我国可燃冰储量世界第一,为什么不大力开采?
可燃冰就是一把双刃剑,弄好了造福人类,弄不好祸害整个地球。不要说咱们国家了,世界上任何一个国家都不敢大规模的开采可燃冰。
地球是一颗生命星球,同样也是一颗蕴含各种矿物的星球。地球这个超级能量宝库,不但有着我们熟知的石油、天然气、煤炭等各种资源,还有我们不太了解的可燃冰。
可燃冰作为一种矿物能源,我们大多是在电视、网络上听到它的名字,在我们日常生活中几乎见不到可燃冰的身影。究其原因,是我国没有大规模的开采可燃冰并将其商业化。
什么是可燃冰
准确地说,可燃冰应该叫做天然气水合物。是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质,因其外观像冰,遇到火就会燃烧,所以我们称为“可燃冰”。
可燃冰是一种白色固体物质,有极强的燃烧力。燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比石油、天然气、煤炭要小得多。1立方米可燃冰在燃烧后可转化为150立方米的天然气,和大量的液态水。
因为清洁无污染、分布范围广、产生的能量大,可燃冰有着非常高的开采价值,许多科学家都认为,可燃冰在以后将会代替石油、天然气,成为一种新的日常能源。
可燃冰都分布在哪里?我国有多少可燃冰资源
可燃冰的形成需要满足以下四个条件:甲烷气体、液态水、低温和高压。依据这样的形成特点,地球上有两种地方可以找到它们的身影,水深大于300米以上的海底和几百米深的永久冻土带。
迄今为止,人们已在海洋中与冻土带发现可燃冰矿点超过230处。这些可燃冰矿点主要分布在墨西哥湾、加勒比海、日本海、中国南海、西伯利亚冻土带、青藏高原冻土带等。
根据科学家推算,全球范围内的可燃冰储藏量为2100万亿立方米,是常规天然气储量的10倍。
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,海底可燃冰的储量就能够让人类使用1000年。
我国的可燃冰储藏量最密集,规模最大的区域在南海海域和青藏高原冻土带。仅是我国南海海域的可燃冰资源就达到800亿吨石油当量,相当于南海深水勘探已探明油气储量的6倍。
如果把我国已探明的可燃冰资源全部加起来的话,资源量超过1000亿吨石油当量。就可燃冰储藏量而言,我国位居世界第一。
我国可燃冰储量世界第一,为什么没有大力开采呢
2007年,我国首次在南海北部发现可燃冰。到现在为止,已经过去十余年的时间,我们对可燃冰一直保持在实验开采的阶段,并没有大规模的开采,主要原因在以下几点。
1、可燃冰本身增加了可开采的难度
可燃冰是一种固状物,它不像石油这样的液态资源,打个钻井就会从地下喷出来。而且可燃冰分布在几百米深的海底和冻土带,肯定不能像开采煤炭一样挖很大很深的矿坑。
退一步来讲,就算我们在冻土带挖了一个很大的矿洞,也不可能像搬砖一样把可燃冰搬出来。
在前文中就说过,可燃冰是在高压、低温的环境中形成的。在开采可燃冰的过程中,如果不能维持这样的环境,那么可燃冰就会很快的挥发掉,这样的开采还有什么意义呢。
2、可燃冰开采不当将会危害生态环境
在文章的第一句我就提到,可燃冰是一把双刃剑,开采好了造福人类,开采不好危害全球。
可燃冰在常温和常压环境下极易分解释放甲烷,稍有不慎就可能酿成环境灾难。甲烷是一种强温室气体,没有安全有效的开采和储存手段,可燃冰释放的甲烷将会泄露,造成全球气候变暖。
