新能源天然氣水合物

天然氣水合物——未來(lái)潔凈的新能源冰可以燃燒嗎?偶然的發(fā)現(xiàn)30年代，為了輸送天然氣，鋪設(shè)了輸氣管道一些輸氣管道經(jīng)常奇怪的被冰塊堵塞->可燃冰!!對(duì)這些冰塊結(jié)構(gòu)和成份分析后發(fā)現(xiàn)，這是天然氣和水的結(jié)合物，可以燃燒!?1927年在克里米亞大地震期間，黑海海面燃起一場(chǎng)熊熊大火。起初人們以為是硫化氫釀成了這場(chǎng)火災(zāi)，后來(lái)認(rèn)定，硫化氫在水中的含量太少，不具備那么強(qiáng)的爆炸力。引起這場(chǎng)火災(zāi)的，原來(lái)是一種叫做水化甲烷的天然氣水合物。->可燃冰!!何為“天天然氣水水合物””？天然氣水水合物，，也稱氣氣體水合合物，是是由天然然氣與水水分子在在高壓（（>100大氣氣壓或>10MPa））和低溫溫（0～～10℃℃）條件件下合成成的一種種固態(tài)結(jié)結(jié)晶物質(zhì)質(zhì)。因天天然氣中中80%～90%的成成分是甲甲烷，故故也有人人叫天然然氣水合合物為甲甲烷水合合物。天天然氣水水合物多多呈白色色或淺灰灰色晶體體，外貌貌類似冰冰雪，可可以象酒酒精塊一一樣被點(diǎn)點(diǎn)燃，故故也有人人叫它““可燃冰冰”?；瘜W(xué)成份份(CH4·H2O)高度壓縮縮的固態(tài)態(tài)天然氣氣外表上看看它像冰冰霜甲烷占80％-99.9％＋1m3水合物0.8m3水164m3天然氣形成原因因海洋生物物和微生生物死后后，尸沉沉海底海底水溫溫較低，，壓力大大，經(jīng)經(jīng)過(guò)細(xì)菌菌分解成成為甲烷烷、乙烷烷等可燃燃?xì)怏w進(jìn)入海底底的沉積積巖，與與水結(jié)合合成可燃燃冰。形成的基基本條件件首先溫度度不能太太高（海底的溫溫度是2℃至4℃，適適合甲烷烷水合物物的形成成，高于于20℃℃就分解解）；第二壓力力要足夠夠大，但但不需太太大（0℃時(shí)，，30個(gè)個(gè)大氣壓壓以上就就可生成成）；第三，地地底要有有氣源。。最有可能能形成甲甲烷水合合物的區(qū)區(qū)域是：：（1）高高緯度的的凍土層層如美國(guó)的的阿拉斯斯加、俄俄羅斯的的西伯利利亞都已已有發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，而且且俄國(guó)已已開(kāi)采近近20年年。（2）海海底大陸陸架斜坡坡如美國(guó)和和日本的的近海海海域，加加勒比海海沿岸及及我國(guó)南南海和東東海海底底均有儲(chǔ)儲(chǔ)藏，估估計(jì)我國(guó)國(guó)黃海海海域和青青藏高原原的凍土土帶也有有儲(chǔ)藏。。估計(jì)全世世界甲烷烷水合物物的儲(chǔ)量量達(dá)1.87××1017m3（按甲烷烷計(jì)），，是目前前煤、石石油和天天然氣儲(chǔ)儲(chǔ)量的二二倍，其其中，海海底的甲甲烷水合合物儲(chǔ)量量占99％。天然氣水水合物——未來(lái)的的替代能能源★估計(jì)全球球儲(chǔ)量：：海域：1610千億噸噸(數(shù)百百年)；凍土地區(qū)區(qū)：5.3千千億噸。。我國(guó)天然然氣水合合物成藏藏遠(yuǎn)景區(qū)區(qū)根據(jù)前期期勘探和和歷史勘勘探資料料初步分分析，我我國(guó)天然然氣水合合物成藏藏遠(yuǎn)景區(qū)區(qū)：南海海海區(qū)、、青藏高高原凍土土區(qū)、東東海部分分海域。。據(jù)推測(cè)，，我國(guó)南南海資源源量可達(dá)達(dá)700億噸。。天然氣水水合物開(kāi)開(kāi)發(fā)的利利與弊驚人容量！世界上可可燃冰的的總資源量量相當(dāng)于于全球已知煤煤、石油油和天然然氣的2倍?？蓾M足人類類1000年的需求求。作為燃料料的好處處藏量大，，足夠應(yīng)應(yīng)付將來(lái)來(lái)的需要要甲烷占80％-99.9％可直接接點(diǎn)燃，，不產(chǎn)生生任何殘殘?jiān)粫?huì)產(chǎn)生生硫磺氧氧化物->廿一世紀(jì)的理想燃燃料?