沉睡的能量塊

霍菲菲

在深海之處或陸上永久凍土中，存在著一種固態(tài)天然氣水合物，它叫可燃冰。雖然名字里有一個(gè)“冰”字，卻可燃，是不是很不可思議呢？這種冰不是水凍成的，是天然氣和水在高壓低溫的環(huán)境中形成的結(jié)晶物質(zhì)。

1934年，美國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)了可燃冰形態(tài)。1968年，蘇聯(lián)人在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了大面積的可燃冰。從那以后，一直到20世紀(jì)90年代，世界各地的陸地和海洋中相繼發(fā)現(xiàn)了可燃冰。

1999年，中國(guó)科研人員首次在南海發(fā)現(xiàn)可燃冰資源。2017年，“藍(lán)鯨1號(hào)”在中國(guó)南海試采可燃冰獲得成功，標(biāo)志著我國(guó)成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域可燃冰試開(kāi)采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國(guó)家。2020年，“藍(lán)鯨2號(hào)”在我國(guó)海域第二次試采可燃冰成功，創(chuàng)造了“產(chǎn)氣總量、日均產(chǎn)氣量”兩項(xiàng)新的世界紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了從“探索性試采”向“試驗(yàn)性試采”的重大突破。

可燃冰的開(kāi)采方法有哪些呢？目前有三種方法，分別是降壓開(kāi)采法、熱激發(fā)開(kāi)采法和二氧化碳置換開(kāi)采法。

降壓開(kāi)采法是一種通過(guò)降低壓力促使天然氣水合物分解的開(kāi)采方法。減壓途徑主要有兩種：一是采用低密度泥漿鉆井達(dá)到減壓目的;二是當(dāng)天然氣水合物層下方存在游離氣體或其他流體時(shí)，通過(guò)泵出天然氣水合物層下方的游離氣或其他流體來(lái)降低天然氣水合物層的壓力。“藍(lán)鯨2號(hào)”采用了降壓開(kāi)采法。

熱激發(fā)開(kāi)采法是直接對(duì)天然氣水合物層進(jìn)行加熱，使天然氣水合物層的溫度超過(guò)其平衡溫度，從而促使天然氣水合物分解為水與天然氣的開(kāi)采方法。這種方法還不能很好地解決熱利用效率較低的問(wèn)題，且只能局部加熱，因此方法還有待進(jìn)一步完善。

二氧化碳置換開(kāi)采法，即用二氧化碳置換出可燃冰里的天然氣。當(dāng)給可燃冰晶狀體的壓強(qiáng)加到一定大小時(shí)，二氧化碳就能滲入晶體中，同時(shí)將甲烷擠出。這種方法如果廣泛應(yīng)用，存在著隱患，即如果發(fā)生地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，將封存在海底的二氧化碳大量釋放出來(lái)的話，生態(tài)環(huán)境將遭到破壞。

1立方米的可燃冰相當(dāng)于164立方米的天然氣，由于可燃冰燃燒之后只有水，說(shuō)明可燃冰是一種清潔能源。海底發(fā)現(xiàn)的大量可燃冰就是一個(gè)巨大的能源寶庫(kù)。隨著能源的日益短缺，可燃冰的價(jià)值必然會(huì)加大。在我國(guó)海域發(fā)現(xiàn)的可燃冰，對(duì)于中國(guó)的發(fā)展和對(duì)外關(guān)系都會(huì)帶來(lái)巨大的改變。

在中國(guó)科技館“ 挑戰(zhàn)與未來(lái)C 廳”有“ 沉睡的能量塊——可燃冰”這一展品。對(duì)可燃冰感興趣或關(guān)注中國(guó)能源技術(shù)發(fā)展的同學(xué)，歡迎來(lái)中國(guó)科技館與展品互動(dòng)，探究可燃冰的開(kāi)采過(guò)程哦！