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1、2019年6月20日星期四,第十章 可燃冰,2019年6月20日星期四,第一节 可燃冰的形成,一、可燃冰的概念,可燃冰（又称天然气水合物）是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形晶莹剔透，与冰相似。因其外貌极像冰雪或固体酒精而且遇火即可燃烧，所以又被称为“固体瓦斯”和“气冰”。,2019年6月20日星期四,燃烧的可燃冰,可燃冰结晶体,2019年6月20日星期四,二、可燃冰的形成,可燃冰是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像冰。,可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力作用下结晶形成
2、的。可燃冰的形成有三个基本条件，缺一不可。即温度、压力和气源。,2019年6月20日星期四,首先: 可燃冰形成的温度在0-20之间，超过20便会分解。海底温度一般保持在24左右，为可燃冰的形成提供了温度条件； 其次: 可燃冰在0时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，为可燃冰的形成提供了压力条件， 最后: 海底沉淀的有机物中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。,2019年6月20日星期四,三、可燃冰的性质,从物理性质来看: 可燃冰的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。 从化学结构来看: 可燃冰是由水分子搭成像笼子一样的多面体格架，以
3、甲烷为主的气体分子被包含在笼子格架中。不同的温压条件，可燃冰具有不同的多面体格架。,2019年6月20日星期四,四、可燃冰的有效利用,可燃冰开的发利用有着灿烂前景，但是可燃冰的开发利用难度极大。 可燃冰的主要成分为甲烷（80）和水（20），在低温和高压的共同作用下，甲烷与水结晶形成固态的“冰”球。如果这种冰球被从海底提升到海面，在常温和常压环境下极易分解，冰球砰然而逝，留下一摊水，甲烷气体则悄然溜掉。甲烷是一种已知的反应快速、影响明显的温室气体，所产生的温室效应要比二氧化碳大得多。,2019年6月20日星期四,中国、美国、加拿大、印度、韩国、挪威和日本已开始各自的可燃冰研究计划。 日本于201
4、2年2月启动可燃冰钻探试验作业， 2013年日本将通过海洋研究开发机构的海底勘探船“地球”号，在水深约1300米地层内进行可燃冰分解作业。 美国近年也急起直追，2012年初，美国能源部在阿拉斯加的可燃冰研究取得了积极成果。 2012年10月美国能源部宣布，将斥资600万美元投入到可燃冰的研究项目，重点评估在深海和极地区域的可燃冰资源，希望在2015年在海床或永久冻土带进行商业开采。,2019年6月20日星期四,第二节 可燃冰的分布,科学家的评价结果表明，仅在海底区域，可燃冰的分布面积就达4000万平方公里，占地球海洋总面积的1/4。2012年，全球总共有116处地方发现了可燃冰，预计全球海域的
5、可燃冰资源相当于全球690亿油当量，其中南海占大部分。 已发现的主要存在于北极地区的永久冻土区和世界范围内的海底、陆坡、陆基及海沟中。大多数人认为贮存在可燃冰天然气水合物中的碳至少有11013t，约是已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然气）中碳含量总和的2倍。,2019年6月20日星期四,我国2004年发现疑似“可燃冰”，2011年，我国正式启动了可燃冰的专项研究， 2013年有望再度打钻取样。 据中国地质科学院矿产资源研究所最新调查结果显示，通过南海北部海域的钻探，有三个站位发现可燃冰。可燃冰附存于纹层状粉砂黏土沉积物中，饱和度最高达40%，甲烷含量大于99%。据初步估计，南海可燃冰资源
6、量相当于650亿吨石油，够我国使用130年。这预示着南海可燃冰开发的光明远景。,2019年6月20日星期四,第三节 可燃冰的开采,开采可燃冰的方法有四种,1、热激开采法,直接对可燃冰进行加热，使可燃冰的温度超过其平衡温度，从而促使可燃冰分解为水与天然气的开采方法。 这种方法至今尚未很好地解决热利用效率较低的问题，而且只能进行局部加热，因此该方法尚有待进一步完善。,2019年6月20日星期四,2、减压开采法,是一种通过降低压力促使可燃冰分解的开采方法。减压途径主要有两种： 采用低密度泥浆钻井达到减压目的；当可燃冰层下方存在游离气或其他流体时，通过泵出天然气水合物层下方的游离气或其他流体来降低可燃
7、冰层的压力。 成本较低，适合大面积开采，是可燃冰传统开采方法中最有前景的一种技术。当可燃冰位于温压平衡边界附近时，减压开采法才具有经济可行性。,2019年6月20日星期四,3置换开采法,该方法的依据是可燃冰稳定带的压力条件。在一定的温度条件下，可燃冰保持稳定需要的压力比CO2水合物更高。因此在某一特定的压力范围内，可燃冰会分解，而CO2水合物则易于形成并保持稳定。 这种作用释放出的热量可使可燃冰的分解反应得以持续地进行下去。此开采法是目前各国家开采的主要方法。,2019年6月20日星期四,4固体开采法,最初是直接采集海底固态可燃冰，将可燃冰拖至浅水区进行控制性分解。这种方法后来演化为混合开采法或称矿泥浆开采法。,
