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“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)境中形成的結晶物質(zhì)。

1934年，美國人首先發(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，中國科研人員首次在南海發(fā)現(xiàn)可燃冰資源。2017年，“藍鯨1號”在中國南海試采可燃冰獲得成功，標志著我國成為全球第一個實現(xiàn)了在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國家。2020年，“藍鯨2號”在我國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”兩項新的世界紀錄，實現(xiàn)了從“探索性試采”向“試驗性試采”的重大突破。

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

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

熱激發(fā)開采法是直接對天然氣水合物層進行加熱，使天然氣水合物層的溫度超過其平衡溫度，從而促使天然氣水合物分解為水與天然氣的開采方法。這種方法還不能很好地解決熱利用效率較低的問題，且只能局部加熱，因此方法還有待進一步完善。

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

1立方米的可燃冰相當于164立方米的天然氣，由于可燃冰燃燒之后只有水，說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巨大的能源寶庫。隨著能源的日益短缺，可燃冰的價值必然會加大。在我國海域發(fā)現(xiàn)的可燃冰，對于中國的發(fā)展和對外關系都會帶來巨大的改變。

在中國科技館“ 挑戰(zhàn)與未來C 廳”有“ 沉睡的能量塊——可燃冰”這一展品。對可燃冰感興趣或關注中國能源技術發(fā)展的同學，歡迎來中國科技館與展品互動，探究可燃冰的開采過程哦！