可燃冰ppt课件.ppt
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1、1,可燃冰,朱艳峰 贺禹 赖一铭 蒋雪峰,新能源技术及应用,第一组,2,1.可燃冰简介2.可燃冰开采技术3.可燃冰开采案例4.可燃冰开发中存在的问题5.人工合成可燃冰,目录,3,Research Backgrounds,全球能源危机,4,800,8,200,标题数字等都可以通过点击和重新输入进行更改,顶部“开始”面板中可以对字体、字号、颜色、行距等进行修改。,研究背景,能源危机,环境污染,全球变暖,据2016年最新公布的数据显示,目前全球石油储量为3184亿桶,还能供人类使用48.4年。,图片来源:百度图片,4,什么是可燃冰?,可燃冰本质不是冰,而是天然气水合物,英文名为natural gas
2、 hydrate因外形与干冰相似得名。主要成分为甲烷水合物。,干冰,本质为固态的二氧化碳。,图片来源:百度图片,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,5,可燃冰成分,可燃冰结构,主要成分: 甲烷水合物,化学式为CH4XH2O,因为甲烷分子含量极高,有极强的燃烧能力。,结构复杂,通常为正十二面体,由若干个水分子包裹着一个甲烷分子,所以又被称为笼形包合物。,图片来源:牛振磊.浅谈未来能源可燃冰开采研究现状,天然气水合物分子结构图,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,6,能量密度极高,据理论计算,1立方米的可燃冰可
3、以释放出164立方米的甲烷气体和0.8立方米的水。,储量高,全世界海底可燃冰的中储存的甲烷总量为1.8亿亿立方米,约合1.1万亿吨,如果能被利用,够人类使用1000年。,燃烧无污染,甲烷的燃烧产物为水和二氧化碳,清洁无污染,可燃冰开采价值,埋藏浅,与常规石油和天然气相比,可燃冰埋藏较浅,有利于商业开发。,可燃冰开采价值,图片来源:知网图片,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,7,可燃冰的形成条件,适宜的温度范围,一般要求温度低于0 10。,高压,形成压力一般要高于10MPa,丰富的天然气和适量的水,可燃冰的三个条件决定了可燃冰分布的地理位置,也导致了
4、开采的困难。如果不能满足低温高压的条件,可燃冰就会分解。,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,8,可燃冰在全球分布,可燃冰主要分布在全世界的边缘海、深海槽区和大洋盆地中,约占海洋面积的10%,此外还有高原冻土带。,可燃冰分类,根据可燃冰的分布位置,可以将可燃冰分为陆上可燃冰气藏与海洋可燃冰气藏两大类。,图片来源:李代广.神秘的可燃冰M,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,9,在中国的分布,图片来源:百度图片,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,我国的可燃冰资源主要
5、分布在东海、南海海域、青藏高原以及东北冻土带。据估算,我国可燃冰总资源量约为84万亿m3,其中东海、南海海域分别约为3. 4万亿m3和65万亿m3,陆地上青藏高原、东北冻土带分别为12. 5万亿m3和2. 8万亿m3,我国东海和台湾省海域也存在大量可燃冰。经专家证实中国台湾省西南海域蕴藏着极为丰富的可燃冰。据估算,我国陆域远景资源量至少有350亿吨油当量,南海的可燃冰储量大约为680亿吨油当量。,10,英国科学家戴维首次合成氯气水合物,人类开始认识到水合物这种物质。,罗斯提出了天然气水合物形成的相理论。,1810,美国工程师首次在堵塞的天然气管道中发现天然气水合物。,前苏联发现第一个可燃冰气藏
6、麦索雅哈天然气水合物田。,中国在南海北部神狐海域试采可燃冰取得成功。,图片来源:百度图片,1884,1930,1960,2017,2013,日本尝试进行海域天然气开采失败。,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,可燃冰的发展过程,11,论文就是用来进行科学研究和描述科研成果的文章,方案设计,中国可燃冰发展概况,1,Introduction to combustible ice,可燃冰简介,12,“可燃冰”相平衡条件,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,实验室测得的“可燃冰”稳定存在区域,“可燃冰”是在一定
7、低温和高压的条件下存在的。,通过改变温度或者压力数值,使表示可燃冰的点越过分界线。平衡打破后,“可燃冰”可分解为可自由流动的气体和水,13,“可燃冰”相平衡条件,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,改变压力P,平衡打破,平衡点下移,改变温度T,平衡点右移,改变性质,平衡线左移,14,天然气水合物形成的相理论,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,热激发法,降压法,化学试剂法,组合法,置换法,15,热激发法,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,改变温度使得
8、储层状态向右移动,当移过平衡曲线时,水合物即刻开始了分解,热激发法相平衡移动,16,热激发法,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,热流体从地面泵入水合物地层,进行电磁加热和微波加热,促使温度上升。高于地层温度的外界物质的注入,使储层温度上升到水合物分解的温度,并持续提供热量来维持水合物的分解,17,热激发法,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,a.热水注入阶段b.可燃冰分解阶段c.开采阶段,补充由于地下水合物分解而引起的地层亏空,维持地层平衡,可使热量直接注入相应的位置对其加热,人为可控因素比较大,
9、除去固态水合物层上的水膜,并对天然气水合物前缘进行加压制造裂缝,使裂缝成为热水继续推进的通道,可根据水合物气层特点调整注入的热水组分,18,热激发法,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,适用于水合物层比较密集的水合物藏,1.大部分热量在提供过程中损失,效率很低。在永久冻土区,即使利用绝热管道,永冻层也会降低传递给储集层的有效热量。2.甲烷蒸汽不好收集3.只能进行局部加热,19,化学试剂法,化学试剂法可燃冰相平衡移动,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,不改变储层状态,而是改变平衡曲线使得储层状态点越
10、过平衡曲线使水合物开始分解,常用抑制剂有甲醇、乙二醇、氯化钙等,20,化学试剂法,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,化学试剂法开采原理图,抑制剂注入打破了井周围的水合物的稳定平衡条件,在与抑制剂接触面上的水合物开始分解。此时在井筒水合物层和围岩存在温度场差,热从围岩流向水合物层。热量的流动促进进一步分解,21,化学试剂法,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,化学试剂法开采原理图,能源消耗低,1.热作用效果非常缓慢2.费用高昂。因此一般只在出现堵塞时用于解堵,22,降压法,降压法可燃冰相平衡移动,2
11、,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,改变压力使得储层状态向下移动,当移过平衡曲线时,水合物即刻开始了分解,23,降压法,降压法开采原理图,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,1.开采出在天然气水合物层之下的游离气2.热激化或化学试剂作用人为形成一个天然气“囊”,使与天然气接触的天然气水合物变得不稳定,降低储层压力或从而分解为天然气和水,24,降压法,降压法开采原理图,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,最大的优点是不需要连续激发,且生产成本低,1.大面积
12、开采时自身能量不能满足压降的需要,2.对可燃冰矿藏性质有要求,适合于水合物层下部有天然气层时,3.降压引起储层温度降低,因而在水合物储层接近0及在 0以下时不能采用,否则会使水结冰或二次形成水合物堵塞储层,25,TECHNOLOGY OF COMBUSTIBLE ICE EXPLOITATION,置换法,有的科学家主张将CO2液化注入可燃冰层,二氧化碳比甲烷更容易形成水合物,因此可能置换出甲烷气体,优点:实现可燃冰开采和二氧化碳处理,CO2置换法原理图,2,Exploitation of Combustible Ice,可燃冰开采技术,26,可燃冰开采案例,3,Case of combusti
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