儀器信息網(wǎng)訊 2017年5月,幾個大國都發(fā)出了有關可燃冰的消息。中國18日宣布在南海試采可燃冰成功。此前,美國于12日宣布正在墨西哥灣開展可燃冰鉆探研究,日本也于4日宣布從近海可燃冰中提取出了甲烷。此前包括俄羅斯、加拿大、印度等國家已經(jīng)加入了這個開采行列。

　　可燃冰的優(yōu)點

　　什么是可燃冰?中國科學技術大學合肥微尺度物質(zhì)科學國家實驗室副研究員袁嵐峰介紹,可燃冰的結構是甲烷為主的有機分子被包在水分子組成的“籠子”里,由于甲烷是天然氣的主要成分,所以其學名是天然氣水合物。

可燃冰的結構

　　它之所以被稱作“可燃冰”,一方面是因為既含水又呈固體,看來像冰,另一方面,甲烷與水分子結合很弱,外界稍加擾動就可以讓其分離出來,很容易點燃。

　　甲烷是清潔燃料,燃燒后只生成二氧化碳和水,如果替代煤炭,將有助于解決空氣污染問題。

　　可燃冰儲量巨大,廣泛分布于全球大洋海底、陸地凍土層和極地之下。有專家估計,其資源量相當于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍。因此,可燃冰是一種有重大戰(zhàn)略意義的未來能源。

　　“目前全球生產(chǎn)模式主要依靠的傳統(tǒng)化石能源總會耗盡,而可燃冰可能大大延長這個時間,為人類開發(fā)新能源提供緩沖。”袁嵐峰說。

　　大國競相探索

　　可燃冰的優(yōu)點吸引了全球大國競相研究開采手段。

　　美國能源部下屬的國家能源技術實驗室12日宣布,正與得克薩斯大學奧斯汀分校等機構合作,于5月在墨西哥灣深水區(qū)開展可燃冰開采研究,11日已經(jīng)開始了一次鉆探。

　　美國十分重視可燃冰研究,2000年曾通過《天然氣水合物研究與開發(fā)法案》。此后美國能源部多次撥款支持可燃冰研究,最近一次是在2016年9月,宣布投入380萬美元支持6個新的可燃冰研究項目。開展本次鉆探的得克薩斯大學奧斯汀分校就是受支持的項目方之一。

　　日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省資源能源廳4日宣布,日本石油天然氣金屬礦物資源機構成功從日本近海海底埋藏的可燃冰中提取出甲烷。此次試驗開采海域位于愛知縣和三重縣附近的太平洋近海,估計該海域擁有的可燃冰儲量達1.1萬億立方米,是日本天然氣年消費量的約10倍。

　　這是日本第二次開采可燃冰。2013年,日本嘗試過開采海底可燃冰并提取了甲烷,但由于海底砂流入開采井,試驗僅6天就被迫中斷。本次試驗持續(xù)12天后也因出砂問題中斷,未能完成原計劃連續(xù)三四周穩(wěn)定生產(chǎn)的目標,12天產(chǎn)氣量只有3.5萬立方米。

　　《日本經(jīng)濟新聞》19日說,日本希望在21世紀20年代開始可燃冰商業(yè)化項目,但現(xiàn)在看來還需要時間研發(fā)相應技術。日本資源能源廳石油天然氣課長定光裕樹表示,由于日本開采試驗沒有達到目標,可能不得不調(diào)整商業(yè)化的時間。

　　特殊國情加大開采難度

　　我國可燃冰主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及被凍土帶，根據(jù)粗略估算，其資源量分別為64.97*1012m3、3.38*1012m3、12.5*1012m3、2.8*1012m3。其中南海北部陸破的可燃冰資源量達185億噸油當量，相當于南海深水勘探已探明的油氣地質(zhì)儲備的6倍，達到我國陸上石油總量的50%。此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面積5242平方千米，其資源估算達到4.1萬億立方米。而且在我國東海和臺灣省海域也存在大量可燃冰。經(jīng)過海內(nèi)外專家學者多年探測研究證實中國臺灣省西南面積約77000平方千米的海域蘊藏著極為豐富的可燃冰球。據(jù)科學家估算，遠景資源至少有350億噸油當量。并且已在南海北部神狐海域和青海省祁連山永久凍土帶取得了可燃冰實物樣品。

　　中國此次試采可燃冰成功,也是世界首次成功實現(xiàn)資源量占全球90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開采。截至18日,本次試采連續(xù)產(chǎn)氣超過一周,最日高產(chǎn)量3.5萬立方米,累計產(chǎn)氣12萬立方米。

　　但是可燃冰要商業(yè)化還有許多障礙,比如降低開采成本、降低環(huán)境影響等。

　　現(xiàn)階段的開采技術

降壓法開采原理

　　降壓法是通過降低壓力而使天然氣水合物穩(wěn)定的相平衡曲線移動，從而達到促使水合物分解的目的。一般是在水合物層之下的游離氣聚集層中降低天然氣壓力或形成一個天然氣空腔(可由熱激發(fā)或化學試劑作用人為形成)，使與天然氣接觸的水合物變得不穩(wěn)定并且分解為天然氣和水。在該方法中，由于沒有額外的熱量注人水合物開采層，分解所吸收的熱量必須由周圍物質(zhì)提供，但是當水合物分解吸收的熱量達到一定程度，水合物周圍環(huán)境溫度降低會抑制水合物的進一步分解研究表明，這種方法在氣體全面分解過程中有利于控制開采氣體的流量，適合于那些儲藏中存在大量自由氣體的水合物儲層，是現(xiàn)有水合物開采技術中經(jīng)濟前景比較好的開采技術。

綜合法開采原理

　　綜合法是綜合利用降壓法和熱開采技術的優(yōu)點對天然氣水合物進行有效開采。其具體方法是先用熱激法分解天然氣水合物，后用降壓法提取游離氣體。目前，這種方法已得到了人們的廣泛推祟，已投產(chǎn)的俄羅斯Messoyakha氣田和加拿大Mackensie氣田均以該法為主要開采技術，其技術在國內(nèi)具有良好的應用前景。

新型潔凈能源可燃冰的研究發(fā)展.pdf