天然气水合物(3)

2019-01-12 13:28

如果温度高于20℃,它就会“烟消云散”,所以,海底的温度最适合可燃冰的形成;第二是压力要足够大,海底越深压力就越大,可燃冰也就越稳定;第三是要有甲烷气源,海底古生物尸体的沉积物,被细菌分解后会产生甲烷。所以,可燃冰在世界各大洋中均有分布。我国东海、南海都有相当数量分布。 编辑本段未来规划

作为未来重要的新型能源矿藏——“可燃冰”将首次纳入到能源规划之中。2011年3月15日,可燃冰将纳入“十二五”能源发展规划,加快加强勘探和科学研究,以便为未来开发利用奠定基础。

无论是国土资源部,还是国家能源局,对可燃冰的态度都日渐明确。作为一种新型能源,可燃冰纳入“十二五”能源发展规划更多的是侧重于勘探和科学研究。

国土资源部总工程师张洪涛曾向记者介绍,天然气水合物又称“可燃冰”,是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质,外貌极像冰雪或固体酒精,遇火即可燃烧,具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点,是公认的尚未开发的最大新型能源。[1] 在2011年全国“两会”期间,国家能源局副局长钱智民向媒体透露,天然气水合物将在能源发展规划中得到体现。而我国矿产资源权威人士也明确表示,在“十二五”能源规划中,可燃冰作为一种新型资源将被纳入其中。

数据显示,“十一五”期间,全国油气勘探投入2750多亿元,平均每年550亿元,较“十五”期间翻番;同期页岩气、砂岩气、天然气水合物等非常规油气资源勘查速度进一步加快,而“十二五”期间,相关工作将更上一层楼。

我国在南海、青藏高原冻土带先后发现可燃冰,其中我国作为第三大冻土大国,具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。据科学家粗略估算,远景资源量至少有350亿吨油当量。

虽然开发利用前景广阔,但短期内可燃冰的开采瓶颈却难以突破。

“可燃冰勘探开发是一个系统工程,涉及海洋地质、地球物理、地球化学、流体动力学、钻探工程等多个学科。”广州海洋地质调查局专家说,大力开展可燃冰勘探开发研究,可带动相关产业发展,形成新的经济增长点。 业内分析人士指出,尽管我国可燃冰勘探研究起步较晚,但在海域可燃冰勘探和实验合成等领域已经与世界保持同步,在某些方面还形成了自己的技术特色,在可燃冰纳入能源规划的大背景下,提早获得开采技术突破的可能性应该存在。[2] 编辑本段主要状况 中国状况

作为世界上最大的发展中的海洋大国,我国能源短缺十分突出。我国的油气资源供需差距很大, 1993 年我国已从油气输出国转变为净进口国, 1999 年进口石油 4000 多万吨, 2000 年进口石油近 7000 万吨,预计 2010 石油缺口可达 2 亿吨。因此急需开发新能源以满足中国经济的高速发展。海底天然气水合物资源丰富,其上游的勘探开采技术可借鉴常规油气,下游的天然气运输、使用等技术都很成熟。因此,加强天然气水合物调查评价是贯彻实施党中央、国务院确定的可持续发展战略的重要措施,也是开发我国二十一世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、保证经济安全的重要途径。 中国对海底天然气水合物的研究与勘查已取得一定进展,在南海西沙海槽等海区已相继发现存在天然气水合物的地球物理标志 BSR ,这表明中国海域也分布有天然气水合物资源,值得我们开展进一步的工作;同时青岛海洋地质研究所已建立有自主知识产权的天然气水合物实验室并成功点燃天然气水合物。

2005年4月14日,中国在北京举行中国地质博物馆收藏我国首次发现的天然气水合物碳酸盐岩标本仪式。

宣布中国首次发现世界上规模最大被作为“可燃冰”即天然气水合物存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区,其面积约为430平方公里。

该分布区为中德双方联合在我国南海北部陆坡执行“太阳号”科学考察船合作开展的南中国海天然气水合物调查中首次发现。冷泉碳酸盐岩的形成被认为与海底天然气水合物系统和生活在冷泉喷口附近的化能生物群落的活动有关。此次科考期间,在南海北部陆坡东沙群岛以东海域发现了大量的自生碳酸盐岩,其水深范围分别为550米~650米和750米~800米,海底电视观察和电视抓斗取样发现海底有大量的管状、烟囱状、面包圈状、板状和块状的自生碳酸盐岩产出,它们或孤立地躺在海底上,或从沉积物里突兀地伸出来,来自喷口的双壳类生物壳体呈斑状散布其间,巨大碳酸盐岩建造体在海底屹立,其特征与哥斯达黎加边缘海和美国俄勒岗外海所发现的“化学礁”类似,而规模却更大。

