什么是可燃冰

最近南海可燃冰测试成功。什么是可燃冰？今天我做一个小系列，给大家一些科普。

甲烷气水包合物,又名甲烷水合物,甲烷冰,天然气水合物或可燃冰,是一种固态水，晶格中含有大量甲烷(水合物)。起初，人们认为只有在太阳系周围的低温易冰地区才有可能出现，但后来发现，许多海洋甚至地球大陆的沉积物下都存在可燃冰，其储量也很丰富。甲烷-水包水化合物有望成为新时代石油和天然气的替代能源。

甲烷-水包水复合体存在于低温高压环境中，是海洋浅水生态系统中常见的组成部分。它们通常出现在深海沉积物结构中或暴露在海底。甲烷-水包水复合体被认为是由于深层地理断层中的气体迁移、沉淀和结晶作用，上升气流与深海冷水接触而形成的。

在高压下，甲烷气水复合体在18下仍能保持稳定.甲烷气水化合物的一般组成是1摩尔甲烷和每5.75摩尔水，然而，这个比例取决于有多少甲烷分子嵌入晶格的不同涂层结构中。观察到的密度约为0.9克/厘米。在标准条件下，1升甲烷气体水包水固体平均含有168升甲烷气体。

甲烷形成了一种结构一型水合物,它有两个十二面体(20个端点，因此有20个水分子)和六个四面体(24个水分子)。

可燃冰分子示意图

理化性质

天然气水合物燃烧后几乎不产生残渣，污染比煤、石油、天然气小得多。从物理性质来看，天然气水合物的密度接近并略低于冰，其剪切系数、电解质常数和热导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物。这些差异是地球物理方法识别天然气水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。

可燃冰的燃烧方程为：

ch4 8h2o2o2==co210h2o(反应条件为“点火”)

可燃冰的分子结构就像几个水分子组成的笼子。

可燃冰的形成有三个基本条件：温度、压力、原料。

第一，温度低。可燃冰形成于0-10，超过20会分解。海底温度一般保持在2-4左右。

第二，压力大。可燃冰在0只有30个大气压就能产生，但在海洋深处，30个大气压很容易保证，气压越高越不容易分解水合物。

最后，充足的空气供应。富碳生物转化的海底有机沉积物可以产生充足的气源。海底地层是多孔介质。在温度、压力、气源等条件下，介质的间隙会形成可燃冰晶。

自20世纪60年代以来，人们在苔原和深海中发现了一种可燃的“冰”。这种“可燃冰”在地质学上被称为气体水合物。天然气水合物广泛分布于大陆永久冻土、岛屿斜坡、主动和被动大陆边缘隆起、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖泊的深水环境中。在标准条件下，单位体积的天然气水合物可以分解产生高达164单位体积的甲烷气体。

天然气水合物是20世纪科学研究中发现的一种新的矿产资源。它是水和天然气在高压低温下混合时产生的固体物质。看起来像冰雪或者固体酒精，点燃后会燃烧。被称为“可燃水”、“气冰”、“固体气体”，被誉为21世纪具有商业发展前景的战略资源。

世界天然气水合物储量是现有天然气和石油储量的两倍，具有广阔的发展前景。美国、日本和其他国家在各自海域发现并开采了天然气水合物。据估计，南海天然气水合物资源量为700亿吨石油当量，约占中国陆上石油天然气资源总量的一半。

可燃冰

海底可燃冰

可燃冰

世界常规油气资源消耗巨大，即将枯竭。科学家的评估结果表明，可燃冰的分布面积仅在海底区域就有4000万平方公里，占地球海洋总面积的1/4。2011年，世界上发现了多达116个可燃冰分布区，矿层的厚度和规模是常规天然气田无法比拟的。科学家估计，海底的可燃冰储量至少足够人类使用1000年。

可燃冰分布图

什么是可燃冰（可燃冰是怎样形成的）

扩展阅读

可燃冰的主要成分是什么（中国可燃冰最新消息）

可燃冰，化学式为ch4 8h2o，是未来的清洁新能源。它的主要成分是甲烷分子和水分子。它的形成与海底石油和天然气的形成过程相似并密切相关。埋藏在海底地层深处的大量有机物在缺氧环境下被厌氧菌分解，最终形成石油和天然气(液化石油气)。许多天然气被包裹在水分子中，在海底的低温低压下形成“可燃冰”。这是因为天然气具有特殊的性质。它能在2 ~ 5摄氏度的温度下与水结晶，这种结晶被称为“可燃冰”。因为主要成分是甲烷，所以常被称为“甲烷水合物”。常温常压下会分解成水和甲烷，“可燃冰”可视为高度压缩的固体天然气。可燃冰外表看起来像霜，从微观角度看其分子结构像“笼子”。一个笼子由几个水分子组成，每个笼子里“封闭”着一个气体分子。目前可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西缘，是一种极具发展潜力的新能源。然而，由于开采困难，海底可燃冰仍然完好无损地保存在海底和冻土中。

南海可燃冰储量占世界总量的70%，中国将成为下一个深度最深、世界最大的“沙特”

蓝鲸-1是中国自主制造的“大国重型装备”。它是世界上最大的双井架半潜式钻井平台，钻井深度最深，可适用于世界上任何深海作业。在试生产过程中，中国的科学家和技术人员也开发了大量具有自主知识产权的工具并成功应用。

中国科学家和技术人员对可燃冰开采进行研究，没有任何经验可以借鉴。中国海洋地质科技人员在多年勘探和陆地研究的基础上，率先在世界范围内建立了可燃冰“两阶段三类型”成矿理论，指导了找矿有利区的圈定，准确瞄准了试采目标；建立了可燃冰“三阶段控制”开采理论，并将其应用于试采模拟和实施方案的制定，保证了试采过程的安全性和可控性。这也是一种占世界90%以上的存储类型。细砂导致渗透性差，容易损坏管道。同时，我国可燃冰水深，水库浅，施工难度加大。我们的突破，对全世界更有参考价值。目前，中国已探明的可燃冰资源超过1000亿吨油当量，其中80%在海洋中，而南海储量占70%。中国这次成功试采可燃冰后，下一步将是扩大试采范围，验证商业开采技术，实现10年左右的商业开采，或者复兴最近缓和的南海主权争端。

目前南海可燃冰探明量相当于700亿吨石油，足够中国使用100多年。我国研究和探索海底可燃冰已有30多年，广东海域和南海许多地方都发现了可燃冰矿。其中，香港外海深沪海域可燃冰矿面积约23平方公里，可燃冰储量约194亿立方米。整个广东海域可燃冰沉积较大，储量达到1000亿至1500亿立方米。

中国可燃冰储量在南海占70%，10年后开采，可能引发南海争端。图片来源：香港文汇报作为全球能源消耗最大的国家，中国启动可燃冰项目较晚。国土资源部于1999年开始对可燃冰资源进行调查，并成功获得了