可燃冰

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2017年5月,几个大国都发出了有关可燃冰的消息。中国18日宣布在南海试采可燃冰成功。此前,美国于12日宣布正在墨西哥湾开展可燃冰钻探研究,日本也于4日宣布从近海可燃冰中提取出了甲烷。此前包括俄罗斯、加拿大、印度等国家已经加入了这个开采行列。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/noimg/d7e78e9a-ab48-497d-af9c-7a47147be596.jpg" title=" 1.jpg" style=" width: 606px height: 82px " width=" 606" vspace=" 0" hspace=" 0" border=" 0" height=" 82" / /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 可燃冰的优点 /strong /span /p p 　　什么是可燃冰?中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员袁岚峰介绍,可燃冰的结构是甲烷为主的有机分子被包在水分子组成的“笼子”里,由于甲烷是天然气的主要成分,所以其学名是天然气水合物。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/d6819cd3-6d4f-44db-b5b5-e27a4d9b3142.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 可燃冰的结构 /strong br/ /p p 　　它之所以被称作“可燃冰”,一方面是因为既含水又呈固体,看来像冰,另一方面,甲烷与水分子结合很弱,外界稍加扰动就可以让其分离出来,很容易点燃。 /p p 　　甲烷是清洁燃料,燃烧后只生成二氧化碳和水,如果替代煤炭,将有助于解决空气污染问题。 /p p 　　可燃冰储量巨大,广泛分布于全球大洋海底、陆地冻土层和极地之下。有专家估计,其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍。因此,可燃冰是一种有重大战略意义的未来能源。 /p p 　　“目前全球生产模式主要依靠的传统化石能源总会耗尽,而可燃冰可能大大延长这个时间,为人类开发新能源提供缓冲。”袁岚峰说。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 大国竞相探索 /span /strong /p p 　　可燃冰的优点吸引了全球大国竞相研究开采手段。 /p p 　　美国能源部下属的国家能源技术实验室12日宣布,正与得克萨斯大学奥斯汀分校等机构合作,于5月在墨西哥湾深水区开展可燃冰开采研究,11日已经开始了一次钻探。 /p p 　　美国十分重视可燃冰研究,2000年曾通过《天然气水合物研究与开发法案》。此后美国能源部多次拨款支持可燃冰研究,最近一次是在2016年9月,宣布投入380万美元支持6个新的可燃冰研究项目。开展本次钻探的得克萨斯大学奥斯汀分校就是受支持的项目方之一。 /p p 　　日本经济产业省资源能源厅4日宣布,日本石油天然气金属矿物资源机构成功从日本近海海底埋藏的可燃冰中提取出甲烷。此次试验开采海域位于爱知县和三重县附近的太平洋近海,估计该海域拥有的可燃冰储量达1.1万亿立方米,是日本天然气年消费量的约10倍。 /p p 　　这是日本第二次开采可燃冰。2013年,日本尝试过开采海底可燃冰并提取了甲烷,但由于海底砂流入开采井,试验仅6天就被迫中断。本次试验持续12天后也因出砂问题中断,未能完成原计划连续三四周稳定生产的目标,12天产气量只有3.5万立方米。 /p p 　　《日本经济新闻》19日说,日本希望在21世纪20年代开始可燃冰商业化项目,但现在看来还需要时间研发相应技术。日本资源能源厅石油天然气课长定光裕树表示,由于日本开采试验没有达到目标,可能不得不调整商业化的时间。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 特殊国情加大开采难度 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 　　 /strong span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 我国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及被冻土带，根据粗略估算，其资源量分别为64.97*10 sup 12 /sup m sup 3 /sup 、3.38*10 sup 12 /sup m sup 3 /sup 、12.5*10 sup 12 /sup m sup 3 /sup 、2.8*10 sup 12 /sup m sup 3 /sup 。