泄露的甲烷一旦排入到海水中,氧化作用会消耗海洋中大量的氧气,危害海洋生物的生存和发育;如果排入海水的甲烷量特别大,还可能造成海水汽化和海啸,造成更大的自然灾害。
3、大规模开采可燃冰还会引发地质灾害
在地球千百年的演变中,可燃冰早已和地下周围的岩层固结,共同支撑着上部的海底大陆架和冻土带。
大力开采可燃冰,将会改变支撑岩层的物理性质,释放岩层孔隙空间,降低了可燃冰周围岩层的工程力学特性,使周围地层的固结性变差。
这就好比一个实心的木球,怎么压都压不坏,要是把木球里面掏空了就剩一个薄薄的外壳,只要轻轻一踩木球就会四分五裂。
这种情况如果发生在海底,就会引发大规模的海底滑坡等地质灾害;如果发生在冻土带,会让地面垮塌,形成一个个深不见底的大坑。无论出现哪种情况,都会危害钻井平台的危害。
我国目前是在海洋中开采可燃冰最多的国家
虽然目前我国还没有进行大规模的可燃冰开采,但在海洋中进行了多次可燃冰试采。
要说在海域开采可燃冰方面,第一个做到的应该是日本。日本的国土面积狭小,各种资源少,自从在日本海域附近发现了可燃冰后,他们对可燃冰的开采利用比谁都重视。
2013年,日本曾尝试海域内可燃冰的试开采工作,虽然成功出气,但由于泥沙堵住了钻井通道,这次的试开采仅仅维持了6天时间。
2017年,我国在南海北部神狐海域进行可燃冰试开采,开采点位于1266米海底以下200米的海床中。仅仅一周的时间,就从开采出的可燃冰中提取出12万立方米的天然气。
2020年,海域可燃冰第二轮试开采还是在南海神狐海域进行。这次试开采持续了一个月的时间,总产气量为86.14万立方米,平均一天提取2.87万立方米的天然气。
这两次可燃冰试开采的成功,都离不开一个国之重器,那就是“蓝鲸一号”深海钻井平台。
“蓝鲸一号”光净重就到了43000吨,有37层楼那么高,是世界上最大、钻井深度最深的海洋钻井平台。
“蓝鲸一号”最引以为豪的就是钻井深度,它的最大作业水深3658米,最大钻井深度15240米。
15240米是什么概念,要知道地球的最深点,马里亚纳海沟不过11000多米深。“蓝景一号”完全有能力在海平面的位置给马里亚纳海沟钻个井。
说在最后
总的来说,想要大规模开采可燃冰,需要有一个安全有效的措施和方法。
虽然可燃冰的储量十分惊人,也具有很大的开采价值,但我们不能为了实现它的商业价值,就不管不顾,肆意妄为的开采。地球才是我们生存的家园,无脑的破坏和不顾一切的索取,最后遭殃的只能是我们自己。
众所周知,冰是不可以燃烧的,遇火只会融化而已。
但是,有一种冰叫做“可燃冰”。顾名思义,可燃冰那就必然是可以燃烧的。
而且可燃冰并不是指水凝固后的产物,而是指天然气的水合物。
可燃冰可以与“石油,煤炭,天然气”等,可以同步列为不可再生能源。既然是不可再生能源,那么就足以见得可燃冰的珍贵性。
虽然可燃冰也比较珍贵,但是当天然气被开采殆尽之后,那也必须要去开采可燃冰。也就是说,可燃冰最终也是要被开采的。只不过可燃冰的开采难度可是很大的,尤其是被埋藏在深海之中以及陆地永久冻土之中的可燃冰。
可燃冰的优点
相对于煤炭,石油来说,可燃冰在燃烧后仅产生少量的二氧化碳和水,也算是比较清洁的能源。
此外,可燃冰的储量极为庞大,根据已经探测的数据表明,在全世界永久冻土中的,以及海洋中的可燃冰储量在3114万亿立方米~763亿亿立方米。而这些可燃冰中所含有有机碳的总资源量相当于全球已知煤,石油,天然气的2倍,足够人类使用1000年。
还有就是1立方米的可燃冰,在常温常压下可以释放出164立方米的天然气和0.8立方米的淡水。这样一来,可燃冰的使用效能又将成百倍的提升。
