浅析可燃冰的现状与发展

章瑞麟

（华中科技大学附属中学 湖南武汉 430000）

1 引言

“可燃冰”（Combustible ice），学名天然气水合物(Natural Gas Hydrate)，由天然气和水在高压、低温条件下混合而成，它的化学式可用mCH4·nH2O表示，m代表水合物中的气体分子数，n代表水分子数。可燃冰分布在岩石的孔隙和裂隙中，呈结核状、层状或块状，颜色有白色、淡黄色、琥珀色和暗褐色几种，外观象冰、遇火即可燃烧，具有燃烧值高、清洁无污染等特点。

2 可燃冰的发现及分布

早在1778年，在深度600-800米的海底，英国化学家普得斯特里就发现了可燃冰，着手研究其生成条件，如温度、压强、地理环境等。1965年，在位于西伯利亚冻土区的麦索雅哈气田，前苏联也发现了可燃冰，并成功进行了商业试采[1]。

可燃冰存在于陆地和海洋中，所在地区要求地层中既要有充足的天然气，又要有足够的岩石孔隙和裂隙空间。陆域可燃冰蕴藏于北极圈和大陆高原的永久冻土带，如西伯利亚北部、阿拉斯加和加拿大北部。海域可燃冰蕴藏于大陆架边缘深水盆地、大陆坡、海山以及内陆海中，如中国南海、墨西哥湾、加勒比海、美洲东西海岸、非洲西海岸、白令海、鄂霍茨克海、日本海、新西兰海、阿曼海湾、罗斯海和威德尔海、巴伦支海和波弗特海、黑海和里海地区。可燃冰分布广，资源量大，比天然气更为纯净，已探明的可燃冰中蕴藏着大约2000多万亿立方米甲烷，按照当前的消费水平，可供人类使用上千年。

3 可燃冰的开采方法和环保难题

可燃冰的开采方法如下：

（1）热激发开采法 直接对天然气水合物层进行加热，使温度超过其平衡温度，促使其分解为天然气与水。

（2）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通过泵出其下方的游离气或其他流体达到减压目的。

（3）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，破坏其平衡条件，促使其分解。

（4）CO2置换开采法 在一定的温度条件下，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。

（5）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，然后导入海面作业船或生产平台进行处理，获取天然气。

在常温常压条件下，可燃冰极易分解释放甲烷，甲烷泄露造成的温室效应是二氧化碳的几十倍。北极圈、大陆高原冻土带及海洋的生态环境非常敏感脆弱，开采陆域和海域可燃冰必须要有可靠的生态环境保护手段，否则，极易破坏生态平衡，酿成环境灾难。

4 开发可燃冰的意义

我国石油对外依存度接近70%，天然气对外依存度接近35%，能源短缺十分严重。国家已经启动了高技术研究发展863计划和重点基础研究973计划，相关研究已纳入天然气发展“十二五”和“十三五”规划，国际合作也在推进中。去年，为了尽快解决雾霾污染问题，各地均进行了“煤改气”工作，由于天然气储备不足，去年冬季“气荒”现象频繁出现，对日常生产生活造成了较大的影响。

结语

我国是世界第三冻土大国，冻土区总面积达到200多万平方公里，青海地区、大兴安岭、青藏高原等冻土地带具备良好的“可燃冰”赋存条件和资源前景。目前，正在开展陆域可燃冰的勘查、评价工作。特别是，在2017年5月18日，我国在南海海域试采可燃冰取得了成功。未来十年，我国有望攻克开采可燃冰的技术和环保难题，届时，困扰我国的能源短缺和雾霾问题将得到彻底解决。