可燃冰開采尚無成熟方案

1、可燃冰開采尚無成熟方案 新聞背景 日前，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省宣布，已成功從日本近海地層蘊藏的天然氣水合物（俗稱“可燃冰”）中分離出甲烷氣體這是全球首次通過在海底分解“可燃冰”取得天然氣，標(biāo)志著日本在可燃冰開采的商業(yè)化進程中邁出“關(guān)鍵一步”。 1. 特殊環(huán)境中儲藏的新型能源 以往人們談到能源，首先想到的是能燃燒的煤、石油或天然氣。然而，自20世紀(jì)60年代以來，人們陸續(xù)在陸地凍土帶和海洋深處發(fā)現(xiàn)了一種可以燃燒的“冰”。這種“可燃冰”在地質(zhì)上稱之為天然氣水合物，其結(jié)構(gòu)是由8個水分子包一個甲烷分子組成，分子結(jié)構(gòu)式為：ch48h2o。 可燃冰是一種白色固體物質(zhì)，外形像冰，有極強的燃燒力，由于幾乎沒有雜質(zhì)，可作

2、為上等能源。由于它主要由水分子和甲烷組成，所以也稱它為甲烷水合物。1立方米可燃冰可以釋放出164立方米的天然氣，這是地球留給人類的一筆巨大能源財富。 可燃冰是在一定的溫度、壓力、氣體飽和度下形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。一旦溫度升高或壓強降低，甲烷氣則會逸出，可燃冰便趨于分解。所以，固體狀的可燃冰往往分布于水深大于300米的海底，或者海底以下大于1000米的沉積物中，此外還分布在寒冷的陸地永久凍土中。 2. 儲量遠超煤、石油和天然氣總和 能源危機讓人們憂心忡忡，而可燃冰就像是上天賜予人類的珍寶，它年復(fù)一年地積累，形成延伸數(shù)千乃至數(shù)萬里的礦床。現(xiàn)在探明的可燃冰儲量，就比全世界煤炭、石油和天然氣加起來的

3、儲量還要多許多倍。 科學(xué)家的評價結(jié)果表明，僅在海底區(qū)域，可燃冰的分布面積就達4000萬平方公里，占地球海洋總面積的1/4。目前，世界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)超過100處，并且不斷有新的可燃冰礦區(qū)被發(fā)現(xiàn)，其礦層之厚、規(guī)模之大，是常規(guī)天然氣田無法相比的。 可燃冰中的甲烷含氫，燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤炭的一半，可有效減少地球溫室效應(yīng)，被稱為“21世紀(jì)能源”。據(jù)估算，海洋里的可燃冰的資源量是陸地上的100倍以上。據(jù)最保守的統(tǒng)計，全世界海底的可燃冰中貯存的甲烷總量約為1.8億立方米，約合1.1萬億噸，夠人類使用1000年以上。 3. 世界各國競相開發(fā)可燃冰 1960年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了可燃冰，并于

4、1969年投入開發(fā)；美國于1969年開始實施可燃冰調(diào)查，1998年把可燃冰作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國家級長遠計劃；日本開始關(guān)注可燃冰是在1992年。 2000年開始，可燃冰的研究與勘探進入高峰期，世界上至少有30多個國家和地區(qū)參與其中。其中美國每年用于可燃冰研究的財政撥款達上千萬美元。 日本能源缺乏，福島核事故后，日本大多數(shù)核電站處于停運狀態(tài)，致使火力發(fā)電所需液化天然氣進口量大增，能源短缺十分突出。故日本對可燃冰的開發(fā)十分熱衷，開發(fā)試驗步伐也比較快。據(jù)介紹，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省曾于2001年7月發(fā)布了一個為期18年的“可燃冰開發(fā)計劃”，第一階段已于2008年結(jié)束，主要是確認相關(guān)海域蘊藏量。2009

5、年至今正處于第二階段，主要目標(biāo)是進行開采試驗，從而為2016年至2018年第三階段的商業(yè)化開采進行技術(shù)鋪墊。 4. 尚未形成成熟開發(fā)技術(shù) 可燃冰的勘探開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，雖然目前尚未形成成熟的開發(fā)技術(shù)方案，但人類在鉆探和開采實驗中，還是做出了許多探索。 可燃冰開采，主要圍繞著“破壞”可燃冰的生成和生存條件來進行，包括以下幾種： 熱激發(fā)開采法：直接對可燃冰層進行加熱，使其溫度超過其生存平衡溫度，從而分解為水與天然氣。這種方法經(jīng)歷了直接向天然氣水合物層中注入熱流體加熱、火驅(qū)法加熱、井下電磁加熱以及微波加熱等試驗發(fā)展歷程。但這種方法熱利用效率較低，尚有待進一步完善。 減壓開采法：減壓開采法是一種通過

6、降低壓力促使可燃冰分解的開采方法。減壓途徑主要有兩種，一種是采用低密度泥漿注入鉆井達到減壓目的；另一種是當(dāng)可燃冰層下方存在游離氣體時，通過泵出游離氣體來降低天然氣水合物層的壓力。減壓開采法成本較低，適合大面積開采，是天然氣水合物傳統(tǒng)開采方法中最有前景的一種技術(shù)。 此外，還有化學(xué)試劑注入開采法、二氧化碳co2置換開采法、固體開采法等等。值得注意的是，可燃冰雖有“清潔能源”之稱，但一旦泄漏依然可能引發(fā)不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境災(zāi)難。因此，可燃冰要真正成為替代能源，關(guān)鍵還在于能否進行即安全又可持續(xù)開采。這也是各國一再推遲開采時間表的重要原因。 延伸閱讀 我國可燃冰資源十分豐富 作為世界上最大的發(fā)展中的海洋大國，

7、我國海底可燃冰資源十分豐富。我國從1999年就開始對“可燃冰”進行實質(zhì)性的調(diào)查研究。在南海西沙海槽等海區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)存在可燃冰。2005年4月14日，我國宣布，在我國南海，發(fā)現(xiàn)世界上規(guī)模最大的“可燃冰”碳酸鹽巖分布區(qū)，其面積約為430平方公里。 2007年，我國自主建設(shè)的第一艘“可燃冰”海洋調(diào)查船“海洋六號”下水，標(biāo)志著我國“可燃冰”調(diào)查全面展開。 此外，我國陸上可燃冰勘探也取得可喜進展。2009年9月25日，國土資源部、中國地質(zhì)調(diào)查局宣布：在青海省祁連山南緣永久凍土帶、天峻縣木里鎮(zhèn)成功鉆獲可燃冰。這使中國成為世界上第一個在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)可燃冰的國家，也是繼俄羅斯、加拿大、美國之后，在陸域通過鉆探獲得可燃冰樣品的第四個國家。 中國是世界上第三凍土大國，凍土區(qū)總面積達215萬平方公里，具備良好的可燃冰賦存條件和資源前