也正是由于可燃冰拥有以上的诸多优点,才让人类想尽一切办法也要开采出可燃冰。
我国可燃冰的储量
我国可燃冰的储量居世界首位,其中在南海和陆地下面的储量高达111.1万亿立方米,相当于1000亿吨的石油当量,而这些可燃冰足够我国使用100年。
由此可见,我国拥有储量极大的可燃冰。
可燃冰的开采难度有多大
由于可燃冰都是深埋在海洋里,或者大陆上的永久冻土区域。也正是以上两个环境的自然条件,给可燃冰开采带了较大的难度。尽管如此,世界各国也都相继投入了大量的人力物力,研发了可以开采可燃冰的设备,也已经建成了多座可燃冰开采矿井以及开采船。
目前已经进行可燃冰开采的国家有:“我国,美国,日本,印度”等等。
美国在2012年时,就已在阿拉斯卡冻土地带,采用二氧化碳置换的方法,在30天内开采出3万立方米的甲烷。
日本是全球第一个掌握海底可燃冰开采技术的国家,其实早在2013年,日本就用降压法在爱知县海域开采出3万立方米的甲烷。只不过,先后两次遭到问题,也就无疾而终了。
2007年,我国在南海北部的神狐海域,进行了首次可燃冰钻探,并且成功获得了实物样品。同时也成为继美国,日本印度之后第4个,通过国家计划在海底钻获可燃冰实物样品的国家。
而到了2013年,广东海事局在珠江口盆地的东部海域,共钻探出了多种类型的可燃冰样品。并且还发现了超过千亿立方米级别的可燃冰大型矿藏。
紧接着到了2017年,我国“可燃冰”的钻探技术得到了较大的提升。经过近20年的研究和发展,我国首次在海洋进行了可燃冰的试采。并且实现连续试气点火60天,创造了产气时长和总量的世界纪录。
相对于陆地开采可燃冰而言,在海洋上开采可燃冰时,就需要接借住特殊的开采船进行了。
我国建造了“海鲸1号”可燃冰开采船,该船的长度为117米,高度为118米,排水量高达到4.3万吨。海鲸1号可以在深度达到3000米深海进行作业,而且其钻井深度也高达15240米。
也就是说,无论是在陆地上,还是在海洋里,都有特殊的设备用于开采可燃冰。尽管如此,可燃冰的开采依然面临着不小的问题。
主要的原因就是可燃冰的特性造成的。
首先来说:
可燃冰的形成条件是需要特定的温度和压力,如果满足不了这两个条件,那是根本无法形成可燃冰的。
而这样的自然条件,也只存在于海洋或者冻土。换句话说,如果让可燃冰脱离这两个条件,那么其就会分解的。
要开采可燃冰,那就势让其到达地面。而地面的温度和压力都无法令可燃冰继续保持晶状态,也就是常说的分解了或者挥发了。如此一来,可燃冰中的甲烷也就挥发了。
要知道开采可燃冰,要的就是甲烷,如果甲烷在开采过程中挥发掉。那么,开采出来的可燃冰,也就没有什么作用了。
其次
在深海中开采可燃冰是一件极其危险的事情,情况严重的话,还是有很大的可能会发生爆炸。主要就是在开采过程中,有可能导致甲烷泄露。而且大量甲烷遇到高温环境时,很容易发生爆炸。
还有就是甲烷的泄露还会引发温室效应,因为甲烷的当量值是二氧化碳的25倍,大量泄漏的情况下很容易污染环境的。
最后
开采可燃冰的方式会使温度不断上升,将固态可燃冰分解成气态,体积和水下的压力也会逐渐增加,达到一定程度时可能会引发地质灾害,例如海啸,地震等,每一种都是极其危险的存在。
由此可见,可燃冰的开采是一件很复杂的事情。即便知道哪个地方 着大量的可燃冰,但是在技术达不到时,也只能望洋兴叹了。
上文也提到了,已经进行可燃冰开采的国家有中,美,日等国。那么在这些国家,进行可燃冰的开采过程中,又遇到了哪些问题呢?
