可燃冰简介与开发前景摘要随着能源日渐短缺，新能源的开发和利用已经被许多国家放到了发展的战略位置。
可燃冰自20世纪70年代在海洋深处和冻土地带被发现后，就因其污染小、储量大等优点而受到高度重视。
但是，若可燃冰的开采不慎，极易导致其矿产受到破坏，甲烷气体的大量泄露并进入大气。
在导致温室效应方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10-20倍，由此可见，可燃冰也是一种带有危险性的能源。
因此，在对其开发利用之前做好充分的研究十分重要。
目前，对可燃冰的研究已经取得一定的进展，它的多种结构已经被X-Ray、Raman、NMR等实验验证，对可燃冰形成的温度、压力亦作了大量的研究工作，在理论方面也展开了一定的研究。
关键词：可燃冰能源危机海底开发ＡＢＳＴＲＡＣＴSince the shortage of energy sources has became more and more obvious, many countries treat the exploration and utilization of new energy as the most important strategy of their development. Thus ,methane hydrates, found in deep oceans and permafrost regions in the 1970s, have received unprecedented attention because of their special advantages, such as less pollution and lager reserves. However,methane is also one of the greenhouse gases, which brings about 10 to 20 times greater influence than that of carbon dioxide. If we explore methane hydrates carelessly, it is likely to destroy the mines and cause methane leakage, producing severe greenhouse effect. This trait makes methane hydrate a dangerous energy source. Therefore, it is necessary to do a fully research before exploiting.At present, we have achieved some progress in the research of the structures have been confirmed by experiments such as X-Ray、Raman and NMR.Also, researches are made on methane hydrates about the forming conditions such as temperature.Keywords : Methane hydrates Energy crises Ocean development一可燃冰简介1.1可燃冰的发现历程1778年，英国化学家普得斯特里就着手研究气体生成的气体水合物温度和压强，并且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。
由于水合物的形成，输气管道被堵塞。
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，并引起多国科学家的注意。
1970年，前苏联开始对该天然气水合物矿床进行商业开采。
1970年，国际深海钻探计划(DSDP)在美国东部大陆边缘的布莱克海台实施深海钻探，在海底沉积物取心过程中，发现冰冷的沉积物岩心嘶嘶地冒着气泡，并达数小时。
当时的海洋地质学家非常不解。
后来才知道，气泡是水合物分解引起的，他们在海底取到的沉积物岩心其实含有水合物。
1971年，美国学者Stoll等人在深海钻探岩心中首次发现海洋天然气水合物，并正式提出“天然气水合物”概念。
1974年，前苏联在黑海1950米水深处发现了天然气水合物的冰状晶体样品。
1979年，DSDP第66和67航次在墨西哥湾实施深海钻探，从海底获得91.24米的天然气水合物岩心，首次验证了海底天然气水合物矿藏的存在。
1981年，DSDP计划利用“格罗玛·挑战者号”钻探船也从海底取上了3英尺长的水合物岩心。
1992年，大洋钻探计划(ODP)第146航次在美国俄勒冈州西部大陆边缘Cascadia海台取得了天然气水合物岩心。
1995年，ODP第164航次在美国东部海域布莱克海台实施了一系列深海钻探，取得了大量水合物岩心，首次证明该矿藏具有商业开发价值。
1997年，大洋钻探计划考察队利用潜水艇在美国南卡罗来纳海上的布莱克海台首次完成了水合物的直接测量和海底观察。
同年，ODP在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陆坡区实施了深海钻探，取得了天然气水合物岩心。
