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1、可燃冰的开发利用及前景引言 可燃冰学名天然气水合物,主要成分是甲烷, 又称气冰或固体瓦斯,是一种白色或浅灰色结晶。可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古老的海底地壳会下沉到地球内部，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在深海压力下，天然气与海水产生化学作用，就会形成水合物。作为燃料能源,可燃冰清洁无污染,燃烧放热量大, 1立方米可燃冰可释放出160180立方米的天然气，其能量密度是煤的10倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气。可燃冰分布广储量大,可作为石油及天然气等的替代能源。可燃冰分子中,甲烷分子与水分子间通过范德瓦耳斯力形成稳定结构在点燃条件下甲烷分子被释放
2、。它是甲烷和水在海底高压低温下形成的白色固体燃料，可以被直接点燃。 随着现代社会的飞速发展，石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。比如经常爆发战争的中东国家，大多是为了争夺石油资源战争不断。而可燃
3、冰是二十一世纪公认的替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨大。 由于石油和天然气逐渐枯竭，全世界对煤炭资源的需求量将提高30%。按今天的估测看，世界煤炭能源将在155年内全部枯竭。我国煤炭储量居世界第三位，中国煤的探明储量在2008年已接近16000亿吨。但如果以人均占有量来计算，却只接近于世界平均水平，相当于煤炭资源中等的国家。沙特阿拉伯阿美石油公司首席执行官阿卜杜拉朱马表明，全球可开采原油储量约为万亿桶，目前只开采了万亿桶，不到总储量的，以目前开采速度，全球的原油储量还可以开采100多年。目前世界已探明能源储量和可开采的年限，分别是石油储量10195亿桶，可供开采40余年，高成本油田也只能开采
4、240年；煤炭埋藏量10316亿吨，可开采230年。200多年后，煤、油将被开采殆尽！故而，我认为，从资料显示原油煤炭可维持使用的年限为200年左右，石油可维持使用的年限则更短。所以尽早找到能够替代的能源成为全世界各个国家重点关注和发展的对象。 为了避免上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将注意力转向海底可燃冰等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。目前国内外热情研究的可燃冰的开发利用，就是此类能源中介应用的典型代表。可燃冰全球远景总资源量约10万亿t油当量,相当于全球已知煤
5、、石油和天然气储量的2倍,可供人类使用6.4万年。可燃冰海底分布相当于4000万平方公里,足够人类使用1000年。 可燃冰主要分布在北半球的东、西太平洋和大西洋西部边缘(水深3004000m)海底处及其下约650m沉积层内,以及大洋水深100250m以下的极地海陆架和高纬度陆地永久冻土区。 20世纪后期,发达国家加快了勘探和研究开发。目前全世界确认了200多处可燃冰成矿区。1995年美国在东部布莱克海台发现储量180亿t油当量,可供使用105年。2009年,在墨西哥湾中部的WalkerRidge、GreenCanyon地区发现天然气水合物砂岩储集层。2008年,英国挪威斯瓦尔巴群岛西部海床、俄
6、罗斯西伯利亚沿海大陆架底部都有水合物融气化现象。日本已圈定12块矿区,钻了7口探井。其中静冈县御前崎岖近海约7.4亿m3 ,可供全国使用140年,在南海海槽的深海沟又发现可燃冰矿藏,2009年4月成立天然气水合物实验室。韩国于2007年6月在其东海海底发现近6亿t油当量可燃冰,并进行了取样。印度投入5600万美元于2005年在印度洋成功取样,在克里希纳戈达瓦里海底盆地勘测到储量巨大的天然气水合物资源。 节约和替代燃料油是解决我国石油资源短缺，缓解石油供需矛盾，保障国家经济安全、促进经济社会可持续发展的重大战略措施。“九五”期间，我国石油开发和生产严重滞后与消费增长，供需矛盾日益突出，进口量大幅
7、度上升。随着工业化进程的加快和汽车保有量的增加，我国未来石油需求将呈强劲增长态势，供需缺口较大。如不采取积极有效的措施，我国对国际石油市场的依存度将越来越高。目前，我国每年消费燃料油4000万吨左右，相当于原油产量的1/4。因此，节约和替代燃料油，是缓解石油供需矛盾的重大战略措施之一。 作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的l/10，仅次于美国，居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，发展经济与环境污染的矛盾比较突出。近年来能源安全问题也日益成为国家生活乃至全社会关注的焦点，日益成为中国战略安
8、全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。上个世纪90年代以来，中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。自1993年起，中国由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题。 中国着手天然气水合物勘察研究较发达国家晚了近20年, 目前仍有5 7年的技术差距。1999年开始, 根据可燃冰形成的温压条件、甲烷气源条件、构造和沉积条件, 中国对可燃冰进行了调查和研究。2008年中国专家预测, 可燃冰远景资源量2000亿t油当量以上