其中南海北部陆破的可燃冰资源量达185亿吨油当量，相当于南海深水勘探已探明的油气地质储备的6倍，达到我国陆上石油总量的50%。此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积5242平方千米，其资源估算达到4.1万亿立方米。而且在我国东海和台湾省海域也存在大量可燃冰。经过海内外专家学者多年探测研究证实中国台湾省西南面积约77000平方千米的海域蕴藏着极为丰富的可燃冰球。据科学家估算，远景资源至少有350亿吨油当量。并且已在南海北部神狐海域和青海省祁连山永久冻土带取得了可燃冰实物样品。 /span /span /p p 　　中国此次试采可燃冰成功,也是世界首次成功实现资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。截至18日,本次试采连续产气超过一周,最日高产量3.5万立方米,累计产气12万立方米。 /p p 　　但是可燃冰要商业化还有许多障碍,比如降低开采成本、降低环境影响等。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 现阶段的开采技术 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/5b267c40-309e-4c34-945f-fd962351f0ab.jpg" title=" 2.jpg" style=" width: 496px height: 433px " width=" 496" vspace=" 0" hspace=" 0" border=" 0" height=" 433" / /p p style=" text-align: center " strong 降压法开采原理 /strong br/ /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　 span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 降压法是通过降低压力而使天然气水合物稳定的相平衡曲线移动，从而达到促使水合物分解的目的。一般是在水合物层之下的游离气聚集层中降低天然气压力或形成一个天然气空腔(可由热激发或化学试剂作用人为形成)，使与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水。在该方法中，由于没有额外的热量注人水合物开采层，分解所吸收的热量必须由周围物质提供，但是当水合物分解吸收的热量达到一定程度，水合物周围环境温度降低会抑制水合物的进一步分解研究表明，这种方法在气体全面分解过程中有利于控制开采气体的流量，适合于那些储藏中存在大量自由气体的水合物储层，是现有水合物开采技术中经济前景比较好的开采技术。 br/ /span /span /p p br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/8c1160ce-86a8-4c95-b3eb-4b67c33ba6f1.jpg" title=" 3.jpg" style=" width: 493px height: 330px " width=" 493" vspace=" 0" hspace=" 0" border=" 0" height=" 330" / /p p style=" text-align: center " strong 综合法开采原理 /strong /p p 　　综合法是综合利用降压法和热开采技术的优点对天然气水合物进行有效开采。其具体方法是先用热激法分解天然气水合物，后用降压法提取游离气体。目前，这种方法已得到了人们的广泛推祟，已投产的俄罗斯Messoyakha气田和加拿大Mackensie气田均以该法为主要开采技术，其技术在国内具有良好的应用前景。 br/ /p p style=" line-height: 16px " img src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif" / a href=" http://img1.17img.cn/17img/files/201705/ueattachment/af556450-90e6-48f0-93cf-1eeee0ed2983.pdf" 新型洁净能源可燃冰的研究发展.pdf /a /p

