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  • 可燃冰”是“天然气水合物”的同义词。

    天然气水合物

    天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate)是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。

    编辑摘要

    目录

    简介/天然气水合物 编辑

     天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate)因其

    天然气水合物天然气水合物(图中浅色条状物)的赋存状态
    外观象冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”。它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等)下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。它可用M·nH2O来表示,M代表水合物中的气体分子,n为水合指数(也就是水分子数)。组成天然气的成分如CH4C2H6C3H8C4H10等同系物以及CO2N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷,对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物(Methane Hydrate)。然气水合物又称“可燃冰”,是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质,外貌极像冰雪或固体酒精,遇火即可燃烧,具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点,是公认的地球上尚未开发的最大新型能源,被誉为21世纪最有希望的战略资源。研究结果表明,天然气水合物分布广泛,资源量巨大,是煤炭石油天然气全球资源总量的两倍,为世界各国争相研究、勘探的重要对象。

    分布/天然气水合物 编辑

    天然气水合物广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的

    天然气水合物南极巨大的冰川下蕴藏着丰富的“可燃冰”
    隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物一般形成和保存在永久冻土带,首先是格陵兰和南极地带巨厚的冰川覆盖层下,那里是世界能源库所在地。大约27%的陆地和90%多的海域都含有气水合物;陆地上的气水合物产在200~2000米深处,洋底之下沉积物中的气水合物埋深在500~800米处。许多行星都有天然气水合物。一些天文学家和行星科学家已经认识到在巨大的外层天体(如土星天王星)及其卫星中,天然气水合物是重要的化合物。这种化合物也很可能存在于包括哈雷彗星在内的彗星头部。所以,在未来勘探和开采条件允许的条件下,我们不仅可以向南北极冻土和深海要能源,还能向太空中的其他星体要能源。
    近年来,石油资源的日益短缺,油价的不断飙升,石油争夺战的白炽化和公开化,无一不增加了人们对未来能源世界的恐慌:有一天石油用完了,我们还能用什么?所以寻找和开发利用清洁、高效、潜力巨大的新能源,已经是包括中国在内的世界各国解决未来能源问题的主要出路。“谁掌握天然气水合物的开采技术,谁就可以执21世纪世界能源之牛耳。”可见,天然气水合物将成为本世纪的一种主要能源,是能源的一个新领域。2009年9月25日,国土资源部公布中国在青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获天然气水合物实物样品,并对样品进行了室内鉴定,获得一系列原始数据,这是中国继2007年5月在南海北部钻获天然气水合物之后的又一重大突破。中国高度重视陆域永久冻土区天然气水合物的调查与研究工作。中国是世界上第三冻土大国,冻土区总面积达215万平方公里,具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。据科学家初略估算,远景资源量至少有350亿吨油当量。 “首次在中国陆域发现天然气水合物,使中国成为世界上第一次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家,也是继加拿大1992年在北美麦肯齐三角洲、美国2007年在阿拉斯加北坡通过国家计划钻探发现天然气水合物之后,在陆域通过钻探获得天然气水合物样品的第三个国家。”这一重大突破,证明了中国冻土区存在丰富的天然气水合物资源,对认识天然气水合物成藏规律、寻找新能源具有重大意义,同时也再次证明了中国天然气水合物的调查与研究处于国际领先水平。 天然气水合物是“后石油时代”的重要替代能源。中国在冻土区发现这一潜在资源,必将极大地开拓人类寻找新资源的视野,为经济社会可持续发展提供新型能源。”

    蕴藏量/天然气水合物 编辑

    地球上的水合物蕴藏量十分丰富,大约相当于煤炭和常规石油、

    天然气水合物全球可燃冰分布
    天然气总量的3倍。那么,水合物藏的资源量到底有多少?目前世界上尚无法准确计算。原苏联科学家曾估计大陆上处于水合物状态的天然气资源达到100万亿立方米,而在水域则有15×10^15立方米。美国地质学家估算的现代天然气水合物的天然气总资源量为10^18立方米,大大超过了包括煤炭在内的所有已知可燃矿产储量。据28届国际地质大会的资料,天然气水合物的储量估计可能达到280万亿立方米。尽管上述说法不一,或者即使这些估计含有很大的水分,但与常规天然气气田的储量相比,气水合物中的潜在天然气资源量显然是极其巨大的。又因为在标准状况下,一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体,因而天然气水合物是未来一种重要的潜在资源。

    开发技术难关/天然气水合物 编辑

    既然世界上有这么丰富的后备资源供我们利用,是不是就可以高枕

    天然气水合物可燃冰开采方案
    无忧了呢?问题绝没有这么简单。首先是天然气水合物的勘探问题,尽管目前世界多个国家都在大量投资勘探气水合物,并且也使用了多种勘探技术,如地震地球物理探查、电磁探测、流体地球化学探查、海底微地貌勘测、海底视象探查、海底热流探查、海底地质取样、地热方法等,但这些技术手段都不够成熟,有待进一步探索和完善。譬如地震探测中与水合物有密切联系的“似海底反射层”(英文简称BSR)位置的精确确定以及水合物顶界面、游离气和水合物分界面、游离气底界面的标定等等都是亟待解决的难题。其次,天然气水合物的开采也是很大的难题。天然气水合物藏的开采原理是先将气水合物分解成气和水,然后再收集气。自从水合物被发现以来,只有原苏联的麦索亚哈气水合物藏进入了试验性工业开采。原苏联地质学家通过向水合物层底部加压输入甲醇来促进天然气生产,但是加注甲醇的方法无疑增加了投入。近来又出现了热水法开采水合物的想法。

    利与弊/天然气水合物 编辑

    即便目前的勘探开发技术是可行的,但是天然气水合物开发中大量的甲烷

    天然气水合物开采可燃冰时发生“井喷”
    将对环境带来什么样的影响,会产生何种地质灾害和气候变化都是我们要考虑的问题。天然气水合物决定着沉积物的物理特性,因此影响着海底的稳定性。油气生产引起的少许压力或温度变化(增高)就可能引起天然气水合物层的断裂,从而引起井喷海底塌陷沿岸滑坡。近年在墨西哥湾发生的一系列油气勘探事故,就可能是天然气水合物的离解而引起沉积物的移动,以及原本被天然气水合物封压在其下层的气体的大量释放而造成的。此前世界新闻媒介也曾报导过百慕大三角与天然气水合物有联系的消息,称百慕大三角是野生生物繁殖的热带洋区,故而存在大量的气水合物,由于特殊的封存环境,水合物在该环境中极不稳定,有时可能发生爆炸般的分解,轮船、飞机、军舰陷入这种环境会迅速沉入洋底,甲烷云刹那间可杀死一切有生命的东西。
    人们对开发天然气水合物可能造成的环境影响的另一个关注点是其对气候的影响。尽管目前大气中甲烷的含量还很少,但它的温室效应比二氧化碳要大得多。开采天然气水合物将有大量的甲烷气体向大气中释放,这将对气候产生极大的影响,极有可能加剧全球变暖的趋势。

    参考文献/天然气水合物 编辑

    [1]、英文维基百科
    [2]、Britannica Encyclopedia
    [3]、《前行的动力来自于哪里——能源的开发与利用》 作者:周万程 出版时间:2007年6月 光明日报出版社

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