可燃冰

可燃冰

可燃冰是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形晶莹剔透，与冰相似。由于含有大量甲烷等可燃气体，所以燃点很低，极易燃烧。1立方米可燃冰含有200多立方米的甲烷气体。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，避免了污染问题。可燃冰被称作“属于未来的能源”，是世界各国研究、勘探的重要对象。

可燃冰 - 概述

可燃冰又称天然气水合物，是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，遇火即可燃烧，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的最大新型能源，被誉为21世纪最有希望的战略资源。

它是甲烷和水在海底高压低温下形成的白色固体燃料，可以被直接点燃。1立方米可燃冰可释放出160—180立方米的天然气，其能量密度是煤的10倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气。目前研究结果表明，天然气水合物分布广泛，资源量巨大，是煤炭、石油、天然气全球资源总量的两倍，为世界各国争相研究、勘探的重要对象。

科考人员在中国南海北部神狐海域钻探目标区内，圈定11个可燃冰矿体，含矿区总面积约22平方公里，矿层平均有效厚度约20米，预测储量约为194亿立方米。获得可燃冰的三个站位的饱和度最高值分别为25.5%、46%和43%，是目前世界上已发现可燃冰地区中饱和度最高的地方。

可燃冰 - 形成条件

可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。

首先，可燃冰可在0℃以上生成，但超过20℃便会分解。而海底温度一般保持在2~4℃左右；

其次，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。

最后，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。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

可燃冰 - 储量分布　

已发现的天然气水合物主要存在于北极地区的永久冻土区和世界范围内的海底、陆坡、陆基及海沟中。由于采用的标准不同，不同机构对全世界天然气水合物储量的估计值差别很大。据潜在气体联合会（PGC，1981）估计，永久冻土区天然气水合物资源量为1.4×1013～3.4×1016m3，包括海洋天然气水合物在内的资源总量为7.6×1018m3。但是，大多数人认为储存在汽水合物中的碳至少有1×1013t，约是当前已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然气）中碳含量总和的2倍。　

全球蕴藏的常规石油天然气资源消耗巨大，预计在四五十年之后就会枯竭。科学家的评价结果表明，仅仅在海底区域，可燃冰的分布面积就达4000万平方公里，占地球海洋总面积的1／4。目前，世界上已发现的可燃冰分布区多达116处，其矿层之厚、规模之大，是常规天然气田无法相比的。科学家估计，海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。

世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区是大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、日本南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚滨外和秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾，南极的罗斯海和威德尔海，北极的巴伦支海和波弗特海，以及大陆内的黑海与里海等。

可燃冰 - 商业用途

沉淀物生成的甲烷水合物含量可能还包含了2至10倍的已知的传统天然气量。这代表它是未来很有潜力的重要矿物燃料来源。然而，在大多数的矿床地点很可能都过于分散而不利于经济开采。另外面临经济开采的问题还有：侦测可采行的储藏区、以及从水合物矿床开采甲烷气体的技术开发。在日本，已进行一项研发计划，预计要在2016年进行商业规模的开采。2006 年八月，中国大陆宣布计划，耗资8000 万元（1000 万美元）在未来的十年内研究天然气水化合物。而另一个富潜力的经济储藏区于墨西哥湾，可能更包含了大约 1010 m3 的甲烷资源。

可燃冰 - 开采状况

1810年，英国学者戴维在伦敦皇家研究院首次合成氯气水合物。气水合物（Gas Hydrate）一词最早出现在戴维次年所著的书中。在这以后的一百二十多年中，人们仅通过实验室来认识水合物。

1960年，前苏联在西伯利亚发现了可燃冰，并于1969年投入开发；美国于1969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；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。但最先挖出可燃冰的是德国。

从20世纪80年代开始，美、英、德、加、日等发达国家纷纷投入巨资相继开展了本土和国际海底天然气水合物的调查研究和评价工作，同时美、日、加、印度等国已经制定了勘查和开发天然气水合物的国家计划。特别是日本和印度，在勘查和开发天然气水合物的能力方面已处于领先地位。

中国状况

作为世界上最大的发展中的海洋大国，我国能源短缺十分突出。我国的油气资源供需差距很大，1993年我国已从油气输出国转变为净进口国，1999 年进口石油4000多万吨，2000年进口石油近7000万吨。按照战略规划的安排，2006年—2020年是调查阶段，2020年—2030年是开发试生产阶段，2030年—2050年，中国可燃冰将进入商业生产阶段。

中国对海底天然气水合物的研究与勘查已取得一定进展，在南海西沙海槽等海区已相继发现存在天然气水合物的地球物理标志BSR ，这表明中国海域也分布有天然气水合物资源，值得我们开展进一步的工作；同时青岛海洋地质研究所已建立有自主知识产权的天然气水合物实验室并成功点燃天然气水合物。

2005年4月14日，中国在北京举行中国地质博物馆收藏我国首次发现的天然气水合物碳酸盐岩标本仪式，宣布中国首次发现世界上规模最大被作为“可燃冰”即天然气水合物存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区，其面积约为430平方公里。在南海北部陆坡东沙群岛以东海域发现了大量的自生碳酸盐岩，其水深范围分别为550米～650米和750米～800米，海底电视观察和电视抓斗取样发现海底有大量的管状、烟囱状、面包圈状、板状和块状的自生碳酸盐岩产出，它们或孤立地躺在海底上，或从沉积物里突兀地伸出来，来自喷口的双壳类生物壳体呈斑状散布其间，巨大碳酸盐岩建造体在海底屹立，其特征与哥斯达黎加边缘海和美国俄勒岗外海所发现的“化学礁”类似，而规模却更大。
　　
2009年9月25日，中国地质部门在青藏高原发现了一种名为可燃冰（又称天然气水合物）的环保新能源，预计十年左右能投入使用。这是中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为加拿大、美国之后，在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。初略的估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。

2011年11月，全国“海洋地质、矿产资源与环境”学术研讨会在广州召开，由广州海洋地质调查局承担的天然气水合物（俗称“可燃冰”）专题调查工作取得重大进展，目前已在南海圈定了25个成矿区块，控制资源量达到41亿吨油当量。从2002年启动的我国海域可燃冰资源调查与评价专项目前已取得一系列成果，2007年首次在神狐海域钻获可燃冰实物样品，证明南海可燃冰资源远景良好。目前专题调查行动圈出南海北部7个远景区，19个成矿区带，仅神狐钻探区内11个可燃冰矿体，面积就达到约23平方千米，气体资源量约为194亿方。

可燃冰 - 危害

天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为CO2的20 倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。