可燃冰的详解及其中国在这个领域取得的伟大成就

可燃冰,学名天然气水合物,是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质,主要成分是甲烷和水分子。可燃冰从外貌上看就像是白色或浅灰色冰雪晶体的一个固态块状物。它可以像固体酒精一样被点燃,所以被称为“可燃冰”。

可燃冰的详解及其中国在这个领域取得的伟大成就

形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和原材料。首先,低温。可燃冰在0—10℃时生成,超过20℃便会分解。其次,高压。可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而且气压越大,水合物就越不容易分解。最后,充足的气源。

地球上可燃冰的储藏量非常大,所含有有机碳资源总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍,1立方米可燃冰可转化为164-180立方米的天然气,其能量密度是煤的十倍,而且燃烧后几乎不产生任何残渣和废气,是有望取代煤、石油和天然气的新能源。

可燃冰的详解及其中国在这个领域取得的伟大成就

目前,世界上已发现的可燃冰分布区多达116处,其矿层之厚、规模之大,是常规天然气田无法相比的。据科学家估计,海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。中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东北冻土带。通过勘查,2016年,在我国海域,已圈定了6个可燃冰成矿远景区,在青南藏北已优选了9个有利区块。据预测,我国可燃冰远景资源量超过1000亿吨油当量,潜力巨大。

天然可燃冰呈固态,不会像石油开采那样自喷流出。可燃冰在开采运送过程中,有可能造成甲烷挥发殆尽,同时还会给大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源,世界许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。现在可燃冰开采的方法为:

热激发开采法:是直接对天然气水合物层进行加热,使天然气水合物层的温度超过其平衡温度,从而促使天然气水合物分解为水与天然气的开采方法。

减压开采法:是一种通过降低压力促使天然气水合物分解的开采方法。减压途径主要有两种:1、采用低密度泥浆钻井达到减压目的;2、当天然气水合物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天然气水合物层的压力。·

化学试剂注入开采法:通过向天然气水合物层中注入某些化学试剂,如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等,破坏天然气水合物藏的相平衡条件,促使天然气水合物分解。

CO2置换开采法:在某一特定的压力范围内,天然气水合物会分解,而CO2水合物则易于形成并保持稳定。如果此时向天然气水合物藏内注入CO2气体,CO2气体就可能与天然气水合物分解出的水生成CO2水合物。

固体开采法:最初是直接采集海底固态天然气水合物,将天然气水合物拖至浅水区进行控制性分解。这种方法进而演化为混合开采法或称矿泥浆开采法。

以上这些方法都有或多或少的缺点,还需要进一步的技术完善。

我们来看一下中国是如何在这领域取得从“跟跑”到“领跑”的辉煌成就:

经国家正式批准,我国从2002年起正式启动了可燃冰资源调查与研究专项,专题调查行动圈出南海北部7个远景区共19个成矿区带。

2007年5月,中国首次在神狐海域钻获可燃冰实物样品,成为世界上第四个通过国家级开发项目发现可燃冰的国家。2009年9月25日,中国地质部门在青藏高原发现可燃冰,这是中国首次在陆域上发现可燃冰。初略的估算,远景资源量至少有350亿吨油当量。

2012年5月,中国第一艘自行设计的可燃冰综合调查船“海洋六号”服役。

2013年8月8日,国土资源部宣布,“天然气水合物成矿预测技术研究”课题通过国家863计划验收。

2017年1月,经10余年技术攻关,吉林大学科研团队研发出陆域天然气水合物冷钻热采关键技术。

2017年7月9日,我国南海神狐海域“蓝鲸1号”钻井平台的火焰缓缓熄灭,自5月10日试气点火以来,此次海域可燃冰试采已持续进行60天,累计产气30.9万立方米,创造了产气时长和总量的世界纪录。此次试采我国主要采用减压开采法,同时实现了六大技术体系二十项关键技术自主创新。这是我国首次、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。

2017年11月3日,国务院正式批准将天然气水合物列为新矿种,成为我国第173个矿种。

中国的油气资源供需差距很大,1993年中国已从油气输出国转变为净进口国。可燃冰新能源的开发有利于中国经济的高速发展。

目前可燃冰的开采主要面临三个问题:一是技术层面上的困难,二是成本是否合算,三是环境破坏的问题。一旦开采技术获得突破性进展,那么可燃冰将彻底改写世界能源格局,会成为新的主要能源,让世界能源产业彻底颠覆。中国可燃冰储量这么丰富,你们认为我们会不会成为下一个沙特呢?


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