可燃冰PPT - 360文档中心

海洋地球化学-可燃冰--天然气水合物PPT课件

2020/3/23
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开采过程中天然气水合物的分解还会产生大量的水，释放岩层孔隙空间，使天然气水合物赋存区地层的固结性变差，引发地质灾变。海洋天然气水合物的分解则可能导致海底滑塌事件。进入海水中的甲烷量如果特别大，则还可能造成海水汽化和海啸，甚至会产生海水动荡和气流负压卷吸作用，严重危害海面作业甚至海域航空作业。
2020/3/23
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可燃冰开采方案主要有三种。第一是热解法。利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。但此方法难处在于不好收集。海底的多孔介质不是集中为“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。方案二是降压法。有科学家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解。但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。方案三是“置换法”。研究证实，将CO2液化（实现起来很容易），注入1500米以下的洋面（不一定非要到海底），就会生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就会沉入海底。如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来。
一方面，可燃冰有着其他传统能源无可比拟的开发优势，而另一方面，可燃冰的利用难度极大，不仅要求技术高，而且要方案完备。
可见，“可燃冰”带给人类的不仅是新的希望，同样也有新的困难，只有合理的、科学的开发和利用，“可燃冰”才会真正的为人类造福。
可燃冰存在于海底或陆地冻土带内，具有非常高的使用价值，1m3可燃冰等于164m3 的常规天然气藏,是其他非常规气源岩( 如煤层、黑色页岩)能量密度的10 倍，是常规天然气能量密度的2 ～ 5倍
2020/3/23

可燃冰PPT课件

球开始掀起大规模研究、探测
和勘探天然气水合物藏的热潮。
•
至90年代中期，美、俄、
荷、德、加、日等诸多国家探
测可燃冰的目标和范围已覆盖
了世界上几乎所有大洋陆缘的
重要潜在远景地区，以及高纬
度极地永冻土地带和南极大陆
及陆缘区等。
•
目前，至少已有40多个国
家，针对可燃冰展开了国家级
的资源调查和研究工作，并已
调查发现可燃冰的矿点共有100
多处。
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可燃冰概念
可燃冰顾名思义像冰一样的固体点火能燃烧，是一种非常规能源。它是天然气分子(除氢、氦和氖外)充填在水的晶体笼架中形成的冰状固体物，又叫天然气水合物或固体气。
现已证实分子结构式： CH4·8H2O
可燃冰燃烧方程式： .
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性质
可燃冰是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力。主要以甲烷(大于90％)为主，故也称甲烷水合物。
将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解
但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。
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难处
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可燃冰的开采方法
方案三是置换法
使CO2液化将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来
较前两种方法可行性更高
• 1965年，前苏联首次在西西伯利亚永久冻土带发现天然气水合物矿藏。
• 至此，各国科学家相继开始了对可燃冰的研究，一步一步解开了其神秘的面纱。
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可燃冰简介
• 天然气水合物，因其外观象冰一样，而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”
• 它是在一定条件下由水和天然气在高压和低温条件下混合组成的笼形结晶化合物。

6物理高新技术--海洋技术——可燃冰课件

“ 可燃冰” 的形成有三个基本条件
第一，温度不能太高，在零度以上可以生成 0℃~10℃为宜，最高限是20℃左右，温度再高 “可燃冰”就会分解。
第二，压力要够，但也不能太大，0℃时，30个大气压以上它就可能生成。
正是由于需要同时具备高压和低温的环境，“可燃冰”大多分布在深海底和冻土区域，这样才能保持稳定的状态，而且，海洋中的“可燃冰”数量远大于冻土区域，其分布的陆海比例为1∶100。科学家估计， “可燃冰”主要分布在海底之下1000米范围内，海底 “可燃冰”分布的范围约占海洋总面积的10%，分布面积达4000万平方公里。
据一则新闻报道，日前，我国青藏高原再次获得可燃冰实物样品。国土资源部日前召开新闻发布会称，我国在青海省天峻县木里镇永久冻土带多次成功钻获天然气水合物(又称“可燃冰”)实物样品。我国成为世界第一个在中低纬度冻土区发现“可燃冰”的国家，是继加拿大、美国之后第三个在陆域钻获“可燃冰”的国家。科学家初略估算，我国远景可燃冰资源量至少有350亿吨油当量。
迄今，世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。1960年，前苏联在西伯利亚发现了第一个可燃冰藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17亿立方米。美国于1 9 6 9 年开始实施可燃冰调查。1998年，把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。日本开始关注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价，钻探了7口探井，圈定了 12块矿集区，并成功取得可燃冰样本。
可燃冰开采方案主要有三种方案一是热解法。利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。但此方法难处在于不好收集。海底的多孔介质不是集中为“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。方案二是降压法。有科学家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解。但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。

