可燃冰课件幻灯片课件
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海洋地球化学-可燃冰--天然气水合物PPT课件
2020/3/23
11
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
9
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。
.
10
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： .
11
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。
.
难处
23
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。
.
4
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
分布
世界 分布
天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、 活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的 深水环境。
分布
国内 分布
我国可燃冰主要分布在南海，探测证据表明：仅南海北 部的可燃冰储量，就已达到我国陆上石油总量的一半左 右；此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积5242 平方公里，其资源估算达4.1万亿立方米。
南海问题争端
主讲人：尹贺
学号：201337020108
可燃冰
化学式
2
形成 条件
head er Section header
3
低温。可燃冰在0— 10℃时生成，超过 20℃便会分解。 高压。可燃冰在0℃ 时，只需30个大气压 即可生成，而以海洋 的深度，30个大气压 很容易保证，并且气 压越大， 水合物就越 不容易分解。 充足的气源。海底的 有机物沉淀，其中丰 富的碳经过生 物转化， 可产生充足的气源。
南海争端
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
1156
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
2256
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。
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
1156
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
2256
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
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
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小
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8
51264
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中
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435663
大
1
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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
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274
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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
25.沉睡的能源之王——可燃冰PPT课件
美国：
2000年，将“可燃冰”作为政府项目，进行勘探 2012年，投资2900万美元在阿拉斯加实验开采
日本： 2001年，发布<<甲烷水合物开发计划>>，
已拥有七口钻井 2013年，掌握海底甲烷分离技术
2021
12
开采方法
d体期a能b大c促）））扩或耗面使气注降散大大积分体化热压。规，开解置学法但模不采。换试：由 使能。该法剂注降于用有是方：法入低水。效目法不：加压合解前所注向热力物决最需入天流促储2热有的0如然体2使层1利前化二气或水渗用景学氧水直合透效的试化合接物性率一剂碳物加分较较种成等层热解差低开本以中储，，的发较置注层该导缺技高换入来方致陷术，天如提法产。且然甲高不气不气醇水需量适水等合要较合合化物连低长物学区续，期中试域激实或的剂内发际大甲，温，效规烷破度成果模，坏，本不使触其引较佳用发平起低。。甲衡溶，适烷条解适合气件。合长，13
2021
全球有机碳含量分布
7
可燃冰的分布
大陆永久冻土 岛屿的斜坡地带 大陆边缘的隆起处 极地大陆架
深水环境
2021
8
可燃冰在中国的分布
东海海域 南海北部海域
南沙海域 青藏高原冻土区
东北冻土区
2021
9
开采难度
可燃冰大多埋藏在海底的岩石中，