由于海底的环境并不像大陆上那么稳定,而是瞬息万变的。在日本开采可燃冰时,还没有开采几天,海底的压力就骤然增高了。遇到这样的问题,那肯定是无法继续开采了,不但如此,就连水下的开采设备也无法回收,这次日本可真是赔了夫人又折兵。
尽管我国开采可燃冰的时间,相比美日来说不算早。但是已经掌握了海底开采可燃冰的技术,完全达到了后来者居上的效果。
自从2007年,我国在神狐海域试采可燃冰成功之后,就已经证明,我国掌握了开采可燃冰的基本技术。而到了2017年,开采可燃冰实现了连续试气点火60天。这就又证明了,我国的可燃冰开采技术更上一层楼。
紧接着到了2020年2月17日,还是在南海神狐海域。再次进行了试采可燃冰,这次的结果已经打破了世界记录。其中,产气总量为86.14万立方米,日均产气量为2.87万立方米。
不仅仅在产气时取得了较大的成果,而且还攻克了一系列与可燃冰开采有关的技术难题。如“深海浅软地层水平井钻采核心技术”,还实现了从“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越。同时我国也成为全球首个采用水平井钻采技术试采海域天然气水合物的国家。
综上所述,我国在开采可燃冰技术上实现了大跨步的式的发展,稳定开采可燃冰也是指日可待。
虽然如此,但是距离商用化开采可燃冰还有一段距离,预计在2030年可实现商业化开采。
100升可以让汽车行驶50000公里,1立方米就能解决4口之家300多天的烧水做饭问题,你是不是做梦都能笑出声?这就是可燃冰的独特魅力。
“可燃冰”是一个昵称,其学名叫做“天然气水合物”,就像“碱面”的大名是“无水碳酸钠”一样。
可燃冰的生成条件非常苛刻,气压要大于3万Kpa,气温要低于10°c。在这种长期高压低温的环境下,天然气被水分子包围、锁定,形成了像冰一样的结晶物质。
由于其外观邋遢,曾经一度被科学家认为是堵塞输油管道的废物,后来才发现可以燃烧,而且火焰非常奇特,有点像《斗破苍穹》里的“骨灵冷火”。
可燃冰本质上跟石油、煤炭一样,都是不可再生的化石能源。但相对来说,可燃冰的能量密度更高,理论上1立方米的可燃冰可以释放出150-160立方米的天然气。
我们简单算笔帐,如果普通一家四口人单纯烧水、做饭的话,2天用1立方米天然气,那么1立方米可燃冰释放的庞大天然气,理论上可以解决300多天的日常生活所需。而且,天然冰燃烧后的污染也比煤炭和石油低得多,是一种清洁能源。说天然冰是能源界的扛把子,这话一点都不为过。
更让人惊喜的是,根据科学家们的推测,可燃冰的储量约为2100万亿立方米,理论上至少能让人类使用1000年。而我国的可燃冰储量全球首位,换算成石油的话,比沙特阿拉伯还多25%。
总体来说,可燃冰储量丰富、能量密度高、清洁无污染,而且总量是煤炭、石油和天然气总和的2倍,在常规能源日益匮乏的时代,可燃冰的出现让很多国人看到了希望。但是很遗憾,开采难度不是一般的大。原因有三个:
一、地理分布位置很尴尬
可燃冰的生成环境非常苛刻,既要有足够的天然气,又得常年高压低温,故一般分布在海洋或者永久冻土地区。其中98%分布在海洋环境,尤其是深海,2%在冻土区。而这两种环境都非常恶劣,开采的要求非常苛刻。
我国的可燃冰主要分布在东海海域、南海海域和青藏高原冻土区,其中南海海域占了约70%。如果我们大力开采的话,可能会涉及不必要的纷争。
二、开采的未知风险太多了
前面讲过了,可燃冰是在高压低温的环境下、甲烷分子被水分子包围锁定形成的。那么,为了开采可燃冰,就得破坏掉“高压低温”的环境,用减压、加热的方法将天然气从水合物中析出。在此过程中,存在着诸多的未知。
- 未知风险1:海洋可燃冰储层一般是松软的泥沙层,非常不稳定。如果贸然开采,可能会导致海底垮塌,就像矿山塌陷一样,形成的海面旋涡甚至会把开采设备倒吸进去;
- 未知风险2:开采过程中,如果天然气发生泄漏,可能会发生巨大的化学反应,破坏海洋生态环境;如果泄漏的天然气特别多,甚至可能会引发地震、海啸等灾害。
三、开采的技术还不完全成熟
目前,我们开采海洋石油、天然气的技术已经非常成熟了,只要找到油气层,就可以利用压强的差异,将油气通过管道挤压到海平面之上。
