中国首次海域可燃冰试采成功 我们终于俘获她的“芳心”

　　出品：科普中国

　　制作：冰与火团队

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。

　　可燃冰？这是什么“神奇宝贝”？冰遇火不是就融化了吗？怎么还会燃烧呢？海里是如何形成这个东西的？储量竟然比堪称“黄金”的石油还多，咱们去开发，不就发大财了？

　　小科普：可燃冰，即天然气水合物（natural gas hydrate），是在一定条件下由轻烃、二氧化碳及硫化氢等小分子气体与水相互作用形成的固态结晶物质，呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，还可亲切地称呼它为“固体瓦斯”或“气冰”。

　　继石油和天然气之后的“新宠儿”

　　可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染比煤、石油、天然气小很多，但能量高出十倍。并且，可燃冰储量巨大，所含有机碳资源总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍，被国际公认为石油、天然气的接替能源。

　　“可燃冰”这个冰清玉洁的“小仙女”是怎么养成的？总的来说，就是“烫不得”，海底温度2~4℃最舒适，高于20℃就会分解；“压得了”压力要足够大，压力越大越稳定，在0℃时，需要30个大气压即可；“不能没有人生旅途中的另一半——甲烷气源”，没有气，她就只能形成普通冰了，不再是可以燃烧的“可燃冰”。 

　　等我

　　“我”在全世界等候你

　　目前在全球79个地区直接或者间接地发现了可燃冰的存在，主要分布于世界各大洋边缘海域的大陆坡、陆隆(深水海台)和盆地，以及一些内陆海。总体上看，“可燃冰”主要还是分布在北半球，且以太平洋边缘海域最多，其次是大西洋。陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大以及青藏高原等地区。

　　中国是“我”温暖的小窝

　　我国可燃冰的储量丰富，其中主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带及东北冻土带，位于我国南海北坡的海域是可燃冰富集区，预测储量约194亿立方米！

　　你有百般方法获得“我”芳心

　　如何开发可燃冰？如何让她发光发热，带来我们需要的水？你追她的方法不止一种，下面我们简单介绍几种“撩她”的方法。

　　“送温暖”——热激发开采法

　　热激发开采法是直接对天然气水合物层进行加热，使天然气水合物层的温度超过其平衡温度，从而促使天然气水合物分解为水与天然气的开采方法。这种方法经历了直接向天然气水合物层中注入热流体加热、火驱法加热、井下电磁加热以及微波加热等发展历程。热激发开采法可实现循环注热，且作用方式较快。加热方式的不断改进，促进了热激发开采法的发展。

　　热激发开采法

　　“放我自由”——减压开采法

　　通过降低压力促使天然气水合物分解。减压途径主要有两种：①采用低密度泥浆钻井达到减压目的；②当天然气水合物层下方存在游离气或其他流体时，通过泵出天然气水合物层下方的游离气或其他流体来降低天然气水合物层的压力。

　　减压开采法

　　“把你的爱注入我心”——化学试剂注入开采法　

　　通过向天然气水合物层中注入某些化学试剂，如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，破坏天然气水合物藏的相平衡条件，促使天然气水合物分解。

　　化学试剂注入开采法

　　“人工呼吸”——CO2置换开采法

　　依据是天然气水合物稳定带的压力条件。在一定的温度条件下，天然气水合物保持稳定需要的压力比CO2水合物更高。因此在某一特定的压力范围内，天然气水合物会分解，而CO2水合物则易于形成并保持稳定。如果此时向天然气水合物藏内注入CO2气体，CO2气体就可能与天然气水合物分解出的水生成CO2水合物。

　　CO2置换开采法

　　“带我走”——固体开采法

　　固体开采法最初是直接采集海底固态天然气水合物，将天然气水合物拖至浅水区进行控制性分解。这种方法进而演化为混合开采法或称矿泥浆开采法。首先促使天然气水合物在原地分解为气液混合相，采集混有气、液、固体水合物的混合泥浆，然后将这种混合泥浆导入海面作业船或生产平台进行处理，促使天然气水合物彻底分解，从而获取天然气。

　　固体开采法

　　“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。

　　本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。