可燃冰 　　近日，青藏高原发现“可燃冰”的消息备受各方关注。这种“冰与火”奇妙结合的新型能源，是如何被发现的?为何在海拔高、自然环境严酷的青藏高原得以发现?它的发现经历了怎样的艰辛和曲折?又将带给人们怎样的希望和梦想?记者对此进行了深入的采访。 　　能源危机下的“新希望” 　　2009年6月，在海拔4000多米的祁连山南缘，一簇火苗的燃烧，成为一个足以令亿万国人为之沸腾的消息：地质工作者在此成功钻获“可燃冰”样品，我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现“可燃冰”的国家。 　　“可燃冰”，又叫“可燃水”、“气冰”、“固体瓦斯”，学名叫天然气水合物。它外表像冰，却遇火即燃，比人们平时使用的天然气更为纯净，使用方便、清洁无污染，是一种名副其实的绿色能源，全球公认的尚未开发的最大新型能源。 　　“可燃冰”在世界范围内分布广，资源量大。据科学家预测，“可燃冰”储量是现有天然气、煤炭、石油全球储量的两倍，是常规天然气的50倍。有科学家估计，海底“可燃冰”的储量够人类使用1000年。 　　据推算，目前已经发现的石油储备量还可用40年，天然气还可用70年，煤炭还可用190年，也正是如此，“后石油时代”用什么作为能源成了各国致力研究和勘探的问题。“可燃冰”的发现让陷入能源危机的人类看到了希望。 　　早在19世纪30年代，“可燃冰”即进入人类视野。1965年，苏联首次在西西伯利亚永久冻土带发现“可燃冰”矿藏，并引起多国科学家关注。率先开始勘测研究的是日本，如今，已拥有7口钻井，属于领先水平。美国则从2000年起将“可燃冰”作为政府项目，与各大学和私营公司合作，进行勘测和实地研究。据称到目前为止，美国政府已花费超过1500万美元。另外，加拿大、印度、韩国、挪威等国也纷纷开始投入勘探项目。 　　目前，世界上已经有30多个国家和地区开展“可燃冰”的研究勘探。我国于2002年同时启动海域和陆域“可燃冰”的研究和勘探，于2007年在南海发现了“可燃冰”。 　　据介绍，我国“可燃冰”的资源潜力为803.44亿吨油当量，仅占全球资源量的0.4%。接近于我国常规石油资源量，约是我国常规天然气的2倍。 　　“不放过任何一个地质信息” 　　事实上，“可燃冰”在我国陆域的“现身”可以追溯到40多年前，但由于种种原因，这种神奇能源在过去很长时间里与人们擦肩而过。 　　青海省木里地区地势高耸，群山连绵。这里海拔4100米左右，高寒缺氧、气候恶劣，然而却蕴藏着丰富的煤炭资源。据了解，有多家地勘单位自上世纪60年代以来在这一带冻土区从事勘查时，就多次发现不明气体，但均未做进一步研究。 　　据“可燃冰”项目负责人之一——中国煤炭地质总局青海煤炭地质105队队长、总工程师、教授级高工文怀军介绍，这一带“可燃冰”的发现最早可以追溯到2004年。这年11月，105队在这里进行煤炭勘查时，钻孔内开始涌出不明气体，点火燃烧，由于气体涌出量很大，影响到钻探施工，迫使这个钻孔因未见到可采煤层而报废。 　　但是地质人员并没有放过这一现象，那一瞬间，“可燃冰”这一名词在他们脑海中如灵光闪过。他们采集了这种气体进行分析，对涌气的孔段做了详实的记录，积累了可靠的原始地质资料。 　　地质工作者思考的是：这种气体和过去多次遇到的煤层气是否一样?抑或，它是一种新的尚不了解的物质?或者，它就是传说中的“可燃冰”?!他们期待着再次与这种神秘气体的相遇。 　　2006年5月，105队再次在这一地区进行煤炭勘查，又发现类似不明气体。地质人员细心观察发现，这种气体的涌出孔段不在煤层中，可以确定不是煤层气。那么它是什么呢?他们采样化验发现，这次发现气体的成分与前次大致接近。 　　之后，105队请中国地质科学院勘探技术研究所张永勤、中国科学院矿产资源研究所祝有海等权威专家就上述情况进行了交流、探讨，大家一致认为，该地区可能存在“可燃冰”。 　　2008年开始，105队与中国地质科学院资源所、勘探所共同合作开展《青藏高原冻土带天然气水合物调查评价》项目。11月5日，首次发现含天然气水合物岩心段，这一成果得到了国内外专家的学术认定。 　　在此基础上，国土资源部2009年又部署了一批钻探实验井，6月再次钻获“可燃冰”实物样品，经当今世界上最先进的激光拉曼光谱仪检测，显示出标准的“可燃冰”特征光谱曲线。此后施工中均发现“可燃冰”。 　　从2004年发现疑似“可燃冰”，到2006年基本确定“可燃冰”的存在，再通过2008—2009年的工作，经钻探取得样品，通过测试证实了在高海拔冻土区存在“可燃冰”的事实。 　　文怀军分析说：木里地区“可燃冰”是煤层气的水合物。其成矿机理大致是：煤层气向上溢散，而上面有冻土层的覆盖，在高压、低温的条件下二者形成“可燃冰”。它的成分除了甲烷，还有少量乙烷、丙烷等气体，是一种“新型可燃冰”，非常值得研究。 　　