天然水合物是外表似冰狀的白色固體物質(zhì),因含有大量甲烷可燃,也被稱為可燃冰。可燃冰實(shí)現(xiàn)了冰與火的“融合”,不僅能夠燃燒,還能釋放巨大的能量。
低溫 | 高壓 | 氣源 | 水 |
可燃冰在0攝氏度至10攝氏度時(shí)生成,超過20攝氏度便會(huì)分解。海底溫度一般在2攝氏度至4攝氏度之間。 | 形成可燃冰需要足夠的壓力,但也不能太大,壓力上限值20個(gè)大氣壓。 | 海底沉淀的有機(jī)物經(jīng)成烴演化,可提供充足的氣源;深部的熱演化成因氣也是重要的來源。 | 適量的水對(duì)形成可燃冰不可或缺。 |
● 天然氣水合物M·nH20(M表示天然氣水合物中的氣體分子,n為水分子數(shù))
天然氣水合物由甲烷等氣體和水分子在高壓低溫環(huán)境下形成,是外觀像冰的固態(tài)物質(zhì),點(diǎn)火即可燃燒,又稱可燃冰。廣泛分布于全球大陸邊緣和永久凍土區(qū)。
● 發(fā)現(xiàn)可燃冰
1810年,英國科學(xué)家漢佛萊·戴維在實(shí)驗(yàn)室合成了氣體水合物,但未引起重視。
上世紀(jì)30年代初,一些天然氣輸氣管道經(jīng)常被奇怪的“冰塊”堵塞。科學(xué)家對(duì)這些“冰塊”的結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行分析。
1934年,美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這些冰塊由天然氣和水混合而成,稱其為天然氣水合物。就這樣,可燃冰被人們意外地發(fā)現(xiàn)了。
1965年,蘇聯(lián)科學(xué)家在西伯利亞的永久凍土帶上發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物的礦藏。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了天然氣水合物在自然界確有存在并可開采利用。
● 可燃冰的位置
可燃冰在陸域和海域均有分布,而海底可燃冰的分布范圍要比陸地大很多。據(jù)科學(xué)家估計(jì),可燃冰分布的陸海比例為1比100,大約27%的陸地,包括極地冰川凍土帶和冰雪高山凍土區(qū),以及90%的大洋水域是可燃冰的潛在區(qū)。
陸地可燃冰分布較少是因?yàn)槌擞谰脙鐾翆樱渌胤胶苌傧窈5滓粯泳邆淇扇急纬傻臈l件,而在海洋水深300米至500米以下的海底沉積物中都可能具備形成水合物的條件。
● 確定可燃冰位置常用技術(shù)手段
通過對(duì)地球物理資料的解釋確定,比如獲得地震模擬海底反射(BSR)標(biāo)志。BSR是一種聲波反射面,指含氣水合物的沉積物和其下伏不含氣水合物之間的聲波反射界面。分析這種反射界面是判斷是否存在可燃冰的一個(gè)重要標(biāo)志。
海底甲烷滲漏(即冷泉)。由于可燃冰的主要成分是甲烷,所以在海底監(jiān)測到大量甲烷氣體泄漏也是判斷可燃冰存在的重要標(biāo)志。
地球化學(xué)、海底攝像、衛(wèi)星熱紅外探測、地?zé)釋W(xué)探測、地形地貌標(biāo)志等,也是確定是否存在可燃冰的手段。
(來源:《中國石油報(bào)》)