F1408001班
上海交通大学生命科学技术学院
本科生
1 概要描述
1.1 海底可燃冰及其开采
经济的发展，科学的突破，人类的进步，都离不开能源。在传统能源结构带来环境污染，以及不可再生能源不断消耗减少的背景下，海底可燃冰（见图1）成为人类探索的焦点。这种天然气水合物又被称为“笼形包含物”，分子结构式为CH4· nH2O，自从其发现以来，就引起了极大的反响，有关其开采利用的研究一直是科技探索热门的领域。这是由于它具有含量丰富、极易燃烧、燃烧能量高、产物清洁等优点，被称为“属于未来的能源”。
图1 海底可燃冰[1]
1.2 开采技术
现在普遍认为，海底可燃冰的开采是最大的难点。存在的棘手的问题有：
（1）可燃冰一般分布在较深的海水下，埋藏深度也有数百米，在这种温度、压力，以及存在着海水腐蚀的环境下，开采设施安装以及工具使用的难度较大。
（2）可燃冰开采一有不慎，可能造成大量可燃气体泄漏，加剧气候变化问题。同时，也存在着在开采可燃冰的同时破坏海底沉积层的可能，一旦起支撑作用的部分被破坏，则会导致海底结构的改变，严重时甚至会引发地震。
（3）人们目前已设想的可燃冰开采方式主要有热激发开采法、减压开采法、化学试剂注入开采法等几种，而这些方法的实现，本质都在于通过破坏可燃冰的“笼形”结构，使甲烷气体得以提出。这就需要满足特定的温度或者压强要求，而目前要想达到这样的准确控制，技术难度还很大，成本也很高。
由于关键技术还没得到突破，因此丰富的可燃冰资源仍然只是静静地躺在海底，巨大的能源宝藏仍在等待着我们开发。而这一目标的实现，将为解决未来的能源问题和环境污染问题带来极大的帮助，对于工业生产和经济发展都有着巨大的影响。
图2 现有的可燃冰开采方法（由左至右）：降压法、热机法、注化学试剂法[2]
2 应用意义与前景
在未来，对于开采可燃冰，我们有两种思路：
第一，可以设计制造出一种能够改变气田与目标矿物之间区域的环境的装置，将该装置安装在矿物开采船与气田之间，改变温度或压力以达到开采要求。同时该装置拥有便于拆卸的特点，可以重复多次使用，减少海水对其机身的腐蚀，也节省了开采成本。
第二，可以设计研发一种能够稳定改变海底特定区域温压环境的试剂，它的使用是一次性的，在开采期间，把该试剂定点投放于待开采区域即可。试剂能在海底环境中被降解，不会带来环境污染问题。这样一来，可以大大提高开采的效率。
可燃冰的批量开采，是未来最为重要的高新技术之一。它的实现，将标志着新能源走上历史舞台发挥重要作用。因为煤炭、石油的持续消耗带来的能源危机将得到极大的缓解，而可燃冰的环境友好性，也将给大气污染环境治理减轻压力。我们的能源结构问题将得到极大的改善，其经济价值和社会价值将是无比巨大的。
【注释】
[1]张修安.天然气水合物开采及输送工艺技术研究［D］.东营：中国石油大学，2007.
[2]张修安.天然气水合物开采及输送工艺技术研究［D］.东营：中国石油大学，2007.
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