“可燃冰”是由天然气与水分子结合形成的外观似冰的白色或浅灰色固态结晶物质,因其成分的80%~99.9%为甲烷,这些碳酸盐岩的形成和分布记录了富含甲烷流体的类型、性质、来源、强度变化及其与海底可能存在的水合物系统的关系等情况。 中德科学家一致建议,借距工作区最近的中国香港九龙的名谓,将该自生碳酸盐岩区中最典型的一个构造体命名为“九龙甲烷礁”,其中“龙”字代表了中国,“九”代表了多个研究团体的合作。

按照战略规划的安排,2006年—2020年是调查阶段,2020年—2030年是开发试生产阶段,2030年—2050年,中国可燃冰将进入商业生产阶段。 青藏高原发现新能源可燃冰 至少350亿吨油当量

中国国土资源部总工程师张洪涛先生09年9月25日在北京介绍,中国地质部门在青藏高原发现了一种名为可燃冰(又称天然气水合物)的环保新能源,预计十年左右能投入使用。 在当天的新闻发布会上,张洪涛说,这是中国首次在陆域上发现可燃冰,使中国成为加拿大、美国之后,在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。 他介绍,初略的估算,远景资源量至少有350亿吨油当量。

可燃冰是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质,具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点,是公认的地球上尚未开发的最大新型能源。 “可燃冰”开采影响环境 中国预计10年后试采 天然气水合物藏的开采会改变它赖以赋存的温度、压力条件,引起天然气水合物的分解,因此,在?可燃冰?的开采过程中如果不能有效实现对温压条件的控制,就可能引发一系列环境问题,如温室效应的加剧、海洋生态的变化以及海底滑塌等。 日本状况

迫于发展需求、急于改变能源依赖他人局面的日本把目光投向了海底沉睡的“能源水晶”——天然气水合物,也称“可燃冰”。(它是水和天然气在中高压和低温条件下混合时产生的晶体物质,外貌极似冰雪,点火即可燃烧。)在日本附近平静的太平洋海面下3000英尺,数以亿吨的可燃冰正等待被人们利用。日本认为,如果这些资源能为日本所用,将大大改善它依赖从中东和印尼进口能源的困境。据初步估算,这些“可燃烧的冰块”可供日本全国14年之用。但开发这些未明资源的同时,有一个关键问题必须应对:环境保护。

在本州岛海岸线30英里外,科学家们发现了一条蕴藏量惊人的海沟:在海沟里的甲烷呈水晶状,大约有500米厚,总量达40万亿立方米。这个储量尽管还不能与沙特或者俄罗斯的石油资源相比,但也足够日本用上一阵了。日本科学家们对这一结果很是兴奋,他们表示将尽快拿出合适的方案开采这些被遗忘的资源。

相比日本,拥有广袤海洋资源的加拿大可谓在这方面先行一步。他们通常采用“降压”的方法开采此类冰冻资源,即先在冰层中打许多很深的孔,然后借助大量抽水机降低打孔带来的重压,从而让有用的甲烷气体从海水中分离出来,慢慢浮至人力便于提取的深度。日加

两国科学家决定合作,采用这个最有效的办法开采本州岛附近海域发现的资源。 日本政府很快同意了这个开采方法,先期的演练工作已在今年4月完成,其余各项测试将在2008年初完成。

向日本招手的除了巨大能源,还有很多看不见的危险。比如,在“降压”方法的第三个步骤,降压让大量的甲烷气体慢慢浮上海面,这些温室气体的出现会对全球气温造成什么样的影响还不得而知。日本政府也对此表示,他们一直高度重视环境的保护问题,绝不会为了能源牺牲环境,他们已安排许多先期测试以防万一。 这还是开采成功后的顾虑,在开采过程中依然有许多未知威胁。科学家们提醒日本政府在开采中必须警惕海底的海沟崩塌。表面平静的海洋底下究竟在进行着哪些变化,人们还没有完全搞清楚。如果开采中一个不小心造成目标海沟坍塌或是类似于泥石流的灾难,不仅会给开采国带来巨大人力、财力损失,由此泄露的大量温室气体更会让世界担忧。 大规模地在海底钻孔、安置各种设备无疑会让鱼类远离海岸,生活在海边的渔民们的收入自然会受到不小的影响。日本的渔民已经表达了这样的担忧。 编辑本段主要危害

天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时,对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷,其 温室效应为 CO2 的20 倍,温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的 3000 倍,若有不慎,让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去,将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物,一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出,还会改变沉积物的物理性质,极大地降低海底沉积物的工程力学特性,使海底软化,出现大规模的海底滑坡,毁坏海底工程设施,如:海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。

