第8章海洋能.ppt

? 开发天然气水合物并不困难，在西伯利亚气田中开采甲烷表明，目前的开发技术是可行的，但是从天然气水合物中开发大量的甲烷将对环境带来什么样的影响，已引起很多国家的政府和科学家的关注，关注的焦点集中在地质灾害和对气候的影响。 地质灾害 海底滑坡 海底滑坡通常认为是由地震、火山喷发、风暴波和沉积物快速堆积等事件或因坡体过度倾斜而引起的。然而，近年来研究者不断发现，因海底天然气水合物分解而导致斜坡稳定性降低是海底滑坡产生的另一个重要原因。天然气水合物以固态胶结物形式赋存于岩石孔隙中，天然气水合物的分解会使海底岩石强度降低；另一方面因天然气水合物分解而释放岩石的孔隙空间，会使岩石中孔隙流体（主要是孔隙水）增加和岩石的内摩擦力降低，在地震波、风暴波或人为扰动下孔隙流体压力急剧增加，岩石强度降低，以至于在海底天然气水合物稳定带内的岩层中形成统一的破裂面而引起海底滑坡或泥石流。 地质灾害： （1）自二十世纪70年代起在世界各大洋中发现数处由天然气水合物分解造成的海底地质灾害（海底滑塌、滑坡和浊流）。目前较为一致的认识是，这些海底地质灾害可能是由海平面升降、地震和海啸导致的水合物分解而引起的，而水合物分解产生的滑塌、滑坡和浊流则可能进一步引发新的地震和海啸。 （2）水合物分解引起的地质灾害还会导致海底生态环境恶化而殃及海洋生物。 （3）在里海和巴拿马北部近海还发现水合物分解产生的海底泥火山。 （4）全球冻土层退化（如我国的青藏高原冻土层），存在天然气水合物大量释放的危险。 （5）在高纬度永冻土带及极地地区，油井、油气管道等生产设施中水合物的形成会造成管路堵塞，而产生事故或灾害。 ???? 如果在开采过中向海洋排放大量甲烷气体将会破坏海洋中的生态平衡。在海水中甲烷气体常常发生下列化学反应： ??? CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O ??? CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 ???? 这些化学反应会使海水中O2 含量降低，一些喜氧生物群落会萎缩，甚至出现物种灭绝；另一方面会使海水中的CO2含量增加，造成生物礁退化，海洋生态平衡遭到破坏。 海洋生态环境的破坏 很多科学家认为，天然气水合物中的甲烷最终将对全球气候产生稳定的影响。在冰期开始时，地球变冷，冰盖扩大而引起海平面下降，海平面的下降又引起对海底压力的下降，这样就引起了天然气水合物的离散和甲烷释放，增加大气的温室效应，从而阻止了全球继续变冷。这样，天然气水合物可能是稳定全球温度的一个重要因子。 如果大量开发天然气水合物，人为破坏这种自然调节的平衡，后果将怎样呢？ 气候 CH4的温室效应比C02要大21倍。在自然界，压力和温度的微小变化都会引起天然气水合物分解，并向大气中释放甲烷气体。 据测算，甲烷的全球变暖的潜能在20年的期间内是二氧化碳的56倍。 在开采天然气水合物过程中，如果向大气中排放大量甲烷气体，这必然会进一步加剧全球的温室效应，极地温度、海水温度和地层温度也将随之升高，这会引起极地永久冻土带之下或海底的天然气水合物自动分解，大气的温室效应会进一步加剧。如加拿大福特斯洛普天然气水合物层正在融化就是一个例证。 作为燃料的坏处 以固体形态埋藏在海底，开采成本高 (相对现时开采石油、煤等) 甲烷含量相当于空气中含量的3000倍以上 开采的技术未成熟，甲烷气易流失 加剧溫室效应，引致地球溫度上升加速 开采时可能出現大量的甲烷气体泄漏 导致海啸及影响船只安全等 过分开采影响海底沉积物的强度 引发海底出现“山泥倾泻” 引起陆地地上的结构不稳 开采方法 热解法 加热，使其分解出甲烷蒸气 缺陷：热传导率较低，难于收集甲烷气 降压法 使用低密度泥浆钻井降压或泵取天然气水合物下方的游离气体降低压强。 优点：成本低，可大面积开采 缺陷：只可开采特殊的位于温压平衡边界的天然气水合物。 置换法 将液化 CO2 注入深海后，沉入海底 因 CO2 较甲烷易于形成水合物 甲烷水合物中的甲烷分子被排出 发现（作为地下资源）: 1、1960年前苏联麦索亚哈气田； 2、美国阿拉斯加北部冻土； 3、至今世界已发现60多处； 主要国家、组织、投入、工作区: 1、ODP、DSDP—鄂霍茨克海、墨西哥海、大西洋、太平洋北美沿岸、南海海槽等14处； ODP—164次航次钻探。 国外研究现状 2、20世纪九十年代，美国地调所和能源部—研究中心,全美海洋水合物研究计划（阿拉斯加、北卡罗滨岸）； 3、1994年，俄罗斯—勘察加半岛、千岛群岛； 4、1995年，印度—5年计划，5600万美元； 5、1995年，日本—发展促进会,5年勘探专项计划，1.5亿美元