这给开采和运输带来极大困难。有 学者认为，在导致全球气候暖方面 ，甲烷所起的作用比等量的二氧化 碳要大1～20倍。而可燃冰矿藏哪 怕受到极小的破坏，都以导致甲烷 气体大量泄漏。另外，陆缘海边的 可冰开采起来十分困难，一旦发生 井喷事故，就会成海啸、海底滑坡 、海水毒化等灾害。
2021
10
勘探方法
1.地震勘探法，如地震地球物理探查、电磁探测、流体地球化学探查、 海底微地貌勘测等
可燃冰郑州大学化学系级李小军ppt课件
•
在2019年高考化学试卷上海卷中有一道题这样谈
到，“第28届国际地质大会提的资料显示，海底有
大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需
求……〞
什么是天然气水合物呢？它真 有这样宏大的潜在才干吗？
• 中国科学院广州能源所专家樊栓狮通知记者，天然气 水合物是水和天然气〔主要成分为甲烷〕在中高压和 低温条件下混合时产生的晶体物质，外貌极似冰雪， 点火即可熄灭，故又称之为“可燃冰〞或者“气冰〞、 “固体瓦斯〞。它在自然界分布非常广泛，海底以下0 到1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都有能 够存在，世界上有79个国家和地域都发现了天然气水 合物气藏。
陈多福引见说，美方每年都要深潜到这片天然气水合物典型分布区，来观测 它的变化，他们还放置了一个深水摄像头，年年观测那块出露的橙色“可燃冰〞。
在此次调查活动中，陈多福共采集了9个与“可燃冰〞有关的样品，并获得 了整个海底载人深潜活动下潜期间的摄影和海底调查记录等第一手资料。
陈多福说，我国目前还没有在本人海域采集到过天然“可燃冰〞的样品，他 希望在不久的未来能在我国的海底实地调查美丽的“可燃冰〞。
•
“可燃冰〞或者说甲烷水合物，就是作为一种科学探求的产
物，被科学家维纳德于1888年合成，此时的它没有多大的实践
意义。到了1930年，工程师在天然气保送管道里发现了这种奇
异的“冰块〞，堵塞住了天然气的保送，成为费事制造者。
随后，1934年美国科学家汉默施密特发表了关于天然气水合物呵斥输气管道堵塞的有 关数据，人们从负面认识到天然气水合物的工业重要性，开场深化对其进展研讨，以期 在工业条件下对天然气水合物进展预告和去除，以及水合物生成阻化剂的开发和运用—
学地球与大气科学系的约请，参与在美国墨西哥湾开展的海底天然气水合物调查， 这使他成为国内亲眼观测到自然环境下“可燃冰〞的第一人。
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
12
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。
0738
1 可燃冰简介
Introduction to combustible ice
可燃冰将解千年能源忧PPT课件
第4页/共21页
本文是一篇科技新闻， 是对科学技术领域新近 发生的事实的报道。科 技新闻既有新闻性，又 有科学性，一般来说， 科技新闻的主体部分属 于科技说明文。
第5页/共21页
yùn cáng dài wán cáng qì
•蕴藏 殆尽 甲烷 气藏 迄
今chǔ sù lǜ kē dàn
qīng jué qiào zuān xiào
第13页/共21页
2℃—4℃ ≥30个大气压 甲烷、天然气
第14页/共21页
第15页/共21页
首先，从能源的角度看，迄今为止，在世界各地的海 洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全 球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量 的两倍以上。
于此同时，天然“可燃冰”不易开采和运输，开采这 种水合物会给生态造成一系列严重问题。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。陆 缘海边的“可燃冰”开采起来十分困难，一旦出了井喷 事故，就会造成海水汽化，发生海啸船翻。
•储量 追溯 氯气 苛刻 氮
s气è rèn
jié
第6页/共21页
解释
• 蕴藏：蓄积深藏未露。 • 殆尽：几乎罄尽（全尽无余、竭尽的意思）。 • 气藏：气田。 • 迄今：至今、到现在。 • 追溯：比喻回首或钩沉往事，探寻本质或源泉。追：追寻；溯：
逆流而上。 • 迫在眉睫：形容事情已到眼前，情势十分紧迫。 • 刻不容缓：比喻情势紧迫，一刻也不允许拖延。
第10页/共21页
第二部分整理人类对气水化合物认识过程和探究历史：
最早可追溯到1810年，英国科学家戴维在实验室中把氯气通 入水中，在摄氏零度以上出现了“冰块”，由此人们首次认识到 了气水合物这种物质。
“可燃冰”或者说甲烷水合物，就是作为一种科学探索的产物， 被科学家维纳德于1888年合成。
本文是一篇科技新闻， 是对科学技术领域新近 发生的事实的报道。科 技新闻既有新闻性，又 有科学性，一般来说， 科技新闻的主体部分属 于科技说明文。
第5页/共21页
yùn cáng dài wán cáng qì
•蕴藏 殆尽 甲烷 气藏 迄
今chǔ sù lǜ kē dàn
qīng jué qiào zuān xiào
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2℃—4℃ ≥30个大气压 甲烷、天然气
第14页/共21页
