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一、什么是可燃冰?
可燃冰學(xué)名是天然氣水化合物,是甲烷、天然氣、水的合成體。是在高壓低溫條件下可燃氣體分子和水分子緊密結合的合成物,是白色或淺灰色的,形狀像冰一樣的冰雪晶體。它可以像固體酒精一樣被點(diǎn)燃,所以被稱(chēng)為“可燃冰"。它是能量密度大而且是無(wú)污染能源??扇急植加谏詈;蜿懹蛴?久凍土中,其燃燒后僅生成少量的二氧化碳和水,污染遠小于煤、石油等,且儲量巨大,因此被國-際-公-認為石油等的接替能源。
二、可燃冰的分布及成因
自然界中的可燃冰主要賦存于低溫、高壓環(huán)境的海底淺表層沉積物和高緯度凍土里,約有97%可燃冰分布于海洋中,僅3%分布在陸地凍土帶??扇急稍诘陀?0℃時(shí)生成,超過(guò)20℃便會(huì )分解。在0℃時(shí),只需30個(gè)大氣壓即可生成,壓力越大越穩定。其成因主要有兩種類(lèi)型:一種是由于氣體滲漏到地層的孔洞或裂縫中,呈塊狀、脈狀或結核狀;另外一種是氣體擴散到沉積物的孔隙中,形成微小的可燃冰顆粒充填于沉積物的孔隙中,通常不為肉眼所識別,這種可燃冰就像一杯水倒進(jìn)沙子里,什么都看不到一樣。
三、如何開(kāi)采可燃冰?
可燃冰一般存在于凍土帶地下砂層、海底砂層、泥質(zhì)沉積物中,大部分與土顆?;旌?,所以想要大量開(kāi)采可燃冰首先要解決泥沙淤堵以及如何在地下分解成氣態(tài)等問(wèn)題。另外可燃冰對溫度和壓力的變化很敏感,地層坍塌、海嘯、地震、甲烷泄量甲烷泄露到大氣層,所產(chǎn)生的溫室效應比二氧化碳高25倍左右。危險和機遇同在,想要轉型新能源,我們迎難而上逐一解決成本、技術(shù)、風(fēng)險三大難題。目前天然氣水合物常規開(kāi)采方法主要有∶降壓法、二氧化碳置換法、加熱法、注入抑制劑法等。
降壓法:
讓鉆井套管達到可燃冰儲層,管內壓力小,管外可燃冰儲層的壓力大,于是可燃冰在這種壓力差之下會(huì )分解出可燃氣體,原為分解后再開(kāi)采。但是為了預防泥沙淤堵管道,我國科學(xué)家提出了礫石-水合物連續置換開(kāi)采和間歇式吞吐置換開(kāi)采的解決方案,可在長(cháng)期開(kāi)采中對地層虧空量進(jìn)行及時(shí)填充或置換。
加熱法:
通過(guò)將水蒸汽、熱水或表層海水輸入到水合物層,促使其分解,但是此法成本較高。
注入抑制劑法:
通過(guò)注入乙醇、鹽水等抑制劑,來(lái)改變水合物的均衡條件,促使其分解。
二氧化碳置換法開(kāi)采可燃冰:
二氧化碳水合物形成的壓力比可燃冰低,溫度比可燃冰略高??梢韵蚩扇急鶅幼⑷攵趸?,并在儲層中形成二氧化碳水合物,這樣由于壓力差,可燃冰會(huì )分解出甲烷,便于持續開(kāi)采。這種方法,因其兼顧環(huán)保技能,既能開(kāi)發(fā)出水合物中的甲烷,又能實(shí)現二氧化碳封存。
四、低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在二氧化碳置換法開(kāi)采可燃冰中的應用
在甲烷水合物(天然氣水合物)的測量中,核磁共振法通常用于測量樣品中甲烷分子的特征信號。通過(guò)分析信號的強度、頻率和形狀,可以推斷出甲烷水合物(天然氣水合物)的含量、飽和度以及樣品中其他相關(guān)參數的信息。
總之,核磁共振法的測量原理基于原子核的自旋和磁矩之間的相互作用,利用外部磁場(chǎng)對原子核的能級結構和輻射吸收進(jìn)行操控和檢測。這種方法可以提供關(guān)于樣品中原子核特性和分子特征的豐富信息。
甲烷水合物(天然氣水合物)的合成過(guò)程監測