可燃冰资料

时间
1999年 2002年 2004年 2005年 2006年 2007年
2008年
2009年 2011年
未来之路中国可燃冰开发历程主要研究成绩
•南海首次发现了天然气水合物存在标志。
•勘测南海储量相当于700亿t油当量，在西沙海槽圈出天然气水合物矿区。
成立中科院广州天然气水合物研究中心；中德联合在南海北部发现430万平方公里的“九龙甲烷礁”。
勘测青藏高原五道沟永久冻土区、青海省祁连山南缘永久冻土带远景资源量有350亿t油当量以上在“十二五”能源规划中，可燃冰作为一种新型资源被纳入其中
和勘探天然气水合物藏的热潮。
•
至90年代中期，美、俄、
荷、德、加、日等诸多国家探
测可燃冰的目标和范围已覆盖
了世界上几乎所有大洋陆缘的重要潜在远景地区，以及高纬度极地永冻土地带和南极大陆及陆缘区等。
•
目前，至少已有40多个国
家，针对可燃冰展开了国家级
的资源调查和研究工作，并已
调查发现可燃冰的矿点共有100
• 它是在一定条件下由水和天然气在高压和低温条件下混合组成的笼形结晶化合物。
可燃冰简介
• 可燃冰的构成可用 mCH（2m+2）·nH2O 来表示，m代表水合物中的气体分子，n为水合指数
• 形成天然气水合物的主要气体为甲烷
可燃冰简介
• 关于“可燃冰”的成因，目前认为有两条途径。
• 一种途径是，海底的动植物残骸被细菌分解时释放出的甲烷被高压低温的海底环境锁进水分子笼中。
• 另一种途径是，可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块运动时时，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和深海压力，天然气与海水产生化学作用，就形成“甲烷水合物”。

可燃冰ppt课件

降低储层压力或从而分解为天然气和水
降压法开采原理图
202233
2 可燃冰开采技术
降压法
Exploitation of Combustible Ice
最大的优点是不需要连续激发，且生产成本低
1.大面积开采时自身能量不能满足压降的需要
2.对可燃冰矿藏性质有要求，适合于水合物层下部有天然气层时
3.降压引起储层温度降低，因而在水合物储层接近0℃及在 0℃以下时不能采用，否则会使水结冰或二次形成水合物堵塞储层
2017年 • 中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。 101031
2 可燃冰开采技术
Exploitation of Combustible Ice
“可燃冰”相平衡条件
“可燃冰”是在一定低温和高压的条件下存在的。
通过改变温度或者压力数值，使表示可燃冰的点越过分界线。平衡打破后，“可燃冰”可分解为可自由流动的气体和水
热流体从地面泵入水合物地层，进行电磁加热和微波加热，促使温度上升。高于地层温度的外界物质的注入，使储层温度上升到水合物分解的温度，并持续提供热量来维持水合物的分解
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2 可燃冰开采技术
热激发法
Exploitation of Combustible Ice
a.热水注入阶段 b.可燃冰分解阶段 c.开采阶段
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3 可燃冰开采案例 Case of combustible ice mining
日本——首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家
2013年3月12日，日本成功地在爱知县渥美半岛以南70公里、水深1000米处海底开采出可燃冰并提取出甲烷，成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。
2013年，日本尝试过开采海底可燃冰并提取了甲烷，但由于海底砂流入开采井，试验仅6天就被迫中断。本次试验持续12天后也因出砂问题中断，未能完成原计划连续三四周稳定生产的目标，12天产气量只有3.5万立方米。

可燃冰ppt讲解

气体分子：CH4, C2H4, C2H6, C3H8, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, H2S, CO2,
晶体类型 I型 II型
H型
水分子数晶穴种类晶穴数晶穴结构
46
小
2
512
大
6
51262
136
小
16
512
大
8
51264
小
3
512
34
中
2
435663
大
1
51268