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首先，从能源的角度看，迄今为止，在世界各地的海 洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全 球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量 的两倍以上。
于此同时，天然“可燃冰”不易开采和运输，开采这 种水合物会给生态造成一系列严重问题。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。陆 缘海边的“可燃冰”开采起来十分困难，一旦出了井喷 事故，就会造成海水汽化，发生海啸船翻。
•储量 追溯 氯气 苛刻 氮
s气è rèn
jié
第6页/共21页
解释
• 蕴藏：蓄积深藏未露。 • 殆尽：几乎罄尽（全尽无余、竭尽的意思）。 • 气藏：气田。 • 迄今：至今、到现在。 • 追溯：比喻回首或钩沉往事，探寻本质或源泉。追：追寻；溯：
逆流而上。 • 迫在眉睫：形容事情已到眼前，情势十分紧迫。 • 刻不容缓：比喻情势紧迫，一刻也不允许拖延。
第10页/共21页
第二部分整理人类对气水化合物认识过程和探究历史：
最早可追溯到1810年，英国科学家戴维在实验室中把氯气通 入水中，在摄氏零度以上出现了“冰块”，由此人们首次认识到 了气水合物这种物质。
“可燃冰”或者说甲烷水合物，就是作为一种科学探索的产物， 被科学家维纳德于1888年合成。
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• 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。
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。
可燃冰简介
• 可燃冰的构成可用
mCH（2m+2）·nH2O来
可燃冰简介
• 全球天然气水合物分布明显呈 现受地理格局控制的特点。主 要存在于世界范围内的沟盆体 系、陆坡体系、边缘海盆陆缘， 尤其是与泥火山、热水活动、 盐泥底辟及大型断裂构造有关 的深海盆地中；另外还包括扩 张盆地和北极地区的永久冻土 区，大西洋的85％、太平洋的 95％和印度洋的96％的地区中 也含有天然气水合物，并且主 要分布于海平面下200-600ｍ的 深度内
另一种观点则认为，“可燃冰”由海洋 板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古
世界可燃冰分布图
炙手可热的“冰”
炙手可热的“冰”
• 储量大：
• 现已探明的天然气水合物中的碳量 11013吨相
当于已探明所有化石能源碳量总和的2倍。可满
足人类未来1,000年的能源需求。
1155%%
5%5%
53%
27%
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。
难处
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
面临的环境问题
• 1．可能导致大量温室气体排放污 染环境。由于甲烷是绝大多数可燃 冰中的主要成分，同时也是一种反 应快速、影响明显的温室气体。可 燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲 烷数量的3000倍。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温 室效应要大得多。可燃冰非常不稳 定，在常温和常压环境下极易分解 。这些冰球一旦从海底升到海面就
多处。
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：
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。
炙手可热的“冰”
• 污染小：
可燃冰由甲烷和水构成，不含其它成分，无需净化提炼或其
它加工步骤。所以利用时产生的污染比石油以及煤等传统能 源小很多。
可
煤 炭 加 工
燃 冰 直 接
燃
烧
炙手可热的“冰”
• 另外可燃冰还有便于储存运输（与天然气相比），再生迅 速等优点。难怪有人称可燃冰是“上帝带给人类的礼物”， 让陷入能源危机的人类重新看到了希望。
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
• 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。
• 第三，要有气源。
关于“可燃冰”的成因，目前主要有两种 观点，一种认为，它们最初来源于海底下 的细菌。海底有很多动植物的残骸，这些 残骸腐烂时产生细菌，细菌排出甲烷，当 正好具备高压和低温的条件时，细菌产生 的甲烷气体就被锁进水合物中 。
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”。
在高压下，甲烷气水包合物在 18 °C 的温度下 仍能维持稳定。
充填甲烷的可燃冰1立方米可产出气164立方米 和水0．8立方米，其能量密度是煤和黑色页岩 的10倍左右，是一种能量密度高的能源。
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。
可燃冰（Gas Hydrate）
Contents
可燃冰的简介 炙手可热的“冰” 可燃冰的开采方法 带刺的玫瑰 未来之路
可燃冰简介
• 1778年，首次在实验室发现 天然气水合物.
