可燃冰发展趋势PPT课件
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《“可燃冰”将解千年能源忧？》课件
“可燃冰”将解千年忧？
向杰
学习目标
一、掌握“可燃冰”的相关方面的知 识。 二、学习本文抓住说明对象全方位进 行说明的方法。 三、学习本文辩证分析的思维方法。
导入新课
能源是自然界赋存的已经查明和推定的能够提供 热、光、动力和电能等各种形式的能量来源。包括一 次能源和二次能源。煤炭、原油、天然气、煤层气、 水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一 次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他 新能源和可再生能源。能源是整个世界发展和经济增 长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工 业革命以来，能源安全问题就开始出现。在全球经济 高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高 度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。 在此后的二十多年里，在稳定能源供应的支持下，世 界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源 带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一 系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺 以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类 的生存与发展。
（2）可燃冰分布在哪？
它在自然界分布非常广泛，海底以下0到 1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带 都有可能存在，世界上有79个国家和地区都 发现了天然气水合物气藏。
（3）它的作用是什么？
从能源的角度看，“可燃冰”可视为被 高度压缩的天然气资源，每立方米能分解释 放出160－180标准立方米的天然气。
(7)为什么说“可燃冰”的开发利用就 像一柄“双刃剑”？
利：燃冰储层中所含的有机碳总量，大约是 全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的 两倍；能很大程度解决能源问题。 弊：会导致甲烷气的大量散失，从而使大气 中的温室气体含量急剧增加；引起地质灾害； “可燃冰”埋藏于海底的岩石中，不易开采 和运输。
向杰
学习目标
一、掌握“可燃冰”的相关方面的知 识。 二、学习本文抓住说明对象全方位进 行说明的方法。 三、学习本文辩证分析的思维方法。
导入新课
能源是自然界赋存的已经查明和推定的能够提供 热、光、动力和电能等各种形式的能量来源。包括一 次能源和二次能源。煤炭、原油、天然气、煤层气、 水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一 次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他 新能源和可再生能源。能源是整个世界发展和经济增 长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工 业革命以来，能源安全问题就开始出现。在全球经济 高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高 度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。 在此后的二十多年里，在稳定能源供应的支持下，世 界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源 带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一 系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺 以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类 的生存与发展。
（2）可燃冰分布在哪？
它在自然界分布非常广泛，海底以下0到 1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带 都有可能存在，世界上有79个国家和地区都 发现了天然气水合物气藏。
（3）它的作用是什么？
从能源的角度看，“可燃冰”可视为被 高度压缩的天然气资源，每立方米能分解释 放出160－180标准立方米的天然气。
(7)为什么说“可燃冰”的开发利用就 像一柄“双刃剑”？
利：燃冰储层中所含的有机碳总量，大约是 全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的 两倍；能很大程度解决能源问题。 弊：会导致甲烷气的大量散失，从而使大气 中的温室气体含量急剧增加；引起地质灾害； “可燃冰”埋藏于海底的岩石中，不易开采 和运输。
可燃冰
谢谢 ！
添加化学试剂法
通过从井孔向水合 物储层泵入化学试 剂 ，如盐水甲醇、 乙醇、乙二醇、丙 三醇等，改变水合 物形成的相平衡条 件，降低水合物稳 定温度，引起水合 物的分解。化学试 剂法较热激发法作 用缓慢，费用昂贵， 但确有降低初始能 源输入的优点。
CO2置换法 近期有学者提出 用CO2置换开采， 将CO2通入天然 气水合物储层， 通过形成二氧化 碳水合物放出的 热量来分解天然 气水合物，同时 可以用来处理工 业排放的CO2， 发展低碳经济。
可燃冰—Gas Hydrate
杨代胜 徐强 张大鹏 詹润
应化09-2班
目录
可燃冰简介
可燃冰的开采方法
国内外可燃冰的研究 发展现状 及发展前景
可燃冰简介
可燃冰又叫天然气水合物，主要成分 是甲烷与水分子，由天然气与水在高 压低温条件下形成的具有笼状结构的 似冰状结晶化合物，气体分子多以甲 烷为主(＞90%) ,所以也被称为甲烷水 合物。纯净的天然气水合物大多呈白 色，形似冰雪，可以像固体酒精一样 直接被点燃，因此，又被形象地称为 “可燃冰”。
可燃冰的环境效应相当复杂，如图
结语
“可燃冰”的研究意义重大，但其开发有利有弊。总 之，没有在它的利与弊之间找到一个平衡点、没有有 效解决其开发对于全球环境带来的影响之前，大量开 采、投入生活只能作为美好的设想。但我们有理由相 信，随着常规能源的入不敷出和科学技术的不断发展， 可燃冰作为未来社会庞大的能源储备在人类发展的进 程中必将发挥重大作用。
可燃冰的分布
科学家们公认，可燃冰在世界范围内有广泛存在的可能性，在陆 地上，大约有27% 的面积是可以形成可燃冰的潜在地区，而大 洋水域中90%的面积也属这样的潜在区域。海底可燃冰分布的范 围约为4 × 107 km2，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量 够人类使用1 000 年。下图为可燃冰的世界分布图
可燃冰PPT课件
球开始掀起大规模研究、探测
和勘探天然气水合物藏的热潮。
•
至90年代中期，美、俄、
荷、德、加、日等诸多国家探
测可燃冰的目标和范围已覆盖
了世界上几乎所有大洋陆缘的
重要潜在远景地区，以及高纬
度极地永冻土地带和南极大陆
及陆缘区等。
•
目前，至少已有40多个国
家，针对可燃冰展开了国家级
的资源调查和研究工作，并已
调查发现可燃冰的矿点共有100
多处。
.