9、。其中南海海域储量约700亿t油当量, 青藏高原和黑龙江省冻土区储量约为1400多亿t油当量。1999年南海首次发现了天然气水合物存在标志。2002年勘测南海储量相当于700亿t油当量,在西沙海槽圈出天然气水合物矿区。2004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现430万平方公里的“九龙甲烷礁”。2005年成功研制可燃冰开采模拟系统。2006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域天然气水合物发育区。2007年开发了新型可燃冰组合抑制剂，加速了开采研究进度；可燃冰钻探取心项目启动；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冰样品。
10、2008年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“海洋六号”调查船,并在南海北部成功取样。2009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远景资源量有350亿t油当量以上。世界上其他地方的储量也尤为可观，如果能得到合理的开发利用，地球在未来的百年里能够很好的缓解能源短缺给世界各国带来的危机，并未更加优质的新型能源的开发提供足够的研究时间 目前中国从事可燃冰研发单位主要有中国海洋石油总公司、石油大学、中科院广州天然气水合物研究中心、青岛能源所和北京地质地球物理研究所等。主要勘探方法有地震勘探法、地球化学法及地质勘探法,勘探方法日趋成熟。 主要
11、开采方法有3种:一是热激化法,即利用可燃冰加热时分解出甲烷气体的原理。二是降压法,专家提出将核废料埋入地底,利用核辐射效应使其分解出甲烷气体。三是注入剂法,向可燃冰层注入盐水、甲醇、乙醇等,破坏原平衡促使其分解。新型方法有二氧化碳置换开采法和固体开采法。二氧化碳置换法能把大量CO2送入深海,有助于减缓全球气候变暖。国外学者们专门采用数值方法研究CO2地质封存技术,辅助分析可燃冰的动力学特性、稳定性等,并对该方法的使用地域性进行了分析。 目前开采方法技术复杂,速度慢,费用高,而且海洋中水合物的压力较高,实现管道合理布设、天然气的高效收集较困难。开采过程中保证海底稳定、使甲烷气体不泄露是关键,日本
12、对此提出了“分子控制”方案,美国在2005年成功模拟生产海底可燃冰,目前各国尚无成熟的大规模商业开采方法。中国从1993 年开始变为原油进口国, 预计2020年原油进口将达2亿,t 因此开发可燃冰迫在眉睫。目前已有30多个国家和地区正在勘测和试开采, 预计2015年以后部分地区可能实现大规模的商业开采。中国可燃冰储量巨大, 尽早实现其储量勘察及商业开采对于缓解能源危机具有重要意义。 巨大经济社会效益和严重的资源短缺激发人们对可燃冰的强烈征服渴望, 但开采输送设备投入资金是巨大的, 目前中国南海开采费用达200美元/m3, 折合成天然气达1美元/m3, 而天然气本身开采只有1元/m3, 因此计划
13、由政府、企业及科研单位联合开发。专家建议先到青藏高原冻土区试验开采, 青海省木里地区可燃冰冻土层80-120m,埋藏冰段130-300m, 资源储量大, 开采技术难度及成本会较低。 专家提醒，青藏高原开采需要考虑其对周围环境影响。可燃冰是一种逸散气体，因此，开采时最易泄露，如果控制不住，极易造成“井喷”。大量可燃冰排除后会造成强烈的温室效应，可燃冰中的甲烷温室效应为二氧化碳的13倍，全球海底可燃冰中的甲烷总量为地球大气中甲烷总量的3000倍。若不慎让海底甲烷气逃逸到大气中，将产生无法想象的后果：一方面加剧全球气候变暖，另一方面对海洋本身也有极大地危害，可能造成大陆架边缘的动荡，甚至导致灾难性海
14、啸，同时也会危及海底油气管线、水下电缆等设施。在5500万年前，有过一次海底可燃冰大量释放过程，结果全球急剧变热，海底生物大灭绝；百慕大三角之所以成为“死亡三角区”，有一种解释就是那里有大量可燃冰的释放。有学者认为，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10-20倍。如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。而“可燃冰”矿藏哪怕受到最小的破坏，甚至是自然的破坏，都足以导致甲烷气的大量散失。而这种气体进入大气，无疑会增加温室效应，进而使地球升温更快。 可见，“可燃冰”带给人类的不仅是新的希望，同样也有新的困难，短时期内，可燃冰成为新能源只是人类的一个
15、希望。但从长期来看，由于化石能源的日益枯竭，对可燃冰的开发利用势在必行。如果能尽早解决上述种种问题，将可燃冰投入商用，必将促进能源产业的新一轮发展，并带动相关行业技术进步。对于我国来讲，加快对可燃冰的研发，也是摆脱过高的能源对外依存度，建立正能源安全战略的可行之举。可燃冰作为一种清洁高效、潜力巨大的新能源，将成为继石油、煤炭、天然气之后的一种主要能源。面对能源短缺和可燃冰资源可观前景,亚洲国家正积极勘测及研究开发技术,欧美等国主要从注重保护环境出发研究开采技术。在国际上要加强交流,分享国际经验。面对发达国家把可燃冰技术列为高度机密,拒绝与别国分享的状况下,中国要坚持全面创新、努力实现自强,以保
16、持在未来能源格局中的地位。亲爱的用户：烟雨江南，画屏如展。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，感谢你的阅读。1、最困难的事就是认识自己。20.7.57.5.202013:4613:46:297月-2013:462、自知之明是最难得的知识。二二二二年七月五日2020年7月5日星期日3、越是无能的人，越喜欢挑剔别人。13:467.5.202013:467.5.202013:4613:46:297.5.202013:467.5.20204、与肝胆人共事，无字句处读书。7.5.20207.5.202013:4613:4613:46:2913:46:295、三军可夺帅也。星期日, 七月 5, 2020七月 20星期日, 七月 5, 20207/5/20206、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵
