可燃冰号称可代替石油,中国的储量全球第一,现在为什么不提了?

佑渊爱奇闻 2024-05-31 00:53:08

作为不可再生资源,有关石油紧缺所引发的能源危机,一直以来都备受关注,而寻找并开发新的能源也早已被世界各国提上了日程。

因此从美国学者首次在深海中发现矿物能源天然气水合物到全球范围内越来越多的可燃冰被发现,它便被称为了21世纪最理想的替代能源。

目前仅在中国已经探明的储存量就达到了1000亿吨以上的原油当量,据有关专家推算中国的可燃冰储量已达到了全球燃油总剩余量的70%左右。

面对如此体积庞大的替代能源,为何却迟迟没有大规模的开采呢?这究竟是怎么一回事呢?

未来能源的起底

什么是可燃冰?简单地来说天然气在即低温又高压的环境下,跟水融合后结成的冰状化合物,因其富含大量的天然气在遇火后会立即燃烧而得名。

而它的本质就是一种天然气水合物,一立方米的可燃冰燃烧后不仅可释放164立方米左右的天然气,还能在燃烧后不产生任何废气和残渣。

如此即高效又无污染的优秀新能源最初被发现的时间要追溯到清朝嘉庆时期,英国化学家汉弗莱· 戴维和其学生法拉第在实验中将氯气通入到了水中,而水被凝固成了“冰”。

这便是最初的气体水合物,但是由于它在常温、常压的状态下会很快还原成为气和水,十分的不稳定,因此当时的科学家们普遍认为这种气体水合物应该不会在自然界存在。

直到1934年时,作为全球天然气储量最丰富的国家前苏联为了将燃气输送至欧洲,不得不开始修建运输管道,1934年时人们发现有些管道经常会被“冰”堵住。

而想要铲掉这些“冰”,最好用的办法就是用火烧,因而当时的研究人员将所有的重点都放在了如何确保管道正常使用避免被堵塞上,对于这种“冰”并没有深入研究。

直到20世纪60年代也就是1965年时,在西西伯利亚冻土带中前苏联科学家发现了自然界中的天然气水合物,而这一发现无疑彻底推翻了之前科学家们的推断。

一时间天然气水合物成了炙手可热的“新星”,1970年时美国东部开启了深海钻探工程,并从深海中取出了沉积物岩心,时隔一年后美国学者在岩心找到了天然气水合物。

随着海洋天然气水合物的发现,可燃冰的理念正式被提了出来,紧接着前苏联在黑海、美国在墨西哥湾等地陆续发现了可燃冰的踪迹。

越来越多的可燃冰所在地被发掘出来,其庞大的储存量更是让人惊叹不已,虽然同样是不可再生资源,但可燃冰的能量密度却远远超过天然气、煤炭。

其无污染、分布范围广、产生能量大的特点让很多科学家们都一直认为它将替代石油、天然气等能源成为未来的日常能源。

可在后续的实际开采过程中,却发现可燃冰是一把双刃剑,如果使用得当它将造福人类,但一旦发生意外那它将会给地球带来不可预测的灾难。

具有两副“面孔”的能源

面对如此高效的新能源,它的商业化开采却一直没有大规模地进行,只因它在为人类提供新能源的同时,也有可能带来巨大的环境风险甚至是灾难。

经过研究人员的不断探查,人们发现可燃冰的储存地基本都处于大陆架边缘、陆地冻土带,或是一万多年前因为海平面上升被淹没在海水中的冻土层中。

而它在分解时不仅会释放大量的水,还能够带走大量热量,因此在自然界中的可燃冰其稳定性取决于所在地的温度、压力等多种相互制约的因素。

甲烷、液态水、低温、高压是形成可燃冰必不可少的条件,其中甲烷的主要来源于泥沙掩埋下生物遗骸腐败后产生的细菌或是地下深处藏渗透上来的天然气。

作为占有其主要成分将近80%左右的甲烷,有关甲烷的所造成的温室效应想必是众所周知了,而可燃冰中的甲烷一旦发生意外,其所带来的温室效应将是二氧化碳的20倍。

也就是说如果在大规模地开采中发生意外,一旦大量的甲烷被泄漏出来,那么必然会加快全球温室效应的脚步,伴随而来的也将是难以想象的生态灾难。

例如,一旦大规模开采陆地和海洋连接处大陆斜坡的可燃冰,还有可能造成海床塌陷或者滑移等地质灾害,一旦可燃冰失控则会让海洋生态环境发生剧烈变化。

而在漫长的地球演变过程中,可燃冰早已和埋藏在地下的岩层牢牢地绑在了一起,共同支撑着土层上的上海底大陆架以及冻土地带。