10
可燃冰概念
可燃冰顾名思义像冰一样的固体点火能燃 烧，是一种非常规能源。它是天然气分子(除 氢、氦和氖外)充填在水的晶体笼架中形成的 冰状固体物，又叫天然气水合物或固体气。
现已证实分子结构式： CH4·8H2O
可燃冰燃烧方程式： .
11
性质
可燃冰是一种白色固体物质，外形像冰，有极强 的燃烧力。主要以甲烷(大于90％)为主，故也称 甲烷水合物。
将核废料埋入地底， 利用核辐射效应使其分解
但它们都面临着和热解法同样 布设管道并高效收集的问题。
.
难处
23
可燃冰的开采方法
方案三是置换法
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
• 1965年，前苏联首次在西西 伯利亚永久冻土带发现天然气 水合物矿藏。
• 至此，各国科学家相继开始了 对可燃冰的研究，一步一步解 开了其神秘的面纱。
.
4
可燃冰简介
• 天然气水合物，因其 外观象冰一样，而且 遇火即可燃烧，所以 又被称作“可燃冰”
• 它是在一定条件下由 水和天然气在高压和 低温条件下混合组成 的笼形结晶化合物。
可燃冰ppt课件
Introduction to combustible ice
可燃冰在全球分布
可燃冰主要分布在全 世界的边缘海、深海 槽区和大洋盆地中， 约占海洋面积的10% ，此外还有高原冻土 带。
可燃冰分类
根据可燃冰的分布位 置，可以将可燃冰分 为陆上可燃冰气藏与 海洋可燃冰气藏两大 类。
图片来源：李代广.神秘的可燃冰[M]
2017年 • 中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。 101031
2 可燃冰开采技术
Exploitation of Combustible Ice
“可燃冰”相平衡条件
“可燃冰”是在一定低温和高压的 条件下存在的。
通过改变温度或者压力数值，使表 示可燃冰的点越过分界线。平衡打 破后，“可燃冰”可分解为可自由 流动的气体和水
8,20
0 标题数字等都可以通过点
击和重新输入进行更改， 顶部“开始”面板中可以 对字体、字号、颜色、行介
Introduction to combustible ice
什么是可燃冰？
干冰，本水 合物，英文名为natural gas
新能源技术及应用 可燃冰
第一组 朱艳峰 贺禹 赖一铭 蒋雪峰
1
目录
1.可燃冰简介 2.可燃冰开采技术 3.可燃冰开采案例 4.可燃冰开发中存在的问题 5.人工合成可燃冰
12
研究背景 Research Backgrounds
能源危机
全球能源
环危境机污染
4,80 全球变0 暖
据2016年最新公布的数据显示，目前全球石油 储量为3184亿桶，还能供人类使用48.4年。
0738
1 可燃冰简介
Introduction to combustible ice
可燃冰课件幻灯片课件
• 至此，各国科学家相继开始了 对可燃冰的研究，一步一步解 开了其神秘的面纱。
可燃冰简介
• 天然气水合物，因其 外观象冰一样，而且 遇火即可燃烧，所以 又被称作“可燃冰”
• 它是在一定条件下由 水和天然气在高压和 低温条件下混合组成 的笼形结晶化合物。
可燃冰简介
• 可燃冰的构成可用
mCH（2m+2）·nH2O来
可燃冰简介
• 全球天然气水合物分布明显呈 现受地理格局控制的特点。主 要存在于世界范围内的沟盆体 系、陆坡体系、边缘海盆陆缘， 尤其是与泥火山、热水活动、 盐泥底辟及大型断裂构造有关 的深海盆地中；另外还包括扩 张盆地和北极地区的永久冻土 区，大西洋的85％、太平洋的 95％和印度洋的96％的地区中 也含有天然气水合物，并且主 要分布于海平面下200-600ｍ的 深度内
另一种观点则认为，“可燃冰”由海洋 板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古
世界可燃冰分布图
炙手可热的“冰”
炙手可热的“冰”
• 储量大：
• 现已探明的天然气水合物中的碳量 11013吨相
当于已探明所有化石能源碳量总和的2倍。可满
足人类未来1,000年的能源需求。
1155%%
5%5%
53%
27%
但它们都面临着和热解法同样 布设管道并高效收集的问题。
难处
可燃冰的开采方法
方案三是置换法
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
面临的环境问题
• 1．可能导致大量温室气体排放污 染环境。由于甲烷是绝大多数可燃 冰中的主要成分，同时也是一种反 应快速、影响明显的温室气体。可 燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲 烷数量的3000倍。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温 室效应要大得多。可燃冰非常不稳 定，在常温和常压环境下极易分解 。这些冰球一旦从海底升到海面就
可燃冰简介
• 天然气水合物，因其 外观象冰一样，而且 遇火即可燃烧，所以 又被称作“可燃冰”
• 它是在一定条件下由 水和天然气在高压和 低温条件下混合组成 的笼形结晶化合物。
可燃冰简介
• 可燃冰的构成可用
mCH（2m+2）·nH2O来
可燃冰简介
• 全球天然气水合物分布明显呈 现受地理格局控制的特点。主 要存在于世界范围内的沟盆体 系、陆坡体系、边缘海盆陆缘， 尤其是与泥火山、热水活动、 盐泥底辟及大型断裂构造有关 的深海盆地中；另外还包括扩 张盆地和北极地区的永久冻土 区，大西洋的85％、太平洋的 95％和印度洋的96％的地区中 也含有天然气水合物，并且主 要分布于海平面下200-600ｍ的 深度内
另一种观点则认为，“可燃冰”由海洋 板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古