“誰(shuí)掌握握天然氣氣水合物物的開(kāi)采采技術(shù)，，誰(shuí)就可可以執(zhí)21世紀(jì)紀(jì)世界能能源之牛牛耳”天然氣水水合物作作為21世紀(jì)的的替代能能源是世世界能源源發(fā)展的的大趨勢(shì)勢(shì)。這不不僅具有有經(jīng)濟(jì)意意義，而而且具有有政治意意義。美美國(guó)伍茲茲霍爾海海洋研究究所的一一名科學(xué)學(xué)家認(rèn)為為，天然然氣水合合物的開(kāi)開(kāi)發(fā)利用用可能改改變世界界能源結(jié)結(jié)構(gòu)和對(duì)對(duì)中東石石油的重重要性產(chǎn)產(chǎn)生極大大的影響響。日本和印印度在其其領(lǐng)海中中發(fā)現(xiàn)大大量的天天然氣水水合物的的礦藏，，具有重重大的地地緣政治治意義。。這兩個(gè)個(gè)國(guó)家已已在大張張旗鼓地地研究開(kāi)開(kāi)發(fā)和利利用天然然氣水合合物。開(kāi)發(fā)天然然氣水合合物并不不困難，，在西伯伯利亞氣氣田中開(kāi)開(kāi)采甲烷烷表明，，目前的的開(kāi)發(fā)技技術(shù)是可可行的，，但是從從天然氣氣水合物物中開(kāi)發(fā)發(fā)大量的的甲烷將將對(duì)環(huán)境境帶來(lái)什什么樣的的影響，，已引起起很多國(guó)國(guó)家的政政府和科科學(xué)家的的關(guān)注，，關(guān)注的的焦點(diǎn)集集中在地質(zhì)災(zāi)害害和對(duì)氣候的影響。。地質(zhì)災(zāi)害害海底滑坡坡海底滑坡坡通常認(rèn)認(rèn)為是由由地震、、火山噴噴發(fā)、風(fēng)風(fēng)暴波和和沉積物物快速堆堆積等事事件或因因坡體過(guò)過(guò)度傾斜斜而引起起的。然然而，近近年來(lái)研研究者不不斷發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，因海海底天然然氣水合合物分解解而導(dǎo)致致斜坡穩(wěn)穩(wěn)定性降降低是海海底滑坡坡產(chǎn)生的的另一個(gè)個(gè)重要原原因。天天然氣水水合物以以固態(tài)膠膠結(jié)物形形式賦存存于巖石石孔隙中中，天然然氣水合合物的分分解會(huì)使使海底底巖巖石石強(qiáng)強(qiáng)度度降降低低；另另一一方方面面因因天天然然氣氣水水合合物物分分解解而而釋釋放放巖巖石石的的孔孔隙隙空空間間，，會(huì)會(huì)使使巖巖石石中中孔孔隙隙流流體體（（主主要要是是孔孔隙隙水水））增增加加和和巖巖石石的的內(nèi)內(nèi)摩摩擦擦力力降降低低，，在在地地震震波波、、風(fēng)風(fēng)暴暴波波或或人人為為擾擾動(dòng)動(dòng)下下孔隙隙流流體體壓壓力力急急劇劇增增加加，巖巖石石強(qiáng)強(qiáng)度度降降低低，，以以至至于于在在海海底底天天然然氣氣水水合合物物穩(wěn)穩(wěn)定定帶帶內(nèi)內(nèi)的的巖巖層層中中形形成成統(tǒng)統(tǒng)一一的的破破裂裂面面而而引引起起海海底底滑滑坡坡或或泥泥石石流流。。如果果在在開(kāi)開(kāi)采采過(guò)過(guò)中中向向海海洋洋排排放放大大量量甲甲烷烷氣氣體體將將會(huì)會(huì)破破壞壞海海洋洋中中的的生生態(tài)態(tài)平平衡衡。。