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     

可燃冰——替代化石燃料的清洁能源?

 2014年2月初,中国南海可燃冰研究通过验收,建立起中国南海天然气水合物基础研究系统理论。中国在可燃冰钻探开发领域又向前迈进一步。可燃冰最早发现于英国科学家戴维的实验室,距今已有200多年历史。虽然这种可以燃烧的“冰”一度被认为是可以替代化石燃料的清洁能源,但由于开采困难,可燃冰一直难以被启用。近二三十年,石油能源的过度消耗以及环境污染的加剧,使得许多国家逐渐重视清洁的替代能源,可燃冰就是其中之一。但可燃冰能否替代化石能源成为未来能源利用的“ 主角”,科学界一直争议不断。     

浅析可燃冰的研究现状与发展前景

可燃冰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。所以被称作“属于未来的能源”。本文首先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。     

漫话可燃冰

人们常说“水火不相容”、“冰火两重天”，可是，如果有人告诉你，他能将一块冰点燃，你会相信吗？如果他真的做到了，你会不会以为他是个技艺高超的魔术师？其实，由于可燃冰的发现，     

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…     

为什么南极陨石特别多?

1我国南极考察格罗夫山队曾采集到9000多块陨石。为什么有大量陨石在南极被集中发现?是不是坠落到南极的陨石比其他地区多呢?其实世界各地陨石出现的可能性大致相同,不过坠落到南极的陨石更容易保存下来,并且较容易被发现和收集。寒冷洁净的南极就像一个天然冰库,坠落到南极冰盖上的陨石常会深深钻入冰内,犹如进入     

浅谈“未来能源”可燃冰开采研究现状

可燃冰作为一种新型的清洁替代能源,同等单位下所蕴含的能量远高于煤炭石油等能源,并且燃烧时对环境的污染极小,所以开发应用的潜力巨大。论文对可燃冰的概况、世界及我国的储量及分布、可燃冰的开发现状及开采方法等方面作了分析,并提出了可燃冰开采面临的现实问题,说明了未来的重点研究方向。随着开采技术的不断发展进步以及对开采环境修复问题的不断改善,将促使可燃冰的商业化大规模开采成为现实。     

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.     

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。     

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“…     

似可燃冰土样三轴试验数学模型研究

提出了似可燃冰的概念,并利用常规材料模拟出可燃冰的结构形态,探索了一条新的制样方法,同时,通过三轴试验对似可燃冰的力学性能进行了研究,建立了似可燃冰抗压峰值强度的半经验计算公式.     

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．     

应用TIP7P水分子模型动力学模拟研究冰的熔点

应用TIP7P水分子模型对真空中冰表面体系进行了动力学模拟,根据分子内能和晶格对称性的变化,确定了该水模型下冰的熔点为(237±1)K.研究表明,在恒温恒压下通过TIP7P模型模拟得到的冰的密度接近于实验值.冰在温度较低时保持了冰的Ih对称性,而温度较高时融化成了液态水.此外,研究发现即使在低温时,冰的表面也总是潮湿的,因为冰表面总有少量的冰融化成水.与冰内部不同的是,冰表面暴露在真空中进行恒温恒容模拟可以避免过热现象的发生,从而有利于准确判断冰的熔点.通过冰表面模拟和其熔点的估算,积累了TIP7P模型水的相图的经验.     

冰激柔性直立四桩柱结构振动的模型试验

为了探索冰激柔性四桩柱结构振动进程的控制机理,进行了低冰速、中冰速和高冰速下的室内动冰力模型试验．试验研究发现,冰激直立四桩柱结构稳态振动过程中的控制机理是冰与结构的相互作用．在前期关于单桩柱结构的研究中,提出了一个直接反映冰与结构相互作用水平的参数,即相互作用系数,该系数对四桩柱结构的动力效应同样具有明显的控制作用,当相互作用系数在20～45内时,四桩柱结构同样会在冰排的作用下产生剧烈的振动     

热冰是什么

正说到冰,我们立刻就联想到0摄氏度以下的低温,这是水在一个标准大气压下结冰的温度条件啊!热冰偏偏"不走寻常路",是凝固点高于0摄氏度的冰。热冰如何形成呢?科研人员发现了好几个途径:在20摄氏度、一个标准大气压和其他一定的实验条件下,施加弱电场,水可以凝固成热冰;在金刚石上覆盖钠原子涂层,这涂层能使水在约42摄氏度的环境中凝固成热冰……     

螺旋桨抽吸作用下冰块运动轨迹

为研究冰桨干扰过程中桨抽吸作用对冰运动轨迹的影响,本文基于循环水槽搭建了冰运动轨迹测量平台,结合Photron高速摄像机分析软件(PFA),对不同螺旋桨转速工况下冰的运动轨迹进行试验和分析.经过对试验结果的系统分析发现:当螺旋桨转速较大、流速较小时抽吸作用较为明显,会明显改变模型冰运动轨迹,甚至发生碰撞.当模型冰体积较大、水流流速较快时螺旋桨抽吸作用影响较小,抽吸作用很难改变水流流速带来的影响,对模型冰运动轨迹影响较小.     

一种新型能源--可燃冰

可燃冰作为一种新型能源，已引起了各国能源专家和政府的广泛注意。两年前，我国有关部门在南海北部地层中也发现了可燃冰，其蕴藏的能量相当于我国油气资源量的一半。     

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。     

垒高自己

一个皮革商人喜欢钓鱼,他经常去的地方是纽芬兰渔场。有一年冬天的一个早晨,皮革商又来到了这个渔场。也许因为头天晚上下了雪,那天天气很冷,飕飕的风刮在脸上像刀割一样。皮革商费了很大的力气才在结了冰的海上凿了个洞,然后开始钓鱼。他看到一个很有意思的现象:钓的鱼一放在冰上很快就冻得硬邦邦的,而且只要冰不融化,鱼过个三五天也不会变味。难道事物结了冰就可以保鲜?皮革商这样问自己。他开始了实验。经过多次探索,他发现不仅鱼类在冰冻的条件下可以保鲜,其他食品,比如牛肉、蔬菜都可以这样做。他决定制造出一台     

南海可燃冰开采环境安全评价与数据采集监测方案

为建立南海某海域可燃冰开采阶段环境风险因素安全评价体系以及数据采集监测方案,通过借鉴传统石油天然气钻采环境风险因素辨识管控体系架构,结合南海某海域可燃冰试采特点,运用FMECA风险分析方法,研究了可燃冰开采阶段的环境风险安全评估体系框架,同时设计并建立了数据采集监测方案。结果表明,安全评价体系与数据采集监测方案具有科学性、合理性,对可燃冰未来商业化安全钻采具有工程借鉴和实用价值。