世界可燃冰分布图
炙手可热的“冰”
炙手可热的“冰”
• 储量大：
• 现已探明的天然气水合物中的碳量 11013吨相
当于已探明所有化石能源碳量总和的2倍。可满
足人类未来1,000年的能源需求。
1155%%
5%5%
53%
27%
但它们都面临着和热解法同样 布设管道并高效收集的问题。
难处
可燃冰的开采方法
方案三是置换法
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
面临的环境问题
• 1．可能导致大量温室气体排放污 染环境。由于甲烷是绝大多数可燃 冰中的主要成分，同时也是一种反 应快速、影响明显的温室气体。可 燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲 烷数量的3000倍。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温 室效应要大得多。可燃冰非常不稳 定，在常温和常压环境下极易分解 。这些冰球一旦从海底升到海面就
21世纪新能源-可燃冰
《能源与环境》课程报告题目：21世纪新能源-可燃冰学号：201148250107203 姓名：胡兆鑫提交日期：2012-06-0121世纪新能源-可燃冰摘要：可燃冰又称天然气水合物，在低温、高压条件下形成，是近些年来世界各国相继发现的一大新型能源，因其优越的燃烧性能和清洁燃烧产物，有可能成为21世纪的新能源。
目前多个国家已进行了研究、勘探和试开发。
我国也将其纳入重大项目，并已获得样品。
本文阐述了可燃冰形成和发现过程，并分析总结目前国内外对可燃冰的研究现状，在此基础上分析了可燃冰的应用对环境产生的利与弊，说明对可燃冰的研究开发对未来能源储备具有重要意义。
关键词：可燃冰；天然气水合物；研究开发现状；开发前景0 引言在煤炭、石油、天然气等传统能源储量有限的情况下，世界各国的科学家正努力寻找清洁高效的新型能源，以取代日益枯竭的传统能源。
此时，一种俗称“可燃冰”的“冰块”，正以其独特的优势，进入科学家的视野，并有可能一举成为21世纪的新能源。
可燃冰又叫做“天然气水合物”也称作气体水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），是分布于深海沉积物中，它是由天然气与水在高压（大于100atm，或大于10MPa）和低温（0~10℃）条件下合成的一种固态类冰状结晶物质，因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“固体瓦斯”或者“气冰”。
因形成天然气水合物的主要气体为甲烷，所以可燃冰又称为固态甲烷[1]。
可燃冰具有很强的浓缩(吸附)气体的能力,是其他非常规气源岩（如煤层、黑色页岩）能量密度的10倍,是常规天然气能量密度的2~5倍。
可燃冰的燃烧值高，清洁无污染，燃烧后几乎不产生任何废弃物，SO2产生量比燃烧原油或煤低两个数量级。
可燃冰是近20年来在海洋和冻土带发现的新型洁净优质能源，已引起了各国政府和能源专家的广泛关注[2,3]。
1 可燃冰的发现与形成条件1.1可燃冰的发现早在1778年，英国化学家普得斯特里就着手研究气体生成的气体水合物温度和压强。
可燃冰将解千年能源忧PPT课件
第4页/共21页
本文是一篇科技新闻， 是对科学技术领域新近 发生的事实的报道。科 技新闻既有新闻性，又 有科学性，一般来说， 科技新闻的主体部分属 于科技说明文。
第5页/共21页
yùn cáng dài wán cáng qì
•蕴藏 殆尽 甲烷 气藏 迄
今chǔ sù lǜ kē dàn
qīng jué qiào zuān xiào
第13页/共21页
2℃—4℃ ≥30个大气压 甲烷、天然气
第14页/共21页
第15页/共21页
首先，从能源的角度看，迄今为止，在世界各地的海 洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全 球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量 的两倍以上。
于此同时，天然“可燃冰”不易开采和运输，开采这 种水合物会给生态造成一系列严重问题。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。陆 缘海边的“可燃冰”开采起来十分困难，一旦出了井喷 事故，就会造成海水汽化，发生海啸船翻。
•储量 追溯 氯气 苛刻 氮
s气è rèn
jié
第6页/共21页
解释
• 蕴藏：蓄积深藏未露。 • 殆尽：几乎罄尽（全尽无余、竭尽的意思）。 • 气藏：气田。 • 迄今：至今、到现在。 • 追溯：比喻回首或钩沉往事，探寻本质或源泉。追：追寻；溯：
逆流而上。 • 迫在眉睫：形容事情已到眼前，情势十分紧迫。 • 刻不容缓：比喻情势紧迫，一刻也不允许拖延。
第10页/共21页
第二部分整理人类对气水化合物认识过程和探究历史：
最早可追溯到1810年，英国科学家戴维在实验室中把氯气通 入水中，在摄氏零度以上出现了“冰块”，由此人们首次认识到 了气水合物这种物质。
“可燃冰”或者说甲烷水合物，就是作为一种科学探索的产物， 被科学家维纳德于1888年合成。
本文是一篇科技新闻， 是对科学技术领域新近 发生的事实的报道。科 技新闻既有新闻性，又 有科学性，一般来说， 科技新闻的主体部分属 于科技说明文。
第5页/共21页
yùn cáng dài wán cáng qì
•蕴藏 殆尽 甲烷 气藏 迄
今chǔ sù lǜ kē dàn
qīng jué qiào zuān xiào
第13页/共21页
2℃—4℃ ≥30个大气压 甲烷、天然气
第14页/共21页
第15页/共21页