天然可燃冰呈固态,不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出,在从海底到海面的运送过程中,甲烷就会挥发殆尽,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。科学家们认为,一旦开采技术获得突破性进展,那么可燃冰立刻会成为21世纪的主要能源。 编辑本段重要性

可燃冰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。由于含有大量甲烷等可燃气体,所以燃点很低,极易燃烧。同等条件下,可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍,而且燃烧后不产生任何残渣和废气,避免了最让人们头疼的污染问题。科学家们如获至宝,把可燃冰称作“属于未来的能源”。

可燃冰这种宝贝,是一种干净清洁的新能源,可是来之不易,它的诞生至少要满足三个条件:第一是温度不能太高,如果温度高于20℃,它就会“烟消云散”,所以,海底的温度最适合可燃冰的形成;第二是压力要足够大,海底越深压力就越大,可燃冰也就越稳定;第三是要有甲烷气源,海底古生物尸体的沉积物,被细菌分解后会产生甲烷。所以,可燃冰在世界各大洋中均有分布。 编辑本段识别标志

天然气水合物可以通过底质沉积物取样、钻探取样和深潜考察等方式直接识别,也可以通过拟海底反射层(BSR)、速度和震幅异常结构、地球化学异常、多波速测深与海底电视摄像等方式间接识别。下面介绍一些间接标志。 地震标志

海洋天然气水合物存在的主要地震标志有拟海底反射层(BSR)、振幅变形(空白反射)、速度倒置、速度-振幅异常结构(VAMP)。大规模的甲烷水合物聚集可以通过高电阻率(>100欧米)声波速度、低体积密度等号数进行直接判读。

BSR是地震剖面上的一个平行或基本平行于海底、可切过一切层面或断层的反射界面,天然气水合物稳定带之下还常圈闭着大量的游离甲烷气体,从而导致在地震反射剖面上产生BSR.现已证实,BSR代表的是气体水合物稳定带的基底,其上为固态的水合物层段,声波速率高,其下为游离气或仅孔隙水充填的沉积物,声波速率低,因而在地震剖面上形成强的负阻抗反射界面。因此,BSR是由于低渗透率的水合物层与其下大量游离天然气及饱和水沉积物之间在声阻抗(或声波传播速度)上存在较大差别引起的。因为水合物层的底界面主要受所在海域的地温梯度控制,往往位于海底以下一定的深度,因此BSR基本平行于海底,被称为“拟海底反射层”。BSR除被用来识别天然气水合物的存在和编制水合物分布图外,还被用来判明天然气水合物层的顶底界和产状,计算水合物层深度、厚度和体积。

然而,并不是所有的水合物都存在BSR.在平缓的海底,即使有天然气水合物,也不易识别出BSR.BSR常常出现在斜坡或地形起伏的海域。另外,也并不是所有的BSR都对应有天然气水合物。在极少数情况下,其它因素也可能导致BSR.还应注意的是,尽管绝大部分水合物层都位于BSR之上,但并不是所有的水合物层都位于BSR之上,这已被深海钻探证明。因此,BSR不能被作为天然气水合物的唯一标志,应结合其它方法综合判断。近几年,分析和研究地震的速度结构成为该学科领域的前沿。水合物层是高速层,其下饱气或饱水层是低速层。在速度曲线上,BSR界面处的速度会出现突然降低,表现出明显的速度异常结构。此外,分析振幅结构也可识别天然气水合物。相比而言,水合物层是刚性层,其下饱气或饱水层是塑性层,在振幅曲线上,BSR界面处的振幅会出现突然减小,表现出明显的振幅异常结构。这些方法对海底平缓的海域来说,尤其显的重要。 地球化学标志

浅层沉积物和底层海水的甲烷浓度异常高、浅层沉积物孔隙水Cl?含量(或矿化度)和δ18O异常高、出现富含重氧的菱铁矿等,均可作为天然气水合物的地球化学标志。 海底地形地貌标志 在海洋环境中,水合物富集区烃类气体的渗逸可在海底形成特殊环境和特殊的微地形地貌。天然气水合物的地貌标志主要有泄气窗、甲烷气苗、泥火山、麻点状地形、碳酸盐壳、化学合成生物群等。在最近几年德国基尔大学 Geomar研究所通过海底观测,在美国俄勒冈州西部大陆边缘Cascadia水合物海台就发现了许多不连续分布、大小在5cm2左右的水合物泄气窗,泄气窗中甲烷气苗一股一股地渗出,渗气速度为每分钟5公升。在该渗气流的周围有微生物、蛤和碳酸盐壳。


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