可燃冰开采的三种方法-浩瀚科普

可燃冰指的是天然气水合物，是天然气和水灾高压低温条件下生成的一种长得像冰块的物质，因为这种“冰块”是可以点燃的，所以俗称为可燃冰。根据勘测结果显示，在世界各地的海底中，广泛分布着可燃冰，比如我国的南海海槽就有巨量的可燃冰。

虽然可燃冰具有诸多的优点，但我们对它的了解仍远远不够，因为我们还不知道如何快速、安全且大量开采。自40年前第一次发现可燃冰矿藏至今，科学家不断探索、采集并分析可燃冰这种新兴燃料，即使了解仍十分有限，但也已经发展出一些鉴别以及开采的方法。除了以前传统、直观（但是相对来说更低效且粗鲁）的加热法及减压法以外，甚至有了更新型的开采方法。不过，在介绍新型方法前，我们可以先从较传统的方法开始，以便更加了解开采可燃冰最基本的模型与原理。由于此种方法较为直观，篇幅会较为简短。

以下分别介绍3种传统与新型开采方法：

（一）、传统——加热法与减压法

加热法，顾名思义就是将可燃冰层以对流法、电磁加热法[参考文献6]等直接升温，将可燃冰分解为天然气与水，并且直接以管线收集天然气。减压法则是以管线导出可燃冰层下方的气体或流体，使可燃冰层的压力变小。此时，可燃冰中的“冰”就会因为压力下降而液化成为水，使得天然气被释放。

（二）、新型——二氧化碳置换开采法

这个方法可说是传统加热法的进化型态，两者都是以同样的原理运作，即：使可燃冰升温，让水合物中的天然气释放出来，并加以收集。那么，二氧化碳置换法为什么是进阶版的加热法呢？原因就在于这种方法能在开采可燃冰的同时，将一部份的二氧化碳转为水合物，封存在海底。以环保的角度来说，简直可以称得上是高收益。

此方法的核心概念是利用天然气水合物和二氧化碳水合物保持稳定时的压力差进行开采，意思就是，当我们把压力控制在特定范围下，天然气水合物就会分解，而适合这个压力的二氧化碳水合物就会形成。图六是二氧化碳置换法的示意图，图中（A）是开发前蕴藏可燃冰矿藏的海床。开采时，如图（B）所示，我们需要在可燃冰矿层的上方及下方都注入二氧化碳，下方那一层是主要运作的区域，而上方则用以阻隔并稳定海床。

接着，因为压力被控制在适合二氧化碳水合物生成的范围，因此当这种水合物逐渐生成并放热时，最靠近底层的可燃冰就会被这些热量分解，转化出大量甲烷。此时如图（C），这些甲烷会被导管收集，所以下方的二氧化碳就会上移、填补空缺，然后持续生成二氧化碳水合物，使更多的可燃冰分解、释放甲烷。在这种连锁反应下，我们就可以达到在不断释放可燃冰中甲烷的同时，不断（以水合物的形式）封存注入至海床中的二氧化碳。

（三）、新型——固体开采法

最初的固体开采法是直接采集可燃冰固体，并将可燃冰固体移至浅水海域后加以分解，因为若是以物理或化学方法就地分解，会产生消耗能源，而且经费昂贵。之后，固体开采法也衍生出了另一种更进阶的方式，称为“混合开采法”。这种方法是将可燃冰就地转为固体、液体混合的状态，再将包含了可燃冰固体、液体及气体的“泥浆”以导管传输至海平面上作业，借此取得天然气。这种不用再将矿产运送至浅水区的方式显然更加方便操作，且以导管运输的方式能进一步减少可燃冰的损耗。

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