首先，从能源的角度看，迄今为止，在世界各地的海 洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全 球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量 的两倍以上。
于此同时，天然“可燃冰”不易开采和运输，开采这 种水合物会给生态造成一系列严重问题。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。陆 缘海边的“可燃冰”开采起来十分困难，一旦出了井喷 事故，就会造成海水汽化，发生海啸船翻。
•储量 追溯 氯气 苛刻 氮
s气è rèn
jié
第6页/共21页
解释
• 蕴藏：蓄积深藏未露。 • 殆尽：几乎罄尽（全尽无余、竭尽的意思）。 • 气藏：气田。 • 迄今：至今、到现在。 • 追溯：比喻回首或钩沉往事，探寻本质或源泉。追：追寻；溯：
逆流而上。 • 迫在眉睫：形容事情已到眼前，情势十分紧迫。 • 刻不容缓：比喻情势紧迫，一刻也不允许拖延。
第10页/共21页
第二部分整理人类对气水化合物认识过程和探究历史：
最早可追溯到1810年，英国科学家戴维在实验室中把氯气通 入水中，在摄氏零度以上出现了“冰块”，由此人们首次认识到 了气水合物这种物质。
“可燃冰”或者说甲烷水合物，就是作为一种科学探索的产物， 被科学家维纳德于1888年合成。
可燃冰ppt讲解
气体分子：CH4, C2H4, C2H6, C3H8, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, H2S, CO2,
晶体类型 I型 II型
H型
水分子数 晶穴种类 晶穴数 晶穴结构
46
小
2
512
大
6
51262
136
小
16
512
大
8
51264
小
3
512
34
中
2
435663
大
1
51268
1 m3 水合物
Chen-Guo模型
VDW模型
VDW模型
0.85
0.70
实验值
实验值
0.65 0.60
0.50
0.40
272
274
276
278
280
T ，K
0.45
0.25 46
Chen-Guo模型 VDW模型 气相实验值
56
66
z CO2 , mol%
Chen-Guo模型 VDW模型 水合物相实验值
76
86
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值与 实验值比较
核能 ？！ 可再生能源
可燃冰-天然气 水合物有可能成 为未来的新能源
初步认为，地球上27%的陆地和90%的海域均具备天然气水合物生成 的条件
天然气水合物赋存于水深大于100-250米（两极地区）和大于400-650 米（赤道地区）的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里 的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。
4. CO2置换过程强化方法研究 3.CO2置换动力学实验及模型研究 2.水合物存在条件下，CO2和CH4在溶液中溶解度 1. CO2+CH4+H2O体系V-H相平衡研究
晶体类型 I型 II型
H型
水分子数 晶穴种类 晶穴数 晶穴结构
46
小
2
512
大
6
51262
136
小
16
512
大
8
51264
小
3
512
34
中
2
435663
大
1
51268
1 m3 水合物
Chen-Guo模型
VDW模型
VDW模型
0.85
0.70
实验值
实验值
0.65 0.60
0.50
0.40
272
274
276
278
280
T ，K
0.45
0.25 46
Chen-Guo模型 VDW模型 气相实验值
56
66
z CO2 , mol%
Chen-Guo模型 VDW模型 水合物相实验值
76
86
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值与 实验值比较
核能 ？！ 可再生能源
可燃冰-天然气 水合物有可能成 为未来的新能源
初步认为，地球上27%的陆地和90%的海域均具备天然气水合物生成 的条件
天然气水合物赋存于水深大于100-250米（两极地区）和大于400-650 米（赤道地区）的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里 的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。
4. CO2置换过程强化方法研究 3.CO2置换动力学实验及模型研究 2.水合物存在条件下，CO2和CH4在溶液中溶解度 1. CO2+CH4+H2O体系V-H相平衡研究
可燃冰ppt课件
降低储层压力或从而分解为天然气和水
降压法开采原理图
202233
2 可燃冰开采技术
降压法
Exploitation of Combustible Ice
最大的优点是不需要连续激发，且生产成本低
1.大面积开采时自身能量不能满足压降的需 要
2.对可燃冰矿藏性质有要求，适合于水合 物层下部有天然气层时
3.降压引起储层温度降低，因而在水合物储 层接近0℃及在 0℃以下时不能采用，否则 会使水结冰或二次形成水合物堵塞储层
2017年 • 中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。 101031
2 可燃冰开采技术
Exploitation of Combustible Ice
“可燃冰”相平衡条件
“可燃冰”是在一定低温和高压的 条件下存在的。
通过改变温度或者压力数值，使表 示可燃冰的点越过分界线。平衡打 破后，“可燃冰”可分解为可自由 流动的气体和水