开采可燃冰的原理也大致相同,但要复杂得多,所以世界各国都还处在试采阶段。
目前开采可燃冰的技术主要有两种,分别是降压法和置换法,但还没有完全成熟。
1.降压法
该方法是将钻井设备延伸到可燃冰储层,利用管道内外的压力差,将可燃冰分解出天然气,并顺着管道开采出来。
但这种方法有一个缺陷——如果碰到固态可燃冰储层,一来释放天然气的速度太慢,二来泥浆、砂石等会堵塞管口,导致开采失败。
如果采用“降压法”,必须要提前做好排砂措施,解决可燃冰持续分解开采的难题。
2.置换法
该方法是为了解决开采可燃冰中的海底垮塌问题,通过向可燃冰层注入二氧化碳形成碳水化合物,将可燃冰置换出来。
这种方法与“降压法”相比,对海洋生态环境的破坏比较小。但这种方法还处于设想阶段,诸多问题需要通过试采去验证,比如二氧化碳与可燃冰的置换比例是多少、产气速度如何等等。
总结来说,可燃冰能量密度高、清洁无污染,堪称能源界的扛把子、未来的能源之星。我国的储量最为丰富,这是大自然给我们的恩赐。如果能够大规模商业化开采利用,定会给我们的生活带来巨大的改观。
但是目前可燃冰在开采过程中还面临着诸如生态破坏、海床塌陷、温室效应等安全隐患,如果盲目开采,可能会引发一系列的自然灾害,得不偿失。从这方面来讲,可燃冰或许是个潘多拉魔盒。
能源之星也好,潘多拉魔盒也罢,一切都取决于人类的选择。如果贸然大规模开采,并不是理智的选择。但我相信,随着科技的进步,可燃冰开采难题终将被我们攻克,而能源危机也将迎刃而解。
可燃冰有望代替石油、天然气,储量预测够人类使用1000年,但如果贸然大规模开采,可能带来巨大灾害,看完真是大开眼界了!
相信大家很早之前就听说过可燃冰了,按理来说,冰是不可能燃烧的,它是水凝固后形成的一种物质,但可燃冰却能燃烧,这似乎打破了我们的认知,不过光听这个名字就知道,这是一种可以燃烧的冰
可燃冰是指天然气水合物,在石油告急的今天,可燃冰的出现,似乎又让人类看见了新的曙光,毕竟石油、天然气都是不可再生的资源,总有用完的一天
已经探明的石油总储量大约有2305亿吨,加上未探明的大概有一万亿吨,全球每年大约消费40亿吨,那么,两三百年石油可能就被消耗殆尽了,更何况,每年汽车的数量都在增加,石油被称为“工业的血液”,因此,在许多方面都要用到它,因为这是不可再生的资源,要是哪天被用完了,人们的生活就会受到巨大的影响
所以人们总想找一些新的能源来替代,现在的新能源汽车也是越来越多,1960年的时候,苏联首次在西伯利亚发现了可燃冰
到现在已经过去了半个多世纪,都没有得到大规模的开采,这种物质外形像冰,只需遇到火就会燃烧,污染比石油,天然气都要小,根据《中国能源矿产地质调查报告》,我国可燃冰远景资源量,预计超过1000亿吨油当量
科学家更是预测,在海底的可燃冰,就能为人类提供1000年的使用量,而且很多人认为中国可燃冰的数量是最多的
可燃冰到底有什么用途?
现在我们来说说什么是可燃冰,它到底有什么用途?
这是一种天然气跟水在高压低温的条件下,形成的一种好像冰状结晶体的物质,外观特别的像冰,而且遇到火就会燃烧,因此才被命名为可燃冰,通常分布在大海深处,或者永久冻土中,燃烧时对环境的污染特别小,因为只会产生少量的水和二氧化碳,存储量也是特别的丰富,被认为是石油等一些资源的接替能源!
1810年,英国人就合成了可燃冰,化学分子由一个甲烷分子,以及八个水分子组成
1969年的时候,苏联也开采出来了可燃冰,一开始,人们还以为它是堵塞输气管道的废物,后来才发现是一种能源
可燃冰的用途:
既然可燃冰是一种可以燃烧的天然气水合物,那么首先就可以用作燃料,可燃冰释放出来的能量很强,热能可以转化为电能,还可以为人类供热等等,也可以用作工业原料。一些西方的学者更是把它称之为“未来的能源“”,一立方米的可燃冰,能够转化出164立方米的天然气,以及0.8立方米的水,要知道,天然气也是一种非常宝贵的资源
根据估算,在海底分布着4000万平方公里的可燃冰,大约够人类使用1000年了,甚至还有取代石油、天然气、煤等资源的趋势
为何不大规模的开采可燃冰呢?
很多人不禁要问,既然可燃冰的储量如此巨大,还有这么多的用途,为何不赶紧开采出来,造福人类呢?