在在海海水水中中甲甲烷烷氣氣體體常常常常發(fā)發(fā)生生下下列列化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)：：CH4+2O2=CO2+2H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2這些些化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)會(huì)會(huì)使使海海水水中中O2含量量降降低低，，一一些些喜喜氧氧生生物物群群落落會(huì)會(huì)萎萎縮縮，，甚甚至至出出現(xiàn)現(xiàn)物物種種滅滅絕絕；；另另一一方方面面會(huì)會(huì)使使海海水水中中的的CO2含量量增增加加，，造造成成生生物物礁礁退退化化，，海海洋洋生生態(tài)態(tài)平平衡衡遭遭到到破破壞壞。。海洋洋生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境的的破破壞壞地質(zhì)質(zhì)災(zāi)災(zāi)害害：：（1））自自二二十十世世紀(jì)紀(jì)70年年代代起起在在世世界界各各大大洋洋中中發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)數(shù)處處由由天天然然氣氣水水合合物物分分解解造造成成的的海海底底地地質(zhì)質(zhì)災(zāi)災(zāi)害害（（海海底底滑滑塌塌、、滑滑坡坡和和濁濁流流））。。目目前前較較為為一一致致的的認(rèn)認(rèn)識(shí)識(shí)是是，，這這些些海海底底地地質(zhì)質(zhì)災(zāi)災(zāi)害害可可能能是是由由海海平平面面升升降降、、地地震震和和海海嘯嘯導(dǎo)導(dǎo)致致的的水水合合物物分分解解而而引引起起的的，，而而水水合合物物分分解解產(chǎn)產(chǎn)生生的的滑滑塌塌、、滑滑坡坡和和濁濁流流則則可可能能進(jìn)進(jìn)一一步步引引發(fā)發(fā)新新的的地地震震和和海海嘯嘯。。（2））水水合合物物分分解解引引起起的的地地質(zhì)質(zhì)災(zāi)災(zāi)害害還還會(huì)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致致海海底底生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境惡惡化化而而殃殃及及海海洋洋生生物物。。（3））在在里里海海和和巴巴拿拿馬馬北北部部近近海海還還發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)水水合合物物分分解解產(chǎn)產(chǎn)生生的的海海底底泥泥火火山山。。（4））全全球球凍凍土土層層退退化化（（如如我我國(guó)國(guó)的的青青藏藏高高原原凍凍土土層層）），，存存在在天天然然氣氣水水合合物物大大量量釋釋放放的的危危險(xiǎn)險(xiǎn)。。（5））在在高高緯緯度度永永凍凍土土帶帶及及極極地地地地區(qū)區(qū)，，油油井井、、油油氣氣管管道道等等生生產(chǎn)產(chǎn)設(shè)設(shè)施施中中水水合合物物的的形形成成會(huì)會(huì)造造成成管管路路堵堵塞塞，，而而產(chǎn)產(chǎn)生生事事故故或或?yàn)?zāi)災(zāi)害害。。氣候候CH4的溫溫室室效效應(yīng)應(yīng)比比C02要大大21倍倍。。在在自自然然界界，，壓壓力力和和溫溫度度的的微微小小變變化化都都會(huì)會(huì)引引起起天天然然氣氣水水合合物物分分解解，，并并向向大大氣氣中中釋釋放放甲甲烷烷氣氣體體。。據(jù)測(cè)算，甲甲烷的全球球變暖的潛潛能在20年的期間間內(nèi)是二氧氧化碳的56倍。在開(kāi)采天然然氣水合物物過(guò)程中，，如果向大大氣中排放放大量甲烷烷氣體，這這必然會(huì)進(jìn)進(jìn)一步加劇劇全球的溫溫室效應(yīng)，，極地溫度度、海水溫溫度和地層層溫度也將將隨之升高高，這會(huì)引引起極地永永久凍土帶帶之下或海海底的天然然氣水合物物自動(dòng)分解解，大氣的的溫室效應(yīng)應(yīng)會(huì)進(jìn)一步步加劇。如如加拿大福福特斯洛普普天然氣水水合物層正正在融化就就是一個(gè)例例證。