热流体从地面泵入水合物地层，进行电 磁加热和微波加热，促使温度上升。高 于地层温度的外界物质的注入，使储层 温度上升到水合物分解的温度，并持续 提供热量来维持水合物的分解
1156
2 可燃冰开采技术
热激发法
Exploitation of Combustible Ice
a.热水注入阶段 b.可燃冰分解阶段 c.开采阶段
2256
3 可燃冰开采案例 Case of combustible ice mining
日本——首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家
2013年3月12日，日本成功地在 爱知县渥美半岛以南70公里、水 深1000米处海底开采出可燃冰并 提取出甲烷，成为世界上首个掌 握海底可燃冰采掘技术的国家。
2013年，日本尝试过开采海底可燃冰并提取了甲烷，但由于海底砂流入开采 井，试验仅6天就被迫中断。本次试验持续12天后也因出砂问题中断，未能 完成原计划连续三四周稳定生产的目标，12天产气量只有3.5万立方米。
降压法开采原理图
202233
2 可燃冰开采技术
降压法
Exploitation of Combustible Ice
最大的优点是不需要连续激发，且生产成本低
1.大面积开采时自身能量不能满足压降的需 要
2.对可燃冰矿藏性质有要求，适合于水合 物层下部有天然气层时
3.降压引起储层温度降低，因而在水合物储 层接近0℃及在 0℃以下时不能采用，否则 会使水结冰或二次形成水合物堵塞储层
2017年 • 中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。 101031
2 可燃冰开采技术
Exploitation of Combustible Ice
“可燃冰”相平衡条件
“可燃冰”是在一定低温和高压的 条件下存在的。
通过改变温度或者压力数值，使表 示可燃冰的点越过分界线。平衡打 破后，“可燃冰”可分解为可自由 流动的气体和水
热流体从地面泵入水合物地层，进行电 磁加热和微波加热，促使温度上升。高 于地层温度的外界物质的注入，使储层 温度上升到水合物分解的温度，并持续 提供热量来维持水合物的分解
1156
2 可燃冰开采技术
热激发法
Exploitation of Combustible Ice
a.热水注入阶段 b.可燃冰分解阶段 c.开采阶段
2256
3 可燃冰开采案例 Case of combustible ice mining
日本——首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家
2013年3月12日，日本成功地在 爱知县渥美半岛以南70公里、水 深1000米处海底开采出可燃冰并 提取出甲烷，成为世界上首个掌 握海底可燃冰采掘技术的国家。
2013年，日本尝试过开采海底可燃冰并提取了甲烷，但由于海底砂流入开采 井，试验仅6天就被迫中断。本次试验持续12天后也因出砂问题中断，未能 完成原计划连续三四周稳定生产的目标，12天产气量只有3.5万立方米。
未来能源-可燃冰
谢谢！请老师和 各位同学提出宝 贵意见~
会影响海洋生态。甲烷进入海水中后会发生较快的微生物氧化作用，影响海 水的化学性质。甲烷气体如果大量排入海水中，其氧化作用会消耗海水中大 量的氧气，使海洋形成缺氧环境，从而对海洋微生物的生长发育带来危害。 ②进入海水中的甲烷量如果特别大，则还可能造成海水汽化和海啸，甚至会 产生海水动荡和气流负压卷吸作用，严重危害海面作业甚至海域航空作业。 (2) 开采过程中天然气水合物的分解还会产生大量的水，释放岩层孔隙空间， 使天然气水合物赋存区地层的固结性变差，引发地质灾变。海洋天然气水合 物的分解则可能导致海底滑塌事件。近年的研究发现，因海底天然气水合物 分解而导致陆坡区稳定性降低是海底滑塌事件产生的重要原因。钻井过程中 如果引起天然气水合物大量分解，还可能导致钻井变形，加大海上钻井平台 的风险。 (3) 如何在天然气水合物开采中对天然气水合物 分解所产生的水进行处理，也是一个应该引起重 视的问题。
• 中国可燃冰开发历程：
时间 1999年 2002年 2004年 2005年 2006年 2007年 主要研究成绩 南海首次发现了天然气水合物存在标志 勘测南海储量相当于700亿 t油当量，在西沙海槽圈出天然气水合物矿 区。 成立中科院广州天然气水合物研究中心；中德联合在南海北部发现430 万平方公里的“九龙甲烷礁” 成功研制可燃冰开采模拟系统 可燃冰保真取样器成功研制并试验；勘测南海北部东沙西南部海域天 然气水合物发育区。 开发了新型可燃冰组合抑制剂，加速了开采研究进度；可燃冰钻探取 心项目启动；可燃冰开采运输关键技术去的初步成绩；在南海北部神 狐海域钻获可燃冰样品。 在青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获可燃冰样品；广州海洋地质 调查局自主研制“海洋六号”调查船，并在南海北部成功取样。 勘测青藏高原五道沟永久冻土去、青海省祁连山南缘永久冻土带远景 资源量有350亿 t油当量以上。
6物理高新技术--海洋技术——可燃冰课件
“ 可燃冰” 的形成有三个基本条件
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。
正是由于需要同时具备高压和低温的环境，“可燃 冰”大多分布在深海底和冻土区域，这样才能保持稳 定的状态，而且，海洋中的“可燃冰”数量远大于冻 土区域，其分布的陆海比例为1∶100。科学家估计， “可燃冰”主要分布在海底之下1000米范围内，海底 “可燃冰”分布的范围约占海洋总面积的10%，分布 面积达4000万平方公里。