其实是因为技术不成熟,开采难度大,稍有差池,还可能发生严重的灾难,比如造成环境的污染
我国南海就有大量的可燃冰,如今,只能采取小规模的试点开采试验,没有哪个国家在大规模的开采,首先,可燃冰所在的海底位置特别深,又是一种固体,不像石油,可以通过管道可以抽上来,或者直接喷出来
可燃冰的开采难度有多大?除了在深海或者冻土中,还有环境也是一大问题,因为可燃冰适合在高压以及低温的环境中,一旦开采出来,就会打破这种状态,温度升高了就会挥发掉,不像煤炭,石油能很好的保存
除了开采难度大之外,成本也是很高的,大部分可燃冰埋藏在海底之中,美国曾经使用潜艇来开采,但是每立方米的开采成本高达200美元,大约是1267元人民币
况且,如今的技术还不成熟,风险特别大,要是在开采的过程中,不小心导致大量的甲烷气体泄露的话,很可能引发强烈的温室效应,这对于气候和环境来说是巨大的影响
因为可燃冰适合高压低温的环境,要是突然来到了标准气压和常温的环境中,很容易造成甲烷气体的挥发,到时候产生温室效应就糟糕了
而且可燃冰分布在广袤的海洋中,很可能起到支撑海底大陆架的作用,要是大规模开采的话,搞不好就造成了地势结构的疏松、塌陷,到时候发生垮塌,引发了地质灾害,对人类也是有重大威胁的
就是因为有这些安全隐患的存在,人类不可不顾及,如果到时候引发了灾害,就为时已晚了,总之没有一套成熟的技术,以及能够避免引发灾难的同时,是不能够大规模开采的。一切都要以人类的安全生存为前提
现在开采可燃冰依然停留在科学考研上,为什么不能商业化开采,可燃冰一种在海底的固体燃料,主要集中在中国南海,一旦大规模开采就会引起海床移动,陆地就会引起地震,陆地下沉,南海又是世界政治的热点,周边国家和欧盟一定不会放过这个问题,所以从商业化还是从政治层面来看都不可行。
主要还是技术没有达到要求,一旦技术成熟就可以了
1、技术方面无法经济的在深海或者高原把甲烷稳定的从可燃冰中分离出来。
2、政治方面在海上开采容易引发周边国家反对。
可燃冰被誉为21世纪最环保的能源,是将来人类取代石油最理想的能源,我国可开采的可燃冰储量世界第一?但因为开采技术和收集条件还不成熟,尤其成本太高是迫切需要解决的问题。所以,目前为止,可燃冰的开采进度并不是十分的理想。
可燃冰的学名为“天然气水合物”,是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80% 99.9%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。
1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计,海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里,占海洋总面积的10%,海底可燃冰的储量够人类使用1000年。
我国的可燃冰并非储量世界第一,其实日本的可燃冰储量和我们差不多,在不使用任何能源的情况下,可燃冰用于工业、民用,我国的储量咱们可用100年之久。而目前地球的石油储量最多能维持全世界使用50-60年。
正因为如此,全世界发达国家都在大力推进新能源技术的革新和发展。
放着现成的可燃冰不去开采,这又是为什么?
