可燃冰的开发利用及前景(四千字)

可燃冰的开发利用及前景

方霄

车辆一班

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引言

可燃冰学名天然气水合物,主要成分是甲烷, 又称气冰或固体瓦斯,是一种白色或浅灰色结晶。可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古老的海底地壳会下沉到地球内部，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和在深海压力下，天然气与海水产生化学作用，就会形成水合物。作为燃料能源,可燃冰清洁无污染,燃烧放热量大, 1立方米可燃冰可释放出160—180立方米的天然气，其能量密度是煤的10倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气。可燃冰分布广储量大,可作为石油及天然气等的替代能源。可燃冰分子中,甲烷分子与水分子间通过范德瓦耳斯力形成稳定结构在点燃条件下甲烷分子被释放。它是甲烷和水在海底高压低温下形成的白色固体燃料，可以被直接点燃。

随着现代社会的飞速发展，石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。比如经常爆发战争的中东国家，大多是为了争夺石油资源战争不断。而可燃冰是二十一世纪公认的替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨大。

由于石油和天然气逐渐枯竭，全世界对煤炭资源的需求量将提高30%。按今天的估测看，世界煤炭能源将在155年内全部枯竭。我国煤炭储量居世界第三位，中国煤的探明储量在2008年已接近16000亿吨。但如果以人均占有量来计算，却只接近于世界平均水平，相当于煤炭资源中等的国家。沙特阿拉伯阿美石油公司首席执行官阿卜杜拉·朱马表明，全球可开采原油储量约为５．７万亿桶，目前只开采了１万亿桶，不到总储量的１８％，以目前开采速度，全球的原油储量还可以开采100多年。目前世界已探明能源储量和可开采的年限，分别是石油

储量10195亿桶，可供开采40余年，高成本油田也只能开采240年；煤炭埋藏量10316亿吨，可开采230年。200多年后，煤、油将被开采殆尽！故而，我认为，从资料显示原油煤炭可维持使用的年限为200年左右，石油可维持使用的年限则更短。所以尽早找到能够替代的能源成为全世界各个国家重点关注和发展的对象。

为了避免上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将注意力转向海底可燃冰等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。目前国内外热情研究的可燃冰的开发利用，就是此类能源中介应用的典型代表。可燃冰全球远景总资源量约10万亿t油当量,相当于全球已知煤、石油和天然气储量的2倍,可供人类使用6.4万年。可燃冰海底分布相当于4000万平方公里,足够人类使用1000年。可燃冰主要分布在北半球的东、西太平洋和大西洋西部边缘(水深300~4000m)海底处及其下约650m沉积层内,以及大洋水深100~250m以下的极地海陆架和高纬度陆地永久冻土区。20世纪后期,发达国家加快了勘探和研究开发。目前全世界确认了200多处可燃冰成矿区。1995年美国在东部布莱克海台发现储量180亿t油当量,可供使用105年。2009年,在墨西哥湾中部的WalkerRidge、GreenCanyon地区发现天然气水合物砂岩储集层。2008年,英国挪威斯瓦尔巴群岛西部海床、俄罗斯西伯利亚沿海大陆架底部都有水合物融气化现象。日本已圈定12块矿区,钻了7口探井。其中静冈县御前崎岖近海约7.4亿m3 ,可供全国使用140年,在南海海槽的深海沟又发现可燃冰矿藏,2009年4月成立天然气水合物实验室。韩国于2007年6月在其东海海底发现近6亿t油当量可燃冰,并进行了取样。印度投入5600万美元于2005年在印度洋成功取样,在克里希纳戈达瓦里海底盆地勘测到储量巨大的天然气水合物资源。

节约和替代燃料油是解决我国石油资源短缺，缓解石油供需矛盾，保障国家经济安全、促进经济社会可持续发展的重大战略措施。“九五”期间，我国石油开发和生产严重滞后与消费增长，供需矛盾日益突出，进口量大幅度上升。随着工业化进程的加快和汽车保有量的增加，我国未来石油需求将呈强劲增长态势，供需缺口较大。如不采取积极有效的措施，我国对国际石油市场的依存度将越来

越高。目前，我国每年消费燃料油4000万吨左右，相当于原油产量的1/4。因此，节约和替代燃料油，是缓解石油供需矛盾的重大战略措施之一。

作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的l/10，仅次于美国，居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，发展经济与环境污染的矛盾比较突出。近年来能源安全问题也日益成为国家生活乃至全社会关注的焦点，日益成为中国战略安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。上个世纪90年代以来，中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。自1993年起，中国由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题。

中国着手天然气水合物勘察研究较发达国家晚了近20年, 目前仍有5~ 7年的技术差距。1999年开始, 根据可燃冰形成的温压条件、甲烷气源条件、构造和沉积条件, 中国对可燃冰进行了调查和研究。2008年中国专家预测, 可燃冰远景资源量2000亿t油当量以上。其中南海海域储量约700亿t油当量, 青藏高原和黑龙江省冻土区储量约为1400多亿t油当量。1999年南海首次发现了天然气水合物存在标志。2002年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。2004年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”。2005年成功研制可燃冰开采模拟系统。2006年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。2007年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；可燃冰开采与运输关键技术取得初步成绩；在南海北部神狐海域钻获可燃冰样品。2008年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。2009年勘测青藏高原五道沟永久冻土区、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。世界上其他地方的储量也尤为可观，如果能得到合理的开发利用，地球在未来的百年里能够很好的缓解能源短缺给世界各国带来的危机，并未更加优质的新型能源的开发提供足够的研究时间