未来能源:可燃冰

天然气水合物是水和天然气(主要成分为甲烷,因此也常称为“甲烷水合物”)在中高压和低温条件下混合时产生的品体物质,外貌极似冰雪,点火即可燃烧,故又称之为“可燃冰”或者“气冰”、“固体瓦斯”。它在自然界分布非常广泛,海底以下0-1500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。这种看起来像冰霜的物质叫“可燃冰”,在常温常压下它会分解成水与甲     

浅议“天然气水合物——可燃冰”

“天然气水合物”由水和甲烷组成，即水和天然气的混合物。它的形成，据地质学家分析认为是由海洋板块的活动而形成。地球海底这种天然气水合物的“可燃冰”，其蕴含量约为51018立方米，相当于日前世界能源消费量的200倍。是迄今为止海底最有价值．最具前景的能源。     

海底“可燃冰”——未来世纪的新能源

日前，中国工程院院士、国家海洋局二所研究员金翔龙宣称：由他挂帅的“东海海底天燃气水合物资源潜力分析研究”课题组，发现东海有“可燃冰” 存在的迹象。这一结论是通过分析东海存在形成 “可燃冰” 的地质条件和地震资料中有“可燃冰” 的标志而得出的。课题组根据天然气水合物存在的低温和高压的必备条件，在东海有关海域的相平衡图上，找出了“可燃冰” 存在的温度和压力范围；并根据地温梯度，结合东海地质条件，划出了“可燃冰” 存在的分布区域。以此，计算出“可燃冰” 稳定带的厚度，对它的资源量作了初步的评估，据悉，东海“…     

热话题可燃冰之冷思考

正近日,日本经济产业省宣布,已成功从日本近海地层蕴藏的天然气水合物(俗称可燃冰)中分离出甲烷气体,这是全球首次在海底分解可燃冰取得天然气,标志日本在可燃冰开采的商业化进程中迈出关键一步。在世界各国无不努力寻找新能源的今天,这种点火就能燃烧的冰块,能否复制美国页岩气革命神话?从实验成功到大规模商业开采需要多少时间?我国可燃冰研究利用与国际水平相比如何?笔者将一一解答这些问题。     

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2007年6月17日．我国在南海北部成功钻获的天然气水合物实物样品“可燃冰”在广州亮相。这是我国首次获得可燃冰的实物样品，中国同时也成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到天然气水合物实物样品的国家。[第一段]     

来自我国南海的“可燃冰”实物首次亮相

2007年6月17日,我国在南海北部成功钻获的天然气水合物实物样品“可燃冰”在广州亮相。这是我国首次获得可燃冰的实物样品,中国同时也成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到天然气水合物实物样品的国家。     

可燃冰将解千年能源忧?

日前，媒体竞相报道了“我国在南海北部成功钻获天然气水合物样品”的消息，在能源问题日益紧张的今天，俗称天然气水合物的可燃冰何时能成为现有能源的替代品，自然成为大家关心的话题。     

发现

日本首次成功从海底可燃冰中提取天然气日本政府2013年3月12日宣布成功从蕴藏于爱知和三重县海域海底的"天然气水合物"(可燃冰)中取得了天然气。这是全球首次通过在海底分解含有大量天然气成分的"可燃冰"取得天然气。自水深约1000米的海底掘进330米后即存在天然气水合物,     

不排水条件下可燃冰分解对海底边坡稳定性的影响

近年来,可燃冰受到学界的广泛关注:一方面,可燃冰可以作为潜在的新型能源;另一方面,海底边坡中可燃冰的分解是引发海底地质灾害的重要原因.可燃冰分解将产生大量甲烷气体,当含可燃冰土层位于两个透水性较差的土层中间时,孔隙水和气体将无法与外界发生交换,可燃冰的分解过程可以看作不排水(气)过程.此时,沉积物中孔压升高,有效应力减小,抗剪强度下降,当含可燃冰土层位于边坡坡底附近时,边坡将更易沿可燃冰土层发生滑动破坏.因此,可燃冰分解将对海底边坡的不排水开挖造成不利影响.本文基于理想气体状态方程和摩尔库伦模型,提出了一种在任意应力状态下可燃冰分解的数值模拟方法,并在有限差分软件FLAC3D中实现该方法,进而从土单元层面将数值模拟结果和理论推导结果进行了对比,两者基本吻合.最后,本文利用该方法分析了可燃冰分解对海底边坡稳定性的影响,模拟了可燃冰不分解条件下直接进行不排水开挖、以及可燃冰分解后再进行不排水开挖.模拟结果显示,可燃冰分解会导致海底边坡在不排水开挖时发生失稳.     