至此，以美国为首的DSDP及其后继的ODP在10个深海地区发现了大规模天然气水合物聚集：秘鲁海沟陆坡、中美洲海沟陆坡(哥斯达黎加、危地马拉、墨西哥)、美国东南大西洋海域、美洲西部太平洋海域、日本的两个海域、阿拉斯加近海和墨西哥湾等海域。
1996年和1999年期间，德国和美国科学家通过深潜观察和抓斗取样，在美国俄勒冈州岸外Cascadia海台的海底沉积物中取到嘶嘶冒着气泡的白色水合物块状样品，该水合物块可以被点燃，并发出熊熊的火焰。
1998年，日本通过与加拿大合作，在加拿大西北Mackenzie三角洲进行了水合物钻探，在890～952米深处获得37米水合物岩心。
该钻井深1150米，是高纬度地区永冻土带研究气体水合物的第一口井。
1999年，日本在其静冈县御前崎近海挖掘出外观看起来象湿润雪团一样的天然气水合物。
1.2可燃冰开发现状（1）迄今为止，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。
美国、日本、印度等国近年来纷纷制订天然气水合物研究开发战略和国家研究开发项目计划。
美国于1981年制订了投入800万美元的天然气水合物10年研究计划，1998年又把天然气水合物作为国家发展的战略能源列入长远计划，每年投入2 000万美元，准备在2015年试开采。
另外，日本、韩国及印度等国也制定了相应的勘探、前期调查和开发计划⋯。
2002年美国、日本、加拿大、德国、印度5国合作，对加拿大麦肯齐冻土区Mallik一5L一38井的天然气水合物进行了试验性开发，通过注入高温钻探泥浆，成功地从1 200 m深的水合物层中分离出甲烷气体。
自多年冻土区发现“可燃冰”以来，科研人员就开始对“可燃冰”的地质成因地球物理和化学勘探方法、资源评估、对气候变化和环境的影响、开采方案和经济性进行了研究和评价，取得了可供开采“可燃冰”参考的经验和科学依据。
尤其在美国阿拉斯加北坡、加拿大马更些三角洲Mallik井和俄罗斯麦索雅哈获得的大量极宝贵的数据和资料，为多年冻土区“可燃冰”开采打下了良好的基础。
马更些三角洲多年冻土区Mallik研究井位于加拿大北部Beaufon海沿岸，该地区是目前世界上“可燃冰”研究井最密集的研究区，“可燃冰”研究历史超过30年。
1995年美国对阿拉斯加地区“可燃冰”分布和资源量进行了评估；俄罗斯西伯利亚盆地研究区主要集中在西伯利亚北部的Yambu和Bova—nenkovo等地区，通过对多年冻土层内气体释放的研究，初步划定了“可燃冰”的区域，给出了储量估算。
全球范围内俄罗斯西伯利亚麦索雅哈是世界上唯一一个工业性开采矿藏，目前钻了大约70口井，其被当作现场开采“可燃冰”的一个例子，至今已有近40年历史。
海洋中“可燃冰”的形成深度较大，加之环境复杂，开采难度较大，虽然利用各种技术和方法在海洋中发现有大量的“可燃冰”，但至今尚无一个国家对海洋可燃冰”进行开采。
据预测，在2020年后能实现陆上冻土区天然气水合物的商业性开发，2030～2050年有望实现海底天然气水合物的商业性开发。
1.3可燃冰储量及分布科学家的研究结果表明，陆地面积约27％和海洋面积的90％具备“可燃冰”形成的条件。
美国地质调查局的科学家卡文顿曾预测，全球的冻土和海洋中“可燃冰”的储量在3 114万亿立方米到763亿亿立方米。
海底区域的“可燃冰”分布面积达4 000万平方公里。
海底沉积物中“可燃冰”一般埋深在500～800 m，主要赋存于陆坡、岛屿和盆地的表层沉积物或沉积岩中，也可以散布于洋底。
世界上已发现的“可燃冰”分布区多达116处，其中世界海域内已有79处直接或间接发现了“可燃冰”，并有15处钻探岩心中见到“可燃冰”。
到目前为止，世界上已发现的海底“可燃冰”主要分布区有：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、日本海、四国海槽、日本南海海槽、冲绳海槽、南中国海、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美海槽、加州滨外、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。
陆地“可燃冰”产于200～2000 m深处，主要分布在聚合大陆边缘大陆坡、被动大陆边缘大陆坡、海山、内陆海及边缘海深水盆地和海底扩张盆地等构造单元内。
这些地区的构造环境由于具有形成“可燃冰”所需的充足物质来源、流体运移条件以及低温、高压环境，从而成为“可燃冰”分布和富集的主要场所。
在世界上一些冻土带地区如美国的阿拉斯加、加拿大北部、俄罗斯的西伯利亚和中国青藏高原的羌塘盆地等地发现了大量的“可燃冰”。
由于多年冻土区“可燃冰”资源评估较为复杂，迄今为止尚无一个国家对本国多年冻土区的“可燃冰”资源进行完整的评估，仅美国、俄罗斯和加拿大对多年冻土区“可燃冰”资源量进行了评估。
图1.1 可燃冰分布区域图1.4可燃冰开发面临的问题（2）可燃冰开采有很多看不见的危险，如果要大量开采可燃冰，首当其冲的就是能源消耗问题。
虽然可燃冰中存在的天然气能源利用率比石油和煤炭都高，但在目前的技术水平下，将其从埋藏处输送至地表所需的能源消耗量，远高于其自身所含的能源量。
因为可燃冰光依靠发掘不能实现自喷，而且埋藏在深海域，所以将其开采运输所需要的工程量十分巨大，自然也就带来相应的成本消费和能源消费。