据一则新闻报道，日前，我国青藏高原再次获得可燃冰 实物样品。国土资源部日前召开新闻发布会称，我国在青海 省天峻县木里镇永久冻土带多次成功钻获天然气水合物(又 称“可燃冰”)实物样品。我国成为世界第一个在中低纬度 冻土区发现“可燃冰”的国家，是继加拿大、美国之后第三 个在陆域钻获“可燃冰”的国家。科学家初略估算，我国远 景可燃冰资源量至少有350亿吨油当量。
迄今，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 。1960年，前苏联在西伯利亚发现了 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。 美国于1 9 6 9 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。 日本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。
可燃冰开采方案主要有三种 方案一是热解法。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。但此方 法难处在于不好收集。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。 方案二是降压法。有科学家提出将核废料埋入 地底，利用核辐射效应使其分解。但它们都面临 着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。
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清洁能源--可燃冰
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可燃冰简介
产业化发展前景
可燃冰研究开发现状
未来发展方向
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可燃冰简介
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可燃冰
可燃冰，又叫做甲烷水合物也称作天然气水合物， 主要成分是甲烷与水分子 分布于海底或陆地永久冻土带内，它是由天然气 与水长期在高压和低温条件下形成的一种固态类 冰状结晶物质，纯净的天然气水合物是白色固 体，外貌极似冰雪，遇火即可燃烧，因此，又被 形象的称为“可燃冰”
2013 年 6 月至 9 月，中国海洋地质科技人员
在广东沿海珠江口盆地东部海域首次钻获高纯
度可燃冰样品，样品中甲烷含量最高达到
99% ，具有埋藏浅、厚度大、类型多、纯度
高四个主要特点。我国陆域可燃冰主要分布在
青藏高原和东北冻土层、青藏高原的木里煤田
含可燃冰岩层段埋藏浅，只有 130-300多米，
. 这为可燃冰开采带来很大有利条件
未来我国可燃冰产业发展方向
.
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01 未来我国可燃冰产业发展方向
立足勘探开采，掌握核心技术 区域内水合物丰度不同，因此需要开展深 入细致的勘察与基础科学研究评价，区分 出富矿区和贫矿区，详细和准确地了解成 矿规模与矿层展布特征以及储量，为可燃 冰商业化生产奠定选址基础，提高开采率 实现科学开采
推进商业化进程，推动可燃冰产业链整合 可燃冰可应用于交通、冶金、电力、轻工等 行业的内燃机、汽车、炼钢、热处理、印染、 纺织等诸多方面，同时大量供给居民作为生 活燃料。广泛的应用使可燃冰对企业的商业 价值不可估量
加大天然气水合物资源勘查与评价力度，适时开展试开 采工作，将可燃冰的勘探、开采列入国家未来发展规划中
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未来我国可燃冰产业发展方向 01
政府引导，动员社会资本，助力可燃冰发展 可燃冰行业从勘探到开采到运输再到最后的 加工使用是一项利国利民的大工程，鉴于其 还是一个新兴的行业，尚处于成长期，需要 政府在政策和资金两个层面提供大力支持。 在投入公共财政资金的同时，需要积极引导 和动员社会资金，以满足可燃冰行业发展对 资金的需求
资金需求巨大，企业进入
海底滑坡的可能性，破坏
门槛高
海洋中的生态平衡。
可燃冰这类新兴、能源型
产业的发展技术难度大、
投资高、耗时长、回收成 本大，企业要前期投入大 量人力、物力和财力，这 些都不在一般企业能够承
我国可燃冰发展的 不足
环境影响难以预料
受的范围内。目前只有几
家大型国有企业进行投资。
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这种方法成本低，适合大面积开 采，但是它对于可燃冰矿藏的性 质有要求，只有在可燃冰藏于温 压平衡边界附近时，减压开采法 才经济可行
水力压裂法
利用温度相对较高的海水由高压泵通过注 入井注入水合物储层，在加热水合物储层 的同时还使其产生人工裂缝，为分解气 体提供运移通道，从而达到高效开采水合 . 物采储结层合的的目方的法，。是强化的热激发和减6 压开
4
开采可燃冰的方法
热激发开采法 对可燃冰层进行加热，使可 燃冰分解成水和天然气。但 是这种方法尚未解决热能利 用效率低下的问题，而且只 能进行局部加热，有待于进 一步完善。
化学试剂法
在储层注入抑制剂( 甲 醇、乙二醇、氯化钙等) 以打破水合物平衡，造 成部分可燃冰的分解
减压开采法 利用降低压力促使可燃冰分解。
2
可燃冰研究开发现状
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可燃冰的研究开发现状
国外研究现状