一旦大规模开采势必会改变原本岩层的物理性质,从而导致周围地质结构的变化,让周围的地质变得四分五裂,因此无论在哪里开采都会造成不可预计的危害。

在煤炭、石油等不可再生能源告急,存储量巨大、既是工业原料又是燃料的它无疑是人们的最佳选择,其释放的热量可以发电、可以供暖几乎能够替代煤炭和石油的功能。

对于如此具有潜在经济效益的大规模能源的开采各国的态度也是大有不同,尤其是像日本这种占地面积小,自然资源少而人口密度大的国家而言,可燃冰的出现让他们无比重视。

作为“第一个吃螃蟹的人”,早在2013年时他们就率先从海洋区域里开始了试采,而此次试采仅仅只有六天的时间,最终因为钻井管道被泥沙堵塞而告终。

虽然从可燃冰的发现到研究已经过去了很久,但对于其的开采试验却只有十几年的时间,而在日本开始海底开采之前,可燃冰的开采试点基本均选择在冻土区域。

作为将近一半陆地都位于永久冻土地带的加拿大而言,地理上的优势让他们早在上世纪70年代时就展开了开采的先驱工作。

1992年时在北极的科学探索中他们成功采集到了冻土中的可燃冰,而美国也早已将其勘探和开采计划纳入了发展中。

科技能否改变未来

相较于其他国家的探测开采时间,中国对于可燃冰的勘探开采相对而言要稍微晚一点,虽然早在1985年左右就有相关人员开始密切关注有关可燃冰的消息。

但一直到20世纪90年代时才正式成立了有关项目的研究组,并在1999年时对南海北部的部分海域中展开了有关可燃冰探查的前期准备工作。

一切准备就绪后在2002年时,中国正式开始了为期十年的南海可燃冰海域的专项研究工作,并以此展开了一系列的相关勘探。

事实证明机会永远是留给有准备的人,07年时中国的科研人员在锁定海域的北部首次进行了可燃冰的钻探,并一举成功拿到了样品。

而在两年后的青海祁连山木里冻土带再次成功勘探到了可燃冰的踪迹,这些全新的发现也意味着关于可燃冰的勘探进入了新的阶段。

接下来摆在面前的问题便是试采,为此中国在11年和16年分别对祁连山冻土区域进行了两次陆地试采,而试采的成功无疑为接下来的海域试采打下了坚实的基础。

2017年随着“蓝鲸一号”首次试采成功消息的宣布,中国不仅完成了历史性的突破还创下了连续试采超过7天就提取出12万立方米天然气的纪录。

2020年,在同一海域开启了第二次试采,这次的试采不仅将提取周期升至到了一个月,还同时进行了水平井在海底泥沙中的钻探技术的试验。

而这两次的试采成功的背后却离不开一台名为“蓝鲸一号”的钻井平台,它是目前为止全球最大且钻井深度最深的深海钻井平台。

不同于石油的开采,可燃冰开采方法目前主要以热激发法,也就是将水蒸气、热水或其他热的液体灌入到含有水化合物的地层中,但这种方式会造成热损失,而且效率也不理想。

还有一种方式便是使用一些化学药剂来打破含水化合物的平衡,从而达到降低其稳定温度引起它的分解,但这种方式的作用相对比较缓慢,而且成本也极为昂贵。

最后一种方式便是通过降低压力的方式,让其相对稳定的平衡曲线发生移动,从而达到加快其分解的效果,是目前来说相对比较合适大规模开采的方法。

所谓“不打无准备的仗”,众所周知可燃冰开采的最大难点在于如何确保开采井底的稳定性,保证其甲烷气体不被泄漏、不引发温室效应、不发生井喷。

因此和其他一边试采一边寻找问题解决问题的做法不同,中国可谓是做足了前期的准备工作,希望用最为安全有效的措施和方法开展试采。

尽管它有着惊人的储量和很大的商业价值,但它如果失控将对地球这个人类赖以生存的家园造成不可逆的伤害,而最终遭殃的也只能是人类自己。

信息来源

新华网 - “冰”还能燃烧?一起来看看“可燃冰”的奥妙吧

人民资讯 - 一种神奇可燃烧的冰,深藏在地底,对人类的未来有多重要?

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佑渊爱奇闻

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