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全面认识“双面可燃冰“——未来能源之星
发布时间:2016-12-13阅读:354

导语:可燃冰也许就是百慕大不断沉船与飞机失事的的罪魁祸首,但也是可以倚重的未来能源。


在浩瀚的大西洋,有一处被称为“百慕大三角”的海域,自1945年以来,有数以百计的飞机船只在这里神秘消失、石沉大海……

慕大群岛、波多黎各和美国佛罗里达州之间神秘的三角地带

近期有科学家从可燃冰“分解”的角度解释了百慕大三角之谜:海底猛烈的地震活动“翻”出了深埋的可燃冰,压力减小,可燃冰迅速气化,气流上升导致海水密度降低,浮力减弱,过往的船只瞬间被海水吞没;飞机经过,发动机产生的火花导致天然气爆炸、机毁人亡。

慕大海底的可燃冰

可燃冰也许就是百慕大的神秘“杀手”,但人类看重它清洁、高效的特点,认为它就是可以倚重的未来能源。耳熟能详的可燃冰,你是否真的了解?今天让我们共同走进可燃冰的世界。

背景知识

一什么是可燃冰?

可燃冰,即天然气水合物(NaturalGasHydrate),水和天然气在一定条件下形成的结晶化合物,其外观像冰,但遇火可以燃烧。

可燃冰分解会吸热,燃烧产生水


二可燃冰的形成和结构

海底的动植物残骸被细菌分解释放出天然气(以甲烷为主);板块运动导致地壳深部的天然气上涌,在高压低温的海底环境下,与水结合,形成了可燃冰。


成可燃冰的三个必要条件:低温,0~4℃;高压,30个大气压(0℃);甲烷遇水

甲烷气体分子被包围在水分子搭建的“笼子”中形成可燃冰。


笼状多面体格架:mCH(2m+2)∙nH2O,m表示水合物中的气体分子,n为水合物指数

这些“笼子”结构不同,形态各异,总体而言可以分为三类:Ⅰ型(气体为甲烷、CO2等)、Ⅱ型(丙烷、异丁烷等)和H型(H2、丁烷等)。


可燃冰在哪里?

全球大约27%的陆地和30%的海底具备形成天然气水合物的地质条件(海底、海岛斜坡带、大陆与海洋边缘带、极地大陆架及陆地冻土带)。可燃冰能量密度高、环保无污染,前景被广泛看好。


海底以甲烷气体为主,陆地永冻区以乙烷和其他烃类为主


世界可燃冰分布图(红点表示已探明产地,黄点表示推测产地)



在天王星、土星及哈雷彗星等星球上也有可燃冰的存在

保守估计,全球海洋中可燃冰储藏的碳含量约为1.2万亿吨;而陆地上已探明储量约有0.5万亿吨,相当于所有探明化石能源碳总和的2倍。什么概念?足够人类使用1000年!(⊙o⊙)…



二能量密度高

1立方米可燃冰能释放160-180立方米的天然气,也就是1立方米就可以满足3口之家半年的天然气使用需求。


三 环保无污染

可燃冰燃烧后基本没有污染物质,是一种更为清洁的能源。

此外,可燃冰还具有便于储存运输,可迅速再生等优点,被誉为“上帝带给人类的礼物”。

可燃冰是好东西,但对于可燃冰的开发,科学家们还是持有种种顾虑。因为可燃冰的开采过程很容易改变其赖以赋存的低温高压条件,导致其分解。如果在开发中不能有效控制温压条件和后续气体采集,就会给环境带来一系列问题。

一温室效应

可燃冰的主要成分是甲烷,而甲烷是一种强效的温室气体,其温室效应是二氧化碳的10倍,全球海底可燃冰中甲烷的总量约为大气中的3000倍。人为的开采和自然扰动,都极可能造成甲烷气体逸散,后果难以想象。



然气逸散将导致海水缺氧,使得海洋生物遭受毁灭性打击

二海底滑坡

开采可燃冰的过程会打破地层原有的应力平衡状态,引发海底滑坡、地震等事件,甚至还会导致海水汽化和海啸。


可燃冰是一把双刃剑,只有具备高超的技艺才有可能驾驭它,长期以来世界各国投入大量资金进行相关技术的研发

可燃冰勘探

一地球物理勘探法

地震勘探技术被广泛应用于识别油气藏位置,对于可燃冰勘探也同样适用,其本质是发现BSR(海底模拟反射层),进而确定大面积分布的可燃冰矿藏。

地震勘探技术详见石油课堂012期文章:你所不知道的石油勘探“黑”科技

稳定的天然气水合物层具有较高的纵波速度,而下方可能存在的游离气体则具有较低的纵波速度和泊松比,可利用这一特殊物理参数确定可燃冰的分布范围,半定量计算其储量。



二地球化学勘探法

地化勘探法主要利用可燃冰极易随温度、压力的变化而变化,在海底浅部沉积物中形成特定的化学异常,探测这些异常就可以获得天然气水合物可能存在的位置。

三海洋可控源电磁技术

海洋可控源电磁技术是一种通过在近海底或海底人工激发并接收电磁场信号,测量海底地层电阻率的方法。利用可燃冰电阻率偏高这一特点,可以测得可燃冰的埋藏范围、深度和厚度。

此外,还可以利用矿物学、遥感卫星以及各种新型技术手段来判断可燃冰储层位置,准确识别储层位置是油气藏开发的前提条件。

可燃冰的开采方式

目前,可燃冰的开采方式尚处于试验阶段。具体可分为两类:一是与传统油气开采方式相结合,通过注热、降压、注化学药剂以及注二氧化碳等方式改变可燃冰的赋存条件,使其在海底分解,采集生成的气体。

一传统方式

1. 加热法加热法又称热激发法,是将蒸汽、热水或表层常温海水泵入地层,利用电磁或微波加热,促使地层温度上升,水合物分解