世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区域是,大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸外的布莱克海台、西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、中国南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域及东太平洋海域。
可燃冰一般形成于低温(10Mpa)的环境,自然界中,可燃冰往往分布于水深大于300米以上的海底沉积物,或寒冷的陆地永久冻土带。可燃冰开采难度,在于当我们开采可燃冰时,它的形态容易发生改变,可能我们可燃冰还没到手,便从固态成了气态,也就是甲烷。大量的可燃气体会增大可燃冰周围环境的压力,严重时甚至会导致海底海啸。
日本正是遇到上述问题,数次开采可燃冰最后都无疾而终,还赔上了开采设备。
可燃冰又被称为固体瓦斯,它在2017年的时候被正式批准为新矿种,其资源密度非常的高,并且具有非常高的资源价值。
但所有国家面对的问题,都是开采方案。
而我们国家的可燃冰开采之难,被形容为“在豆腐上打铁、用金刚钻绣花”,位于中国南海北部陆坡中段的神狐暗沙东南海域附近。那里的可燃冰储层虽浅,但是地层承载力有限,要保证井柱稳定,又不能破坏储层,使得工程措施单一,施工难度大。再加上砂子细,含泥量大,导致渗透率低、产量下降,所以不适合开展商业化规模性的开采。
开采方案主要有三种
↓
方案①热解方式:利用“可燃冰”遇到温度会分解的特点,使其由固态变为气态,从而分解出甲烷,因为大量可燃冰都在海底,必须得在甲烷没融入海水之前对其进行收集,但如何布设管道,并高效收集是急于解决的问题。
方案②降压法:有科学家提出将核废料埋入地底,利用核辐射效应使可燃冰分解。降压法的好处是不产生高温,但必须面对与热解方式同样的甲烷收集,管道设施问题。
方案③“置换法”:研究证实,将CO2液化(实现起来很容易),注入1500米以下的洋面(不一定非要到海底),就会生成二氧化碳水合物,最后形成碳酸,大量碳酸在海水底是液态形式存在,二氧化碳比重是海水的数倍,所以液态的碳酸浓度也远高于海水。如果将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。
综合分析:其次,甲烷收集处理不好引起泄露,对诱发的全球气候变暖将是灾难性的,即使是以目前的技术开采的可燃冰也不经济。目前可燃冰的开采成本高达200美元/立方米,折合成天然气要1美元/立方米,而目前国内天然气造价仅在1元/立方米,所以怎样去降低成本,这是勘测、开采可燃冰不得不面对的问题,开采出来不具备利益最大化,等于白忙活,根本不具备市场优势。
总结:目前比较好的可燃冰开采方案,即是置换方式结合降压法,使可燃冰以气态方式从液态的二氧化碳里面去获得,但开采成本太高,同石油与天然相比差距太大不具备市场优势,所以所有国家面对可燃冰也只能是水中望月一般,看着挺好的能源却无法进行利用。
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原创图文/头条首发
什么是可燃冰?
天然气水合物即可燃冰,是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质,因其外观像冰,遇火即燃,因此被称为“可燃冰”、“固体瓦斯”和“气冰”。天然气水合物分布于深海或陆域永久冻土中,其燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水,污染远小于煤、石油等,且储量巨大,因此被国际公认为石油等的接替能源。可燃冰不是冰,而是一种自然存在的微观结构为笼型的化合物。可燃冰是其俗称,其外观结构看起来像冰,且遇火即可燃烧,因此,这种天然气水合物又被称为“固体瓦斯”或“气冰”
怎样被发现的?
它的首次发现是在1810年的实验室中,然后1960年时可燃冰在西伯利亚被发现,1965年时前苏联在西西伯利亚发现了天然气水合物矿藏。
可燃冰主要是分布在海域内,我国在2013年的时候首次将高纯度天然气水合物样品于广东沿海的珠江口盆地东部海域钻取,并在2017年时首次试采可燃冰成功。
可燃冰的外观和普通的冰是非常相像的,并且遇到火之后就可以燃烧,因此被称作可燃冰。它广泛地分布在海域、大陆永久冻土、极地大陆架还有岛屿的斜坡地带等地,在生活中各个领域也都有使用。
我国为什么不大力开采?
我国已经探明的储量有194亿立方米,全球的总数七成都在我们国家,中国可燃冰的储量位居世界第一,那为什么不大规模的开采呢?
科学家认为,开采可燃冰可不像开采石油,可燃冰在开采的过程,存在着很多的不可控性,一旦失探能够给人类带来巨大灾难。可燃冰的主要成分是甲烷,它的存在是一种高压低温的环境,如果我们在开采的过程中没有充足的准备,甲烷这种气体就容易直接泄漏在空气之中,大规模的甲烷泄漏,很有可能会引起生态灾难,可以说对全球的环境都会造成极其恶劣的严重影响,甚至发生毁灭性的灾难。归根结底还是技术的不成熟。
早在几年前我国已经在南海区域连续开采可燃冰180多个小时,稳定地输出可燃冰的气体,这一次是我国首次试采可燃冰的工作,进展非常顺利和稳定。
2020年,是我国第二次较大规模进行开采可燃冰,产量也达到了将近于首次开采量的五倍,这些将会为我国的可燃冰产量提供非常具有参考价值的数据和参数,为进一步研发科学高效的开采技术,奠定了扎实的基础。
可燃冰作为一种新发现的能源,具有很大的价值。随着技术的不断完善,大规模开发也是迟早的事情。