導語:可燃冰也許就是百慕大不斷沉船與飛機失事的的罪魁禍首,但也是可以倚重的未來能源。
在浩瀚的大西洋,有一處被稱為“百慕大三角”的海域,自1945年以來,有數以百計的飛機船只在這里神秘消失、石沉大?!?BR style="BOX-SIZING: border-box !important; WORD-WRAP: break-word !important; MAX-WIDTH: 100%; PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; MARGIN: 0px; PADDING-RIGHT: 0px">
慕大群島、波多黎各和美國佛羅里達州之間神秘的三角地帶
近期有科學家從可燃冰“分解”的角度解釋了百慕大三角之謎:海底猛烈的地震活動“翻”出了深埋的可燃冰,壓力減小,可燃冰迅速氣化,氣流上升導致海水密度降低,浮力減弱,過往的船只瞬間被海水吞沒;飛機經過,發(fā)動機產生的火花導致天然氣爆炸、機毀人亡。
慕大海底的可燃冰
可燃冰也許就是百慕大的神秘“殺手”,但人類看重它清潔、高效的特點,認為它就是可以倚重的未來能源。耳熟能詳的可燃冰,你是否真的了解?今天讓我們共同走進可燃冰的世界。
背景知識
一什么是可燃冰?
可燃冰,即天然氣水合物(NaturalGasHydrate),水和天然氣在一定條件下形成的結晶化合物,其外觀像冰,但遇火可以燃燒。
可燃冰分解會吸熱,燃燒產生水
二可燃冰的形成和結構
海底的動植物殘骸被細菌分解釋放出天然氣(以甲烷為主);板塊運動導致地殼深部的天然氣上涌,在高壓低溫的海底環(huán)境下,與水結合,形成了可燃冰。
成可燃冰的三個必要條件:低溫,0~4℃;高壓,30個大氣壓(0℃);甲烷遇水
甲烷氣體分子被包圍在水分子搭建的“籠子”中形成可燃冰。
籠狀多面體格架:mCH(2m+2)∙nH2O,m表示水合物中的氣體分子,n為水合物指數
這些“籠子”結構不同,形態(tài)各異,總體而言可以分為三類:Ⅰ型(氣體為甲烷、CO2等)、Ⅱ型(丙烷、異丁烷等)和H型(H2、丁烷等)。
可燃冰在哪里?
全球大約27%的陸地和30%的海底具備形成天然氣水合物的地質條件(海底、海島斜坡帶、大陸與海洋邊緣帶、極地大陸架及陸地凍土帶)??扇急芰棵芏雀?、環(huán)保無污染,前景被廣泛看好。
海底以甲烷氣體為主,陸地永凍區(qū)以乙烷和其他烴類為主
世界可燃冰分布圖(紅點表示已探明產地,黃點表示推測產地)
在天王星、土星及哈雷彗星等星球上也有可燃冰的存在
保守估計,全球海洋中可燃冰儲藏的碳含量約為1.2萬億噸;而陸地上已探明儲量約有0.5萬億噸,相當于所有探明化石能源碳總和的2倍。什么概念?足夠人類使用1000年!(⊙o⊙)…
二能量密度高
1立方米可燃冰能釋放160-180立方米的天然氣,也就是1立方米就可以滿足3口之家半年的天然氣使用需求。
三 環(huán)保無污染
可燃冰燃燒后基本沒有污染物質,是一種更為清潔的能源。
此外,可燃冰還具有便于儲存運輸,可迅速再生等優(yōu)點,被譽為“上帝帶給人類的禮物”。
可燃冰是好東西,但對于可燃冰的開發(fā),科學家們還是持有種種顧慮。因為可燃冰的開采過程很容易改變其賴以賦存的低溫高壓條件,導致其分解。如果在開發(fā)中不能有效控制溫壓條件和后續(xù)氣體采集,就會給環(huán)境帶來一系列問題。
一溫室效應
可燃冰的主要成分是甲烷,而甲烷是一種強效的溫室氣體,其溫室效應是二氧化碳的10倍,全球海底可燃冰中甲烷的總量約為大氣中的3000倍。人為的開采和自然擾動,都極可能造成甲烷氣體逸散,后果難以想象。
然氣逸散將導致海水缺氧,使得海洋生物遭受毀滅性打擊
二海底滑坡
開采可燃冰的過程會打破地層原有的應力平衡狀態(tài),引發(fā)海底滑坡、地震等事件,甚至還會導致海水汽化和海嘯。
可燃冰是一把雙刃劍,只有具備高超的技藝才有可能駕馭它,長期以來世界各國投入大量資金進行相關技術的研發(fā)
可燃冰勘探
一地球物理勘探法
地震勘探技術被廣泛應用于識別油氣藏位置,對于可燃冰勘探也同樣適用,其本質是發(fā)現BSR(海底模擬反射層),進而確定大面積分布的可燃冰礦藏。
地震勘探技術詳見石油課堂012期文章:你所不知道的石油勘探“黑”科技
穩(wěn)定的天然氣水合物層具有較高的縱波速度,而下方可能存在的游離氣體則具有較低的縱波速度和泊松比,可利用這一特殊物理參數確定可燃冰的分布范圍,半定量計算其儲量。
二地球化學勘探法
地化勘探法主要利用可燃冰極易隨溫度、壓力的變化而變化,在海底淺部沉積物中形成特定的化學異常,探測這些異常就可以獲得天然氣水合物可能存在的位置。
三海洋可控源電磁技術
海洋可控源電磁技術是一種通過在近海底或海底人工激發(fā)并接收電磁場信號,測量海底地層電阻率的方法。利用可燃冰電阻率偏高這一特點,可以測得可燃冰的埋藏范圍、深度和厚度。
此外,還可以利用礦物學、遙感衛(wèi)星以及各種新型技術手段來判斷可燃冰儲層位置,準確識別儲層位置是油氣藏開發(fā)的前提條件。
可燃冰的開采方式
目前,可燃冰的開采方式尚處于試驗階段。具體可分為兩類:一是與傳統(tǒng)油氣開采方式相結合,通過注熱、降壓、注化學藥劑以及注二氧化碳等方式改變可燃冰的賦存條件,使其在海底分解,采集生成的氣體。
一傳統(tǒng)方式
1. 加熱法加熱法又稱熱激發(fā)法,是將蒸汽、熱水或表層常溫海水泵入地層,利用電磁或微波加熱,促使地層溫度上升,水合物分解