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第六章 水火相融可燃冰(2)

石油枯竭的后天 作者:刘锋


直到上世纪60年代末,在前苏联科学家马科冈等人的努力下,可燃冰这个“麻烦制造者”才终于翻了身,人们开始从积极的层面对可燃冰加以重视了。科研人员在思考,此前不论是在实验室里,还是输气管道里的可燃冰,都是人为环境中产生的。那么在自然环境中,如果满足可燃冰形成所需的低温高压、有气有水的条件,是否有天然的可燃冰存在呢?当然不排除这样的可能。

图6-2 管道中取出的成块可燃冰固体

事实上,这种条件在自然界还真不少。例如像南北极那样的永久冻结区,青藏高原、西伯利亚等寒冷的冻土带,几大洋的海底地层等等,就连彗星上也不能排除。由此科学家推测,自然界中天然存在着可燃冰。果不其然,1968年人们在前苏联西伯利亚北部的麦索雅哈气田首先发现了可燃冰,并成功实施了试验开采,一直持续了几十年。这成为可燃冰勘测与开发过程中的经典一幕。至此,人们对可燃冰在未来能源结构中所扮演的角色开始了重新定义,可燃冰作为石油接续能源的概念才逐步清晰起来。

极其庞大的储量

在实验室的微观条件下进行观察,可燃冰的结构是极其独特的。水分子搭建了无数精巧的“笼子”,这些笼子大小不一,甲烷、乙烷等不同“体格”的气体分子就“寄宿”在这些笼子里。没有这些笼子,气体分子就无处藏身;而缺了这些气体分子,那些空笼子自然也无法独立存在。液体与气体这两种物质结构迥异的分子就如此相依,巧妙地结合在一起,令人不由得不叹服大自然的巧夺天工。可燃冰的微观形状像笼子一样,因而也被称作笼型晶体(见图6-3)。

图6-3 可燃冰的笼型微观结构

同样,正是由于这种笼型结构,使得可燃冰晶体能尽可能多地容纳天然气。通常1立方米体积的可燃冰可含有高达150-180 立方米以上的天然气资源,从这个角度上看,可燃冰更像是高密度储存天然气的精巧容器。

自然之手的玄妙不仅体现在对可燃冰微观结构的精雕细琢上,宏观层面上也同样能显现出自然之手的雄浑与厚重。这一点从可燃冰在全球的分布与储量上便可感知无余。可燃冰在自然界大面积存在,这已在全球大范围的地质勘探中得到证实,并且为各国科研人员所普遍公认。根据可燃冰赋存的条件推断,目前在地球上大约有30%的陆地是可以形成可燃冰的潜在地区,而在大洋水域中约有90%的面积也属于这样的潜在区域。谈及可燃冰的具体储量,由于采用的标准不同,各国的不同研究机构对全球可燃冰总储量的计算值有不小的出入。但无论采取哪种标准计算,可燃冰的储量在数值上都堪称天文量级。

目前,研究领域公认的数据是可燃冰所蕴含的碳含量高达×1013吨之多,是目前已探明的所有常规化石燃料包括煤炭、石油、天然气等碳含量总和的两倍。换句话说,按照目前人类社会的能源消耗水平,全球可燃冰中蕴藏的能量足以供人类利用数百年。尽管上述的储量数字已经极为可观,但一部分科学家仍然坚持这是比较保守的估算,他们报有更乐观的期待。由此也难怪能源学家惊呼,可燃冰是继煤炭和石油之后大自然奉送给人类的又一“能源厚礼”。

目前,全球范围内已勘探出的可燃冰矿区已多达120多处。美国、俄罗斯、日本等国已发现大面积的可燃冰分布区,如美国的阿拉斯加地区和墨西哥湾海域、俄罗斯西伯利亚冻土区及萨哈林岛、日本冲绳海槽等区域,可燃冰的探明储量均十分可观。如在美国阿拉斯加北坡地区,地下的岩层中储藏着数量巨大的可燃冰资源。据美国地质调查局(USGS)的统计数据,约万亿立方米的天然气可供开采,足以保证美国1亿户家庭超过10年的用气需求。目前,美国康菲石油公司正在阿拉斯加进行试验开采工作(图6-4)。


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