全球已经有30多个国家和地区开展了天然 气水合物的研究调查与勘探.国外天然气水 合物开发研究已进入探索试验及开采阶段， 实验测试和勘查识别技术相对成熟，水合 物安全开采技术尚处于探索阶段。尤其以 美国、加拿大、日本、俄罗斯等国的开发 研究处于领先地位，韩国、印度等国也都 进行了深入研究，在海底水合物开采方面 特别是日本已经取得一定突破。
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02
一旦可燃冰大量开采，在
开采技术层面尚未找到一个适 合中国现状的高效率、低风险 方法。
开采过程中势必会排放出 甲烷气体，届时将加剧全 球温室效应，促使极地、 海水、地层温度升高，有
可能造成可燃冰自动分解，
行业壁垒
开采技术尚不成熟 形成恶性循环。同时，海 底可燃冰的分解会导致海 洋斜坡稳定性降低，增加
1立方米可燃冰等于 164立方米的常规天然气藏， 是其他非常规气源岩( 如煤层、黑色页岩) 能量密 度的 10倍，是常规天然气能量密度的2-5倍，其资 源量丰富，被认为是继石油之后的一种新型能源 燃料，具有很高的研究价值
.4ຫໍສະໝຸດ 可燃冰的储量及分布可燃冰受其性质、成因等限制，大致分 布在大陆永久冻土带、极地大陆架以及 海洋和一些内陆湖的深水环境、岛屿的 斜坡地带活动和被动大陆边缘的隆起处 等，海底可燃冰分布的范围较广，约 4x10^7km2，目前海洋中已发现的可 然冰总资源为 2万万亿m^3以上，相当 于地球上已知煤、石油、天然气含碳量 总和的2倍以上 我国的天然气水合物资源主要分布在东 海、南海海域、青藏高原以及东北冻土 带
国土资源部在 2013年 12月 17 日发布的 《2013年海域天然气水合物勘探成果》中透 露，我国首次在珠江口盆地东部海域钻获高 纯度可燃冰。这标志着我国可燃冰的勘察研 究工作发展进入新的阶段。
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产业化发展前景
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1 产业化发展前景
全球可燃冰储量丰富，分布 广泛，海域和陆域都有发现， 但是目前全球已进行开采的气 田仅有四个。这与可燃冰庞大 的储量相比只是一个很小的部 分。而且，可燃冰的研究在全 球范围内也还处于初级阶段， 产业链也没有形成，仍处于成 长期，未来的发展空间很大。
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02 我国可燃冰发展的优势
储量大
深海勘探技术 天然禀赋
我国作为全球第三大冻土国，具备良好的可燃 冰赋存条件和资源前景。据估算，我国陆域远 景资源量至少有 350亿吨油当量，南海的可燃 冰储量大约为 680 亿吨油当量。
2012年6月蛟龙号载人潜水器将我国的下潜深度 刷新到 7062 米，标志着我国具备了到达全球 99.8%以上海洋深处进行作业的能力。蛟龙号的 加入，如虎添翼，推动了可燃冰的发展，为海 底整体取冰创造了可能。
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来源：孙玉清，李静，王茜.可燃冰发展现状及产业化前景.经济研究参考，
2014，50卷(期)：13-16.
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可燃冰的研究开发现状
国内研究现状
我国于 1999年开始开展可燃冰的相关研究， 目前我国对可燃冰的研究地域主要集中在青 藏高原和南海海域。我国是继美国、日本、 印度之后第四个以国家级研发计划为支撑采 获到实物样品的国家，标志着我国天然气水 合物调查研究水平进入世界先进行列;
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可燃冰简介
产业化发展前景
可燃冰研究开发现状
未来发展方向
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可燃冰简介
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可燃冰
可燃冰，又叫做甲烷水合物也称作天然气水合物， 主要成分是甲烷与水分子 分布于海底或陆地永久冻土带内，它是由天然气 与水长期在高压和低温条件下形成的一种固态类 冰状结晶物质，纯净的天然气水合物是白色固 体，外貌极似冰雪，遇火即可燃烧，因此，又被 形象的称为“可燃冰”
2013 年 6 月至 9 月，中国海洋地质科技人员
在广东沿海珠江口盆地东部海域首次钻获高纯
度可燃冰样品，样品中甲烷含量最高达到
99% ，具有埋藏浅、厚度大、类型多、纯度
高四个主要特点。我国陆域可燃冰主要分布在
青藏高原和东北冻土层、青藏高原的木里煤田
含可燃冰岩层段埋藏浅，只有 130-300多米，
. 这为可燃冰开采带来很大有利条件
未来我国可燃冰产业发展方向
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01 未来我国可燃冰产业发展方向
立足勘探开采，掌握核心技术 区域内水合物丰度不同，因此需要开展深 入细致的勘察与基础科学研究评价，区分 出富矿区和贫矿区，详细和准确地了解成 矿规模与矿层展布特征以及储量，为可燃 冰商业化生产奠定选址基础，提高开采率 实现科学开采
推进商业化进程，推动可燃冰产业链整合 可燃冰可应用于交通、冶金、电力、轻工等 行业的内燃机、汽车、炼钢、热处理、印染、 纺织等诸多方面，同时大量供给居民作为生 活燃料。广泛的应用使可燃冰对企业的商业 价值不可估量
加大天然气水合物资源勘查与评价力度，适时开展试开 采工作，将可燃冰的勘探、开采列入国家未来发展规划中
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未来我国可燃冰产业发展方向 01