很多科學(xué)家家認(rèn)為，天天然氣水合合物中的甲甲烷最終將將對(duì)全球氣氣候產(chǎn)生穩(wěn)穩(wěn)定的影響響。在冰期期開(kāi)始時(shí)，，地球變冷冷，冰蓋擴(kuò)擴(kuò)大而引起起海平面下下降，海平平面的下降降又引起對(duì)對(duì)海底壓力力的下降，，這樣就引引起了天然然氣水合物物的離散和和甲烷釋放放，增加大大氣的溫室室效應(yīng)，從從而阻止了了全球繼續(xù)續(xù)變冷。這這樣，天然然氣水合物物可能是穩(wěn)穩(wěn)定全球溫溫度的一個(gè)個(gè)重要因子子。如果大量開(kāi)開(kāi)發(fā)天然氣氣水合物，，人為破壞壞這種自然然調(diào)節(jié)的平平衡，后果果將怎樣呢呢？埋藏淺在深海，存存于海底以以下0～1500米的沉積層層中，且多多數(shù)賦存于于自表層向向下厚數(shù)百百米（500～800米）；在加加拿大西北北Mackenzie三角洲永凍凍土帶，存存于810.1～1102.3米處，含天天然氣水合合物地層厚厚111米。規(guī)模大一般厚十厘厘米至數(shù)百百米，分布布面積數(shù)萬(wàn)萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)萬(wàn)平方公里里，單個(gè)海海域水合物物中天然氣氣的資源量量可達(dá)數(shù)萬(wàn)萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)萬(wàn)億立方米米。能量密度高高潔凈開(kāi)采方法熱解法加熱，使其其分解出甲甲烷蒸氣難于收集甲甲烷氣降壓法將核廢料埋入入地底，利利用核輻射射使其分解解難於收集甲甲烷氣置換法將液化CO2注入深海后后，沉入海海底因CO2較甲烷易于形形成水合物物甲烷水合物物中的甲烷烷分子被排排出作為燃料的的壞處以固體形態(tài)態(tài)埋藏在海海底，開(kāi)采采成本高(相對(duì)現(xiàn)時(shí)開(kāi)開(kāi)采石油、、煤等)甲烷含量相相當(dāng)于空氣氣中含量的的3000倍以上開(kāi)采的技術(shù)術(shù)未成熟，，甲烷氣易易流失加劇溫室效效應(yīng)，引致致地球溫度度上升加速速開(kāi)采時(shí)可能出現(xiàn)大大量的甲烷烷氣體泄漏漏導(dǎo)致海嘯及及影響船只只安全等過(guò)分開(kāi)采影影響海底沉沉積物的強(qiáng)強(qiáng)度引發(fā)海底出出現(xiàn)“山泥泥傾瀉”引起陸地地地上的結(jié)構(gòu)構(gòu)不穩(wěn)能源危機(jī)新新希望開(kāi)采方法都不是是十分有效效天然氣水合合物具有分分布廣、規(guī)規(guī)模大、儲(chǔ)儲(chǔ)量大及潔潔凈若能突破現(xiàn)現(xiàn)有開(kāi)發(fā)技技術(shù)的瓶頸頸將成為二十一一世紀(jì)最重重要的能源源資源之一一發(fā)現(xiàn)（作為為地下資源源）:1、1960年前蘇蘇聯(lián)麥索亞亞哈氣田；；2、美國(guó)阿阿拉斯加北北部?jī)鐾?；?、至今世世界已發(fā)現(xiàn)現(xiàn)60多處處；主要國(guó)家、、組織、投投入、工作作區(qū):1、ODP、DSDP—鄂霍霍茨克海、、墨西哥海海、大西洋洋、太平洋洋北美沿岸岸、南海海海槽等14處；ODP—164次航航次鉆探。。國(guó)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀2、20世世紀(jì)九十年年代，美國(guó)國(guó)地調(diào)所和和能源部——研究中心,全美海洋洋水合物研研究計(jì)劃（（阿拉斯加加、北卡羅羅濱岸）；；3、1994年，俄俄羅斯—勘勘察加半島島、千島群群島；4、1995年，印印度—5年年計(jì)劃，5600萬(wàn)萬(wàn)美元；5、1995年，日日本—發(fā)展促進(jìn)會(huì)會(huì),5年勘探專專項(xiàng)計(jì)劃，，