可燃冰的双刃剑

永久冻土带变暖速度加快，意外地为人类开采储量丰富的“可燃冰”创造了条件。但是，时间紧迫，如果我们无法顺利开采这种化石能源，它们很可能加剧致命温室气体甲烷的释放。     

考虑气水两相流固耦合下可燃冰降压分解对井壁稳定性影响

海域可燃冰常赋存于低温高压深水浅层松散沉积物中,起胶结和骨架支撑作用;可燃冰分解相变,引起储层渗透率改变,直接影响气水两相流体的渗流特征与热质传递,制约可燃冰的持续分解;同时可燃冰的分解会降低含可燃冰沉积物储层的抗剪强度和承载力,降低井壁稳定性。考虑可燃冰分解相变、传热传质和气水两相渗流过程,基于流固耦合渗流理论,建立描述含相态变化的可燃冰降压开采热-流-固(T-H-M)耦合模型,对可燃冰储层降压开采气水两相流动规律、孔隙度和渗透率等物性参数演化规律进行描述,并对井壁稳定性进行研究。结果表明：随着可燃冰的分解,甲烷气体饱和度较水饱和度明显增大,井周气体饱和度明显高于水饱和度;储层发生塑性屈服后,塑性区内渗透率和有效孔隙度显著增大,而弹性模量和黏聚力大幅度减小;开采时间越长,生产压差越大,储层塑性屈服区域越大,井壁稳定性越差。     

人与自然

中国东沙群岛发现可燃冰发育区中国科学家最近在南海东沙群岛西南部海域新发现了潜在的可燃冰发育区,有可能成为中国未来可燃冰开采的首选区。可燃冰是天然气水合物的俗称,是近20年来在海洋和冻土带发现的新型洁净能源,可以作为传统能源如石油、碳等的替代品。据估算,世界上可燃冰所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。中国从1999年起才开始对可燃冰开展实质性的调查和研究,近年已在南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等3处发现可燃冰存在的证据。据中科院南海海洋研究所透露,该所的一些科技人员最近在对南海北部陆坡作…     

基于SONIC软件的鄂霍次克海浅表陆坡可燃冰勘探研究

运用自主研发设计的SONIC软件,控制深海勘探设备Echo水声探测系统,对位于西北太平洋边缘的鄂霍次克海海底可燃冰甲烷释放情况进行勘探研究。重点对萨哈林岛东面浅表陆坡进行了大规模的水声测扫,通过采集回声信号,应用SONIC软件处理和成像后,实现了海底甲烷气体渗漏点（GF）、冷泉和海床的可视化。在发现甲烷气体渗漏点后,运用SONIC的成像功能,分析冷泉中甲烷气体浓度及形态的变化,运用GPS系统进行实时跟踪与定位,利用重力取样器等采样工具,在多个海域成功采集到了可燃冰岩心样本,并及时进行了分析,得到了该地区可燃冰中的甲烷排放速率和甲烷排放量等数据。另外,通过梳理本次考察的经验,对规范我国可燃冰资源调查方法也会产生积极影响。     

可燃冰在蒸汽动力系统优化中经济性研究

可燃冰是21世纪公认的新型清洁能源．由于可燃冰开采成本较高,其在各行业的购买单价可能会较高．所以,可燃冰的经济性研究是有必要的．针对某炼油厂工程项目,分别以煤、燃料油、天然气和可燃冰为燃料,以全周期总花费最少为目标,研究了蒸汽动力系统的多周期最优化调度问题．运用改进差分进化算法对其进行优化求解,数值结果表明：如果可燃冰的单价处于(0,3 900］$/t,可用可燃冰代替煤、燃料油和天然气作为燃料;如果可燃冰的单价处于(3 900,4 550］ $/t,可用可燃冰代替煤、燃料油作为燃料;如果可燃冰的单价处于(4 550,5 400］$/t,可用可燃冰代替燃料油作为燃料;如果可燃冰的单价高于5 400 $/t,用其作为燃料不符合经济性原则,不能代替传统能源作为燃料．     