“可燃冰”在青海的发现，为我国增加了一个重要的新矿种，对我国战略能源意义重大。更有专家认为，“可燃冰”的发现可媲美当年发现大庆油田。 　　国土资源部总工程师张洪涛初略估算，我国陆域“可燃冰”远景资源量至少有350亿吨油当量，可供中国使用近90年，而青海省的储量约占其中的1/4。 　　克服高原极端天气条件 　　“在一定意义上，正是每一个地质工作人员在每一次的勘查中都坚持了‘对任何地质信息不放过’的认真工作态度，为‘可燃冰’发现奠定了基础。这一点来说，‘105队’木里项目组全体地质工作人员功不可没。” 　　文怀军感慨地说：“‘可燃冰’项目之所以能取得重大突破，不仅是各级领导、各个部门关心支持的结果，更是项目组成员及各协作单位团结拼搏、共同努力的结果，是集体智慧的结晶。” 　　自2003年以来，105队一直奋战在木里地区，克服了高寒缺氧、气候条件极端恶劣且装备落后、缺少后勤保障、生产条件差的不利因素。白天在风雪交加中紧张的卸车、立塔，晚间围着火炉卧雪观天，苦等黎明，头痛、胸闷、气短、腿肿各种高山反应对他们已成家常便饭…… 　　凭着战胜一切困难的信心和勇气，这些高原地勘人不仅战胜了自然，也战胜了自我，被誉为“特别能吃苦、特别能战斗，特别能团结、特别能忍耐、特别能奉献”的“高原铁军”。 　　说起这个，105队的当家人——队长文怀军有一肚子的苦水：“七八月都下雪，把帐篷都压塌了。”但就是在这样艰苦的生产、生活条件下，来自各地的科学家、专业技术人员和施工人员，齐心协力、不辱使命，用“小米加步枪”的干法，仅用较少的资金投入，成功实现了我国陆域“可燃冰”的重大发现，是一个典型的投入少、产出大的项目。 　　据了解，105队1950年建队，1965年从吉林省成建制调入青海。他们提交的各类煤炭资源储量高达38亿吨，占青海已探明储量的74%。长期的地质工作，使他们积累了大量的基础地质资料，掌握了该地区的地层沉积和构造规律，同时培养了一批具有专业水平的各类技术人员，为“可燃冰”的重大发现提供了技术资料和队伍等多方面的保障。 　　青藏高原蕴藏神奇宝藏 　　青海之所以成为我国陆域“可燃冰”的首个“现身地”，与这里独特的地理地貌环境有密切关系。 　　首先，青海有着面积广、厚度较大的冻土带资源，为“可燃冰”的存在提供了地质条件。 　　其次，青海木里有着丰富的煤炭资源，为“可燃冰”的形成提供了可能的资源条件。 　　第三，青海木里的交通条件和后勤保障措施是我国大面积冻土带地区中条件较好的，这为“可燃冰”发现提供了有力支持。 　　文怀军说，青海木里煤田含“可燃冰”岩层段埋藏浅，只有130-300多米，这为“可燃冰”开采带来很大有利条件。并且这里的冻土层较薄，只有80-120米，也为将来的工程和科研带来极大便利。“‘可燃冰’的开发有望在这里取得突破。” 　　“不过，这将是一个比较漫长的过程。”文怀军说，因为“可燃冰”开采面临的环保问题较为严峻，需要研究探索如何既能开发利用，又不伤害环境。特别是在生态脆弱的青藏高原。 　　神奇的大自然，蕴藏着奥秘无限，等待着人类的科学探索。探索无限，人类的希望也无限。

近日，青岛海洋地质研究所天然气水合物模拟实验室在青岛蓝色硅谷核心区鳌山卫工程选址地块开工建设。作为蓝色硅谷核心区建设的重点项目，该实验室包括天然气水合物(俗称&ldquo 可燃冰&rdquo )勘探模拟实验室和天然气水合物开发利用实验室，一期占地面积20亩，建筑面积5037平方米，将打造具有世界级水平的天然气水合物实验室，为我国战略新能源的进一步勘察和开发提供有力保障。 　　在天然气水合物模拟实验室建成使用之后，青岛海洋地质研究所也将随之由青岛市市南区福州路迁至蓝色硅谷。作为国内权威的天然气水合物模拟试验中心，该实验室的&ldquo 绝活&rdquo 就是检测钻探样品是否为&ldquo 可燃冰&rdquo 并确定其分子结构，并解决&ldquo 可燃冰&rdquo 勘探开发关键技术和相关理论。 　　作为调查、研究、开发新能源的大本营，天然气水合物模拟实验室的搬迁将进一步提升我国在&ldquo 可燃冰&rdquo 研究领域的整体实力，为跻身国际&ldquo 可燃冰&rdquo 研究先进行列争取话语权。&ldquo 随着实验室面积的不断扩大，&lsquo 可燃冰&rsquo 的研究进程也会随之加快，在物理特性等基础研究的基础上，加快实地开采实验进程，直接为国家资源战略安全提供实验技术服务。&rdquo 青岛海洋地质研究所东部基地建设办公室主任鲁静说，&ldquo 同时还有助于&lsquo 筑巢引凤&rsquo ，吸引更多人才入驻，争取5年~10年内发展一支人员精干、装备精良的具有较高水平和国际影响力的科研队伍，从而跻身国际天然气水合物领域的先进行列，为青岛蓝色经济发展带来更大的推动力量。&rdquo