• 1934年，前苏联在被堵塞的 天然气输气管道里发现了天然 气水合物。这一发现引起前苏 联人对天然气水合物的重视。
• 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。
那如何开采这炙手可热的“冰”？
可燃冰的开采方法
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。
难不处好收集。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
难处
可燃冰的开采方法
方案二是降压法
将核废料埋入地底， 利用核辐射效应使其分解
53%
27%
Natural Gas Hydrate Fossil Fuels Other fuels on the land Other fuels in the ocean
炙手可热的“冰”
1 m3 Leabharlann 合物164 Nm3 天然气
＋
0.8 m3水
• 能量密度高：
• 由1立方米可燃冰相當於160多立方米的天然气。换言之， 1立方米可燃冰就可满足3口之家大半年的天然气需求，故 可燃冰被视为「后石油时代」的重要替代能源。
炙手可热的“冰”
• 在可燃冰矿藏被人们 发现之后，迅速地得 到了人们的关注。
• 在能源问题日益凸显 的今天，可燃冰更是 被赋予了“沉睡的未 来能源”、“能满足 人类使用1000年的新 能源”等称号。
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
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。
可燃冰简介
• 可燃冰的构成可用
mCH（2m+2）·nH2O来
可燃冰简介
• 全球天然气水合物分布明显呈 现受地理格局控制的特点。主 要存在于世界范围内的沟盆体 系、陆坡体系、边缘海盆陆缘， 尤其是与泥火山、热水活动、 盐泥底辟及大型断裂构造有关 的深海盆地中；另外还包括扩 张盆地和北极地区的永久冻土 区，大西洋的85％、太平洋的 95％和印度洋的96％的地区中 也含有天然气水合物，并且主 要分布于海平面下200-600ｍ的 深度内
另一种观点则认为，“可燃冰”由海洋 板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古
世界可燃冰分布图
炙手可热的“冰”
炙手可热的“冰”
• 储量大：
• 现已探明的天然气水合物中的碳量 11013吨相
当于已探明所有化石能源碳量总和的2倍。可满
足人类未来1,000年的能源需求。
1155%%
5%5%
53%
27%
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。
难处
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
面临的环境问题
• 1．可能导致大量温室气体排放污 染环境。由于甲烷是绝大多数可燃 冰中的主要成分，同时也是一种反 应快速、影响明显的温室气体。可 燃冰中甲烷的总量大致是大气中甲 烷数量的3000倍。作为短期温室 气体，甲烷比二氧化碳所产生的温 室效应要大得多。可燃冰非常不稳 定，在常温和常压环境下极易分解 。这些冰球一旦从海底升到海面就
多处。
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：
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。
炙手可热的“冰”
• 污染小：
可燃冰由甲烷和水构成，不含其它成分，无需净化提炼或其
它加工步骤。所以利用时产生的污染比石油以及煤等传统能 源小很多。
可
煤 炭 加 工
燃 冰 直 接
燃
烧
炙手可热的“冰”
• 另外可燃冰还有便于储存运输（与天然气相比），再生迅 速等优点。难怪有人称可燃冰是“上帝带给人类的礼物”， 让陷入能源危机的人类重新看到了希望。
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
• 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。
• 第三，要有气源。
关于“可燃冰”的成因，目前主要有两种 观点，一种认为，它们最初来源于海底下 的细菌。海底有很多动植物的残骸，这些 残骸腐烂时产生细菌，细菌排出甲烷，当 正好具备高压和低温的条件时，细菌产生 的甲烷气体就被锁进水合物中 。
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”。
在高压下，甲烷气水包合物在 18 °C 的温度下 仍能维持稳定。
充填甲烷的可燃冰1立方米可产出气164立方米 和水0．8立方米，其能量密度是煤和黑色页岩 的10倍左右，是一种能量密度高的能源。
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。
可燃冰（Gas Hydrate）
Contents
可燃冰的简介 炙手可热的“冰” 可燃冰的开采方法 带刺的玫瑰 未来之路
可燃冰简介
• 1778年，首次在实验室发现 天然气水合物.
• 1934年，前苏联在被堵塞的 天然气输气管道里发现了天然 气水合物。这一发现引起前苏 联人对天然气水合物的重视。
• 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。
那如何开采这炙手可热的“冰”？
可燃冰的开采方法
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。
难不处好收集。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
难处
可燃冰的开采方法
方案二是降压法
将核废料埋入地底， 利用核辐射效应使其分解
53%
27%
Natural Gas Hydrate Fossil Fuels Other fuels on the land Other fuels in the ocean
炙手可热的“冰”
1 m3 Leabharlann 合物164 Nm3 天然气
＋
0.8 m3水
• 能量密度高：
• 由1立方米可燃冰相當於160多立方米的天然气。换言之， 1立方米可燃冰就可满足3口之家大半年的天然气需求，故 可燃冰被视为「后石油时代」的重要替代能源。
炙手可热的“冰”
• 在可燃冰矿藏被人们 发现之后，迅速地得 到了人们的关注。
• 在能源问题日益凸显 的今天，可燃冰更是 被赋予了“沉睡的未 来能源”、“能满足 人类使用1000年的新 能源”等称号。
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