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可燃冰成為人類新能源誰能占得先機文章來源:資源網 | 發布日期:2008-09-10 | 作者:麗華 | 點擊次數:
2007年夏天,中國科學家在南海東沙群島西南部海域新發現了潛在的可燃冰發育區,有可能成為中國未來可燃冰開采的首選區。目前全球蘊藏的煤和油氣等資源僅夠人類今后數十年之用,許多人認為,可燃冰有望取代煤、石油和天然氣,成為21世紀的新能源。這一消息立即引起了國內外轟動,雖然這不是中國的最早發現。 可燃冰是“天然氣水合物”的俗稱。它是甲烷類天然氣被包進水分子中,在海底低溫與壓力下形成的的透明結晶,多呈白色或淺灰色。因為外貌類似冰雪,可以像酒精塊或蠟燭一樣燃燒,故人們稱它為“可燃冰”。可燃冰像常規天然氣一樣,完全燃燒后只剩下二氧化碳和水,幾乎不留下任何污染,是一種綠色能源。目前,國際科技界公認的全球“可燃冰”總能量,是所有煤、石油、天然氣總和的2~3倍。 有天然氣的地方不一定都有可燃冰,形成可燃冰至少要滿足三個條件:一是溫度要低。海底的溫度為2℃至-2℃,才適合“可燃冰”的形成,高于20℃就分解。二是壓力要足夠大。在0℃時,只需要30個大氣壓就可形成可燃冰。海深每增加10米,壓力就增大1個大氣壓,因此海深300米就可達到30個大氣壓,越深壓力越大,可燃冰就越穩定。三是要有甲烷氣源。海洋生物和微生物死后,尸沉海底,經過細菌分解后成甲烷、乙烷等可燃氣體。 按上述條件,形成“可燃冰”的區域一個是高緯度的凍土層。如美國的阿拉斯加、俄羅斯的西伯利亞都已有發現,而且俄國已開采近20年。另一個是海底大陸架斜坡。如美國和日本的近海海域,加勒比海沿岸及我國南海和東海海底均有儲藏,專家估計我國黃海海域和青藏高原的凍土帶也有儲藏。 冰中之火知易求難 早在二十世紀七十年代,美國地質工作者在海洋中鉆探時,發現了一種看上去像普通干冰的東西,當它從海底被撈上來后,那些“冰”很快就成為冒著氣泡的泥水,而那些氣泡卻意外地被點著了,這些氣泡就是甲烷。據研究測試,這些像干冰一樣的灰白色物質,是由天然氣與水在高壓低溫條件下結晶形成的固態混合物。目前的科研考察結果表明,它僅存在于海底或陸地凍土帶內。純凈的天然氣水合物外觀呈白色,形似冰雪,可以像固體酒精一樣直接點燃,因此,人們通俗、形象地稱其為“可燃冰”。 科學家的研究結果表明,可燃冰的能量密度非常高,1立方米可燃冰可以釋放出164立方米的天然氣。目前地球上可供人類開采的石油、煤炭等能源正在不斷減少,許多國家正在尋找新的替代能源,可燃冰的發現立即引起人們的關注。一些國家相繼把可燃冰作為后續能源進行開發研究,對可燃冰的科學考察取得可喜成績。美國、日本等國家先后在海底獲得了可燃冰實物樣品,而加拿大在凍土帶內找到了可燃冰。綜合考察表明,天然氣水合物資源量巨大,據保守估算,世界上天然氣水合物所含的有機碳的總資源量,相當于全球已知煤、石油和天然氣總量的2倍。特別是天然氣水合物的主要成分是甲烷,燃燒后幾乎沒有污染,是一種綠色的新型能源。從其儲量之大、分布范圍之廣和應用前景之好來看,它是石油、天然氣、煤等傳統能源之后最佳的接替能源。可燃冰點燃了人類二十一世紀能源利用的希望之光。 但是要觸到這束希望之光并不容易。有關研究成果表明,可燃冰形成的必要條件是低溫和高壓,因而它主要存在于凍土層和海底大陸坡中。這些賦存所需要的特殊溫度和壓力條件,使人們采集可燃冰的實物樣品十分困難,不僅需要高投資,還需要游泳航海、地質鉆探、樣品取存等方面的高技術和先進設備。 可燃冰的開發利用更是世界性難題。科學家指出,開發可燃冰非常危險,由于水化物是在低溫高壓下形成的,它的主要成分是甲烷80%、二氧化碳20%,一旦脫離地下和海底,氣化造成的“溫室效應”十分嚴重。且開采時還有可能導致海床崩塌使甲烷大量釋放,釋放過程中一旦失控,難免釀成災難。因此有人認為可燃冰成為新能源只是人類的一個希望,在今后幾十年內,它還是可望而不可及的。 神狐海域收獲神奇 我國從1997年開始組織開展對天然氣水合物的前期研究。1999年,國土資源部啟動了天然氣水合物的海上勘查,開展了18個航次的調查工作,發現我國南海北部陸坡存在非常有利的天然氣水合物賦存條件,并取得了一系列地球物理學、地球化學、地質學、生物學等明顯證據。 2003年12月底,廣州海洋地質調查局首次在南海北部海域,利用海底攝像技術在3000米深海底發現了灰白色團塊狀的沉積物質,分析認為,這種灰白色團塊狀物質是深部地層中的可燃冰分解后,甲烷氣體沿海底斷裂噴溢出海底后形成的。該結論得到國際可燃冰權威專家的認同。這一發現證實,中國南海北部海域有可燃冰。 2007年4月21日,我國正式啟動南海北部陸坡海域天然氣水合物鉆探工作。鉆探由中國地質調查局統一組織部署,分兩個航次實施,由中國科學家主持科研和調度工作,同時有來自9個國家的外國科學家和工程技術人員參與工作。在航次鉆探開始前,科學家經過地球物理資料的精細處理和反復研究,圈定出2個重要目標區,確定了8個鉆探井位。 同年5月1日凌晨,鉆探船在南海北部神狐海域的一號鉆探站位,鉆探獲取海底多段沉積物巖芯,樣品取自海底以下183米至201米,水深約1245米。科學家在現場對巖芯進行X-射線影像、紅外掃描和數十項測試分析,確認多個層段含有分散浸染狀和薄層狀天然氣水合物。考察人員在現場迅速剖開巖芯,因釋壓和升溫的影響,樣品大部分迅速分解氣化,但在樣品新鮮切面仍清晰保留細小斑點狀天然氣水合物的白色晶體。如果將保壓巖芯樣品放入水中,涌出大量氣泡,將這些釋放的氣體直接點燃,火苗是藍色的,非常旺盛。 第一個站位取得成功后,又于5月15日在第四個站位成功獲得了天然氣水合物實物樣品,其測試結果更是振奮人心,測井、溫度等各項分析數據證實,天然氣水合物的沉積層厚度達34米,氣體中甲烷的含量高達99.8%。無論是礦層厚度之大、水合物豐度之高,還是甲烷含量之純,都遠超出世界上其他地區類似分散浸染狀的水合物。不僅只鉆了3口半探井就成功獲得了天然
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