可燃冰的开发与利用浅析

可燃冰的开发与利用浅析目录1、可燃冰-甲烷水合物2、可燃冰的研究及开发3、可燃冰的开采方法4、可燃冰开发面临的难题甲烷气水包合物（Methaneclathrate），也称作甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物或可燃冰，为固体形态的水于晶格（水合物）中包含大量的甲烷。——维基百科1.可燃冰-甲烷水合物可燃冰1.可燃冰-甲烷水合物可燃冰的结构可燃冰的化学为它可用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物。甲烷形成一种结构一型水合物，其每单位晶胞内有两个十二面体（20个端点因此有20个水分子）和六个十四面体（tetrakaidecahedral，24个水分子）的水笼结构。可燃冰的结构1.可燃冰-甲烷水合物分布物理性质热值可燃冰大陆区域的蕴藏、海生型态的矿床可燃冰具有极高的热值及原因可燃冰形成的三个基本条件与其基本的物理性质1.可燃冰-甲烷水合物甲烷气水包合物受限于浅层的岩石圈内（即2000m深）。此外，发现在一些必要条件下，惟独在极地大陆的沉积岩，其表面温度低于0°C，或是在水深超过300m，深层水温大约2°C的海洋沉积物底下。大陆区域的蕴藏量已确定位在西伯利亚和阿拉斯加800m深的砂岩和泥岩床中。海生型态的矿床似乎分布于整个大陆棚（如图），且可能出现于沉积物的底下或是沉积物与海水接触的表面。他们甚至可能涵盖更大量的气态甲烷。分布第一，温度不能太高，在零度以上可以生成0℃~10℃为宜，最高限是20℃左右，温度再高“可燃冰”就会分解。第二，压力要够，但也不能太大，0℃时，30个大气压以上它就可能生成。第三，要有气源。1.土壤中的硅天然气水合物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。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积。物理性质1.可燃冰-甲烷水合物可燃冰不仅可燃，而且具有极高的热值。一旦可燃冰融化为水，气体就全部释放出来。据测试，1立方米可燃冰可以释放出0.81立方米的水和164立方米的天然气。此类甲烷的能效是煤的10倍，常规天然气的2-5倍。热值世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探177819341965如今人们在油气管道和加工设备中发现了冰状固体堵塞现象，这些固体就是可燃冰苏联科学家预言，天然气的水合物可能存在海洋底部的地表层中英国化学家普得斯特里着手研究气体生成的气体水合物2.可燃冰的研究及开发可燃冰的研究历史2.可燃冰的研究及开发世界各国对可燃冰的开发利用前苏联1960年，在西伯利亚发现了第一个可燃冰藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17亿立方米。于1969年开始实施可燃冰调查。1998年，把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。美国开始关注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价，钻探了7口探井，圈定了12块矿集区，并成功取得可燃冰样本。日本2.可燃冰的研究及开发国内研究现状1、20世纪80年代初，开始研究，建议研究区：南海海区和青藏高原羌塘盆地；2、1997年中国地质科学院矿床研究所完成了“西太平洋气体水合物找矿前景与方法的调研”课题—863计划海洋探查与资源开发技术（820）主题；3、1999年10月，广州海洋地质调查局实施了“南海北部西沙海槽气体水合物前期调查”项目，三条地震剖面（130海里）BSR；4、2000年中国地质调查局批准了“天然气水合物取样技术方案研究”的课题—中国地质大学（武汉）；5、2000年国土资源部对天然气水合物的保压取样器立项研究—中国地质科学院勘探技术研究所；6、2001年国家准备启动专项基金，3千万元人民币。。预计在2020年进行开采。2.可燃冰的研究及开发可燃冰的燃料优势•埋藏浅在深海，存于海底以下0～1500米的沉积层中，且多数赋存于自表层向下厚数百米（500～800米）；在加拿大西北Mackenzie三角洲永冻土带，存于810.1～1102.3米处，含天然气水合物地层厚111米。•规模大一般厚十厘米至数百米，分布面积数万到数十万平方公里，单个海域水合物中天然气的资源量可达数万至数百万亿立方米。•能量密度高•洁净3.可燃冰的开采方法热解法利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。难处：不好收集。海底的多孔介质不是集中为“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。3.可燃冰的开采方法降压法将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解难处：但它也面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。3.可燃冰的开采方法置换法使CO2液化将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来。较前两种方法可行性更高。3.可燃冰开发面临的难题主要问题开发天然气水合物并不困难，在西伯利亚气田中开采甲烷表明，目前的开发技术是可行的，但是从天然气水合物中开发大量的甲烷将对环境带来什么样的影响，已引起很多国家的政府和科学家的关注，关注的焦点集中在地质灾害和对气候的影响。问题分析123.可燃冰开发面临的难题•地质灾害：自二十世纪70年代起在世界各大洋中发现数处由天然气水合物分解造成的海底地质灾害（海底滑塌、滑坡和浊流）。目前较为一致的认识是，这些海底地质灾害可能是由海平面升降、地震和海啸导致的水合物分解而引起的，而水合物分解产生的滑塌、滑坡和浊流则可能进一步引发新的地震和海啸。•气候：CH4的温室效应比C02要大21倍。在自然界，压力和温度的微小变化都会引起天然气水合物分解，并向大气中释放甲烷气体。据测算，甲烷的全球变暖的潜能在20年的期间内是二氧化碳的56倍。在开采天然气水合物过程中，如果向大气中排放大量甲烷气体，这必然会进一步加剧全球的温室效应，极地温度、海水温度和地层温度也将随之升高，这会引起极地永久冻土带之下或海底的天然气水合物自动分解，大气的温室效应会进一步加剧。特别鸣谢谢谢观赏