1 m3 水合物
Chen-Guo模型
VDW模型
VDW模型
0.85
0.70
实验值
实验值
0.65 0.60
0.50
0.40
272
274
276
278
280
T ，K
0.45
0.25 46
Chen-Guo模型 VDW模型气相实验值
56
66
z CO2 , mol%
Chen-Guo模型 VDW模型水合物相实验值
76
86
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值与实验值比较
核能？！可再生能源
可燃冰-天然气水合物有可能成为未来的新能源
初步认为，地球上27%的陆地和90%的海域均具备天然气水合物生成的条件
天然气水合物赋存于水深大于100-250米（两极地区）和大于400-650 米（赤道地区）的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。
4. CO2置换过程强化方法研究 3.CO2置换动力学实验及模型研究 2.水合物存在条件下，CO2和CH4在溶液中溶解度 1. CO2+CH4+H2O体系V-H相平衡研究

可燃冰ppt课件

Introduction to combustible ice
可燃冰在全球分布
可燃冰主要分布在全世界的边缘海、深海槽区和大洋盆地中，约占海洋面积的10% ，此外还有高原冻土带。
可燃冰分类
根据可燃冰的分布位置，可以将可燃冰分为陆上可燃冰气藏与海洋可燃冰气藏两大类。
图片来源：李代广.神秘的可燃冰[M]
2017年 • 中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。 101031
2 可燃冰开采技术
Exploitation of Combustible Ice
“可燃冰”相平衡条件
“可燃冰”是在一定低温和高压的条件下存在的。
通过改变温度或者压力数值，使表示可燃冰的点越过分界线。平衡打破后，“可燃冰”可分解为可自由流动的气体和水
8,20
0 标题数字等都可以通过点
击和重新输入进行更改，顶部“开始”面板中可以对字体、字号、颜色、行介
Introduction to combustible ice
什么是可燃冰？
干冰，本水合物，英文名为natural gas
新能源技术及应用可燃冰
第一组朱艳峰贺禹赖一铭蒋雪峰
1
目录
1.可燃冰简介 2.可燃冰开采技术 3.可燃冰开采案例 4.可燃冰开发中存在的问题 5.人工合成可燃冰
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研究背景 Research Backgrounds
能源危机
全球能源
环危境机污染
4,80 全球变0 暖
据2016年最新公布的数据显示，目前全球石油储量为3184亿桶，还能供人类使用48.4年。
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1 可燃冰简介
Introduction to combustible ice

可燃冰简介

带刺的玫瑰
进入海水中的甲烷会影响海洋生态。甲烷进入海水中后会发生
较快的微生物氧化作用，影响海水的化学性质。甲烷气体如果大量排入海水中，其氧化作用会消耗海水中大量的氧气，使海洋形成缺氧环境，从而对海洋微生物的生长发育带来危害。
带刺的玫瑰
高昂的开采成本：
有
那
2000年开始，可燃冰的研究与勘探闲钱
形成天然气水合物的主要气体为甲烷;
可燃冰简介
关于“可燃冰”的成因，目前认为有两条途径。
一种途径是，海底的动植物残骸被细菌分解时释放出的甲烷被高压低温的海底环境锁进水分子笼中。
另一种途径是，可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块运动时时，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和深海压力，天然气与海水产生化学作用，就形成“甲烷水合物”。
带刺的玫瑰
开采过程中天然气水合物的分解还会产生大量的水，释放岩层孔隙空间，使天然气水合物赋存区地层的固结性变差，引发地质灾变。海洋天然气水合物的分解则可能导致海底滑塌事件。进入海水中的甲烷量如果特别大，则还可能造成海水汽化和海啸，甚至会产生海水动荡和气流负压卷吸作用，严重危害海面作业甚至海域航空作业。
澳大利亚的科学家曾做过一个看似滑稽
的比较：澳洲畜牧业与火力发电，谁对全球暖化的影响更大？
带刺的玫瑰
牛羊在消化过程中会产生甲烷。它们咀嚼反刍的食物，而第二个胃里的细菌会分解植物的纤维素，释放其中的能量，该过程即所谓的厌氧程序，在无氧状态下进行，而所产生的甲烷大多经由打嗝释放。
澳洲的养牛业、畜牧业、牛、羊，目前每年约排放三百万吨甲烷。
炙手可热的“冰”
炙手可热的“冰”
上世纪60年代末，苏联也发现了世界上第一个可燃冰矿田：麦索亚哈气田。自此，全球开始掀起大规模研究、探测和勘探天然气水合物藏的热潮。