政府引导，动员社会资本，助力可燃冰发展 可燃冰行业从勘探到开采到运输再到最后的 加工使用是一项利国利民的大工程，鉴于其 还是一个新兴的行业，尚处于成长期，需要 政府在政策和资金两个层面提供大力支持。 在投入公共财政资金的同时，需要积极引导 和动员社会资金，以满足可燃冰行业发展对 资金的需求
资金需求巨大，企业进入
海底滑坡的可能性，破坏
门槛高
海洋中的生态平衡。
可燃冰这类新兴、能源型
产业的发展技术难度大、
投资高、耗时长、回收成 本大，企业要前期投入大 量人力、物力和财力，这 些都不在一般企业能够承
我国可燃冰发展的 不足
环境影响难以预料
受的范围内。目前只有几
家大型国有企业进行投资。
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这种方法成本低，适合大面积开 采，但是它对于可燃冰矿藏的性 质有要求，只有在可燃冰藏于温 压平衡边界附近时，减压开采法 才经济可行
水力压裂法
利用温度相对较高的海水由高压泵通过注 入井注入水合物储层，在加热水合物储层 的同时还使其产生人工裂缝，为分解气 体提供运移通道，从而达到高效开采水合 . 物采储结层合的的目方的法，。是强化的热激发和减6 压开
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开采可燃冰的方法
热激发开采法 对可燃冰层进行加热，使可 燃冰分解成水和天然气。但 是这种方法尚未解决热能利 用效率低下的问题，而且只 能进行局部加热，有待于进 一步完善。
化学试剂法
在储层注入抑制剂( 甲 醇、乙二醇、氯化钙等) 以打破水合物平衡，造 成部分可燃冰的分解
减压开采法 利用降低压力促使可燃冰分解。
2
可燃冰研究开发现状
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可燃冰的研究开发现状
国外研究现状
全球已经有30多个国家和地区开展了天然 气水合物的研究调查与勘探.国外天然气水 合物开发研究已进入探索试验及开采阶段， 实验测试和勘查识别技术相对成熟，水合 物安全开采技术尚处于探索阶段。尤其以 美国、加拿大、日本、俄罗斯等国的开发 研究处于领先地位，韩国、印度等国也都 进行了深入研究，在海底水合物开采方面 特别是日本已经取得一定突破。
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02
一旦可燃冰大量开采，在
开采技术层面尚未找到一个适 合中国现状的高效率、低风险 方法。
开采过程中势必会排放出 甲烷气体，届时将加剧全 球温室效应，促使极地、 海水、地层温度升高，有
可能造成可燃冰自动分解，
行业壁垒
开采技术尚不成熟 形成恶性循环。同时，海 底可燃冰的分解会导致海 洋斜坡稳定性降低，增加
1立方米可燃冰等于 164立方米的常规天然气藏， 是其他非常规气源岩( 如煤层、黑色页岩) 能量密 度的 10倍，是常规天然气能量密度的2-5倍，其资 源量丰富，被认为是继石油之后的一种新型能源 燃料，具有很高的研究价值
.4ຫໍສະໝຸດ 可燃冰的储量及分布可燃冰受其性质、成因等限制，大致分 布在大陆永久冻土带、极地大陆架以及 海洋和一些内陆湖的深水环境、岛屿的 斜坡地带活动和被动大陆边缘的隆起处 等，海底可燃冰分布的范围较广，约 4x10^7km2，目前海洋中已发现的可 然冰总资源为 2万万亿m^3以上，相当 于地球上已知煤、石油、天然气含碳量 总和的2倍以上 我国的天然气水合物资源主要分布在东 海、南海海域、青藏高原以及东北冻土 带
国土资源部在 2013年 12月 17 日发布的 《2013年海域天然气水合物勘探成果》中透 露，我国首次在珠江口盆地东部海域钻获高 纯度可燃冰。这标志着我国可燃冰的勘察研 究工作发展进入新的阶段。
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3
产业化发展前景
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1 产业化发展前景
全球可燃冰储量丰富，分布 广泛，海域和陆域都有发现， 但是目前全球已进行开采的气 田仅有四个。这与可燃冰庞大 的储量相比只是一个很小的部 分。而且，可燃冰的研究在全 球范围内也还处于初级阶段， 产业链也没有形成，仍处于成 长期，未来的发展空间很大。
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02 我国可燃冰发展的优势
储量大
深海勘探技术 天然禀赋
我国作为全球第三大冻土国，具备良好的可燃 冰赋存条件和资源前景。据估算，我国陆域远 景资源量至少有 350亿吨油当量，南海的可燃 冰储量大约为 680 亿吨油当量。
2012年6月蛟龙号载人潜水器将我国的下潜深度 刷新到 7062 米，标志着我国具备了到达全球 99.8%以上海洋深处进行作业的能力。蛟龙号的 加入，如虎添翼，推动了可燃冰的发展，为海 底整体取冰创造了可能。
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来源：孙玉清，李静，王茜.可燃冰发展现状及产业化前景.经济研究参考，
2014，50卷(期)：13-16.
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可燃冰的研究开发现状
国内研究现状
我国于 1999年开始开展可燃冰的相关研究， 目前我国对可燃冰的研究地域主要集中在青 藏高原和南海海域。我国是继美国、日本、 印度之后第四个以国家级研发计划为支撑采 获到实物样品的国家，标志着我国天然气水 合物调查研究水平进入世界先进行列;