天然气—发展城市燃气的有效途径

1．天然气的性质天然气为无色、无味、无臭的气体,它的主要成份是甲烷,含量达90％以上,其余为乙烷、丙烷、丁烷等。天然气比空气轻,放泄漏后容易散发,比液化石油气安全。天然气在一100℃低温下经脱硫除杂质后液化,液化后的体积缩小到1／600。但,天然气和空气按一定比例混合后遇火会发生爆炸,故安全要求和其他气体燃料一样严格。天然气热值较高,约为37．3MJ／M3（8900大卡／M3）左右。因此,天然Kff一种优质、洁净的燃料。液化后的天然气称“液化天然气”,其英文名词为LIQUEFIEDNATURAI,GAS,国际上统称为LNG。LNG是…     

可燃冰:未来新能源

“历时9年,累计投入5亿元,中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品‘可燃冰',从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。”这一消息,在中国能源界引起了不小的轰动。怎样解决人类即将面临的能源危机一直以来都是世界各国苦苦思索的问题。目前全球蕴藏的煤和油气等资源仅够人类今后数十年之用,一旦其消耗殆尽,我们能用什么来作为替代能源?“可燃冰”能否解决千年能源忧,我们拭目以待。     

天然气水合物形成条件的实验研究与理论预测

利用可视化高压流体测试装置在273.58-288.96K的温度范围内测量了甲烷和合成天然气（甲烷，乙烷和丙烷的混合物）水合物的形成条件。实验结果表明，温度越高，水合物形成的压力越高，而且压力的增加率越大。根据van dew Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论，应用气体不合物相平衡计算数学模型对实验体系水合物的形成条件进行了预测计算，取得了较好的结果（甲烷水合物相平衡温度的平均相对误差为0．1554％，合成天然气相平衡温度的平均相对误差为0．2403％）。     

固定化甲烷八叠球菌处理豆制品废水研究

利用实验室规模的两步厌氧消化器，以厌氧絮状污泥及固定化甲烷八叠球菌对酸化反应器接种，用厌氧颗粒污泥对甲烷化反应器接种处理豆制品废水，试图阐明固定化甲烷八叠球菌在此工艺运转中的作用．反应器的平均水滞留期为１１１ｈ，最短水滞留期达到了３５ｈ．反应器的最高产气率达１５７Ｌ／（Ｌ·ｄ），平均产气率为７５Ｌ／（Ｌ·ｄ）．运转期间所产气体的平均甲烷含量为７０２％．在低有机物负荷下，固定化甲烷八叠球菌发挥着很大作用，有较低的出水ＣＯＤ和较高的甲烷含量，但在较高有机物负荷下，与对照无明显差别．其原因是在高有机物负荷和短水滞留期运转条件下，固定化甲烷八叠球菌活性受到抑制．     

全球可燃冰可用1000年 中国试采技术领跑世界

<正>此次我国连续稳定试开采可燃冰成功,表明我国在可燃冰的勘探、开发、利用上,走在了世界前列。国土资源部中国地质调查局18日宣布,中国首次海域天然气水合物可燃冰试开采成功,成为全球第一个实现在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。中国管辖海域蕴藏着丰富的可燃冰资源,据测算,总量达几百亿吨油当量,远景资源量与海域     

可燃冰燃起能源新希望

煤、石油、天然气是当今世界各国的主要矿物能源。然而,据专家估计,再有40余年,人类就要面临这些矿物能源枯竭的局面。于是,一种储量丰富被称为"可燃冰"的绿色能源--天然气水合物的开发和利用开始纳入多国科学家的视线。专家们认为,在地球上矿物能源日益短缺的今天,可燃冰将成为人类实现可持续发展的新型绿色替代能源。