汽化和海啸，甚至会产生海水动荡和气流负压卷吸作用，严重危害海面作业甚至海域航空作业。带刺的玫瑰 进入海水中的甲烷会进入海水中的甲烷会影响海洋生态影响海洋生态。甲烷进入海水中后会发生较快的微生物氧化作用，影响海水的化学性质。甲烷气体如果大量排入海水中，其氧化作用会消耗海水中大量的氧气，使海洋形成缺氧环境，从而对海洋微生物的生长发育带来危害。带刺的玫瑰 高昂的开采成本：2000年开始，可燃冰的研究与勘探进入高峰期，世界上至少有30多个国家和地区参与其中。其中以美国的计划最为完善，美国每年用于可燃冰研究的财政拨款达上千万美元。但是，直到现在世界上还
17、没有任何一个国家能对可燃冰进行大规模商业开采。从各国进行的试验性开采看，这些方法要么技术复杂成本高昂，要么推广价值不大，不适合大规模作业。有那闲钱还不如开发太阳能和风能呢！带刺的玫瑰 虽然可燃冰的开采并不如想象中那么顺利，但是相信随着科技的发展，终有一天我们一定可以安全地开采可燃冰矿藏！在能源资源日益枯竭的今天，能源问题经常在各国的争端之中暗流涌动。可燃冰的发现让人们觉得它也许是解决能源问题的一把钥匙。因此，各个国家很早围绕可燃冰展开了激烈的角逐。未来之路未来之路1965年，前苏联在西伯利亚发现了可燃冰矿藏，并于1969年投入开发；日本开始关注可燃冰是在1992年；美国于1998年把可燃冰作为
18、国家发展的战略能源列入国家级长远计划；迄今为止，全球至少有迄今为止，全球至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。与调查勘探。未来之路 作为世界上最大的发展中的海洋大国，中国能源短缺十分突出。急需开发新能源以满足中国经济的高速发展。因此，加强可燃冰开发是实现可持续发展战略的重要措施，也是开发中国二十一世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、保证经济安全的重要途径。我国南海天然气水合物的储量为700亿吨油当量，相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的1/2。南海北部坡陆可燃冰储量约185亿吨油当量，相当于已探明南海油气地质储备的6倍，而东沙群
19、岛以东的九龙甲烷礁，目前为世界上最大的冷泉湓溢区。陆地方面，我国冻土面积为215万平方公里，天然气水合物形成及储存前景广阔。青藏高原可燃冰远景储量为350亿吨油当量，祁连山地区储量占陆地总储量的1/4。未来之路未来之路时间时间 中国可燃冰开发历程主要研究成绩中国可燃冰开发历程主要研究成绩1999年年南海首次发现了天然气水合物存在标志。南海首次发现了天然气水合物存在标志。2002年年勘测南海储量相当于勘测南海储量相当于700亿亿t油当量，在西沙海槽圈出天然气水合油当量，在西沙海槽圈出天然气水合物矿区。物矿区。2004年年成立中科院广州天然气水合物研究中心；中德联合在南海北部发成立中科院广州天然气
20、水合物研究中心；中德联合在南海北部发现现430万平方公里的万平方公里的“九龙甲烷礁九龙甲烷礁”。2005年年成功研制可燃冰开采模拟系统。成功研制可燃冰开采模拟系统。2006年年可燃冰保真取样器成功研制并试验；勘测南海北部东沙西南部海可燃冰保真取样器成功研制并试验；勘测南海北部东沙西南部海域天然气水合物发育区。域天然气水合物发育区。2007年年开发了新型可燃冰组合抑制剂，加速了开采研究进度；可燃冰开开发了新型可燃冰组合抑制剂，加速了开采研究进度；可燃冰开采与运输关键技术取得初步成绩；在南海北部神狐海域钻获可燃采与运输关键技术取得初步成绩；在南海北部神狐海域钻获可燃冰样品。冰样品。2008年年在青
21、海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获可燃冰样品；广州海洋在青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获可燃冰样品；广州海洋地质调查局自主研制地质调查局自主研制“海洋六号海洋六号”调查船，并在南海北部成功取调查船，并在南海北部成功取样。样。2009年年勘测青藏高原五道沟永久冻土区、青海省祁连山南缘永久冻土带勘测青藏高原五道沟永久冻土区、青海省祁连山南缘永久冻土带远景资源量有远景资源量有350亿亿t油当量以上油当量以上2011年年在在“十二五十二五”能源规划中，可燃冰作为一种新型资源被纳入其中能源规划中，可燃冰作为一种新型资源被纳入其中结语 目前技术条件下开采成本过于高昂。从各国进行的试验性开采看，目前的开采方法要么技术复杂成本高昂，要么推广价值不大，不适合大规模作业。结语一方面，可燃冰有着其他传统能源无可比拟的开发优势，而另一方面，可燃冰的利用难度极大，不仅要求技术高，而且要方案完备，否则人类很可能搬起石头砸自己的脚，掉进大自然的圈套之中。结语结语
