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走近可燃冰

2018-1-5 8:45:54 来源:中国矿业报社 本报记者:吴昊

开栏语:

我国地广物博,矿物资源十分丰富,本版特开设“矿物博览”栏目,每期将为广大读者介绍一个矿种或一个矿物晶体等,和大家一起去神奇的矿物世界看一看。

2017年11月16日,天然气水合物新矿种获得国务院批准,成为我国第173个矿种。这位矿业界的“新贵”打破了人们对于“冰火不相容”的认知,它从表面上看,恰恰是一块冰状固体结晶物质,遇火可以燃烧,可以释放出巨大能量,所以又被人们俗称为“可燃冰”。

可燃冰是气体分子和水分子在低温高压下形成的结晶物质,分解为气体后,甲烷含量一般在80%以上,最高可达99.9%。1立方米的可燃冰可释放出164立方米的甲烷气和0.8立方米的水。可燃冰燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水,不会像煤炭和石油产品燃烧时释放出粉尘、硫化物、氮氧化物等环境污染物,所以被誉为21世纪最理想的清洁能源。

可燃冰主要有三种结构类型:I型由甲烷、乙烷、二氧化碳、硫化氢等较小直径的气体分子和水分子结合而成;Ⅱ型由甲烷、乙烷等小分子,丙烷及异丁烷等较大分子和水分子结合而成;H型由气体组分中有异戊烷等较大气体分子和水分子结合而成。在自然界,Ⅰ型可燃冰最常见,Ⅱ型次之,H型较为罕见。

可燃冰的形成需要大量的烃类气体,这些烃类气体有的来自于微生物的分解,也有一些来自于深部油气田的热降解,当然也有两者混合形成的。以此可以将可燃冰分为三种类型,分别是微生物气型、热解气型、混合气型。

在海域发现的可燃冰绝大多数为微生物气型,我国南海北部海域发现的主要属于这一类型。在陆域发现的可燃冰以混合气型、热解气型为主,如我国祁连山冻土区发现的可燃冰。一般来说,可以利用碳同位素的比例关系,来判断可燃冰的气体来源。

可燃冰的形成必须具备四个条件:一是温度,生成可燃冰的温度不能太高,也不能太低,适宜温度是0℃~10℃之间,最高限是20℃。二是压力,形成可燃冰需要足够的压力,但也不能太大,在零度时,30个大气压以上就可以。三是气源,“巧妇难为无米之炊”,丰富的天然气是可燃冰的重要组成部分。四是适量的水,这也是形成可燃冰不可或缺的成分。

在上世纪60年代开始的深海钻探计划以及随后的大洋钻探计划中,科学家们就已经在海底发现了可燃冰。经过半个多世纪的追寻,人类已经在世界大洋海底和陆地发现了可燃冰。已发现的海底可燃冰多分布于环太平洋周边、大西洋两岸、印度洋北部、南极近海及北冰洋周边,地中海、黑海、里海等内陆海,贝加尔湖也有零星分布。陆地上的可燃冰主要分布于环北冰洋的高纬度冻土区和我国青藏高原冻土区。

我国从1999年开始进行可燃冰调查工作,经过近20年的发展,在南海和青藏高原都发现了可燃冰。2017年5月18日,我国南海海域天然气水合物试采取得圆满成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。

我国可燃冰资源丰富,南海大部分海域具备形成可燃冰的条件,并且在南海北部已经发现丰富的可燃冰资源。南海北部可燃冰储层厚度一般在50米~100米。科学家根据可燃冰发育的范围、厚度、孔隙度、饱和度等参数,建立了可燃冰资源量的计算方法。通过计算,科学家预测我国海域可燃冰资源量达800亿吨油当量。□

编辑:宫莉

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