可燃冰是什么?

来源:中国地质调查局油气资源调查中心 作者: 发布时间:2017-05-27

一、可燃冰的概念是什么?

可燃冰,学名“天然气水合物”,是一种气体分子和水分子在低温高压下形成的结晶物质,分解为气体后,甲烷含量一般在80%以上,最高可达99.9%。

可燃冰外貌极像冰雪,遇火可以燃烧,又称“气冰”、“固体瓦斯”等。自然界中多呈块状、层状、透镜状、结核状、脉状、浸染状、分散状等形态。2007年起,在我国海域陆续发现了多种形态的可燃冰,2009年我国祁连山冻土区发现的可燃冰则以裂隙充填型为主(图1)。

图1 我国可燃冰产状特征

二、可燃冰的结构是怎么样的?

可燃冰主要有三种结构类型。I型由甲烷、乙烷、二氧化碳、硫化氢等较小直径的气体分子和水分子结合而成;Ⅱ型由甲烷、乙烷等小分子,丙烷及异丁烷等较大分子和水分子结合而成;H型由气体组分中有异戊烷等较大气体分子和水分子结合而成(图2)。

图2 I型、II型和H型水合物结构类型示意图

 

在自然界,Ⅰ型可燃冰最常见,Ⅱ型次之,H型较为罕见。我国南海北部的可燃冰以I型为主,甲烷含量最高达99.5%。祁连山冻土区的可燃冰以II型为主,甲烷含量为54%~76%,除甲烷外,还有乙烷、丙烷等其他烃类气体。

三、形成可燃冰的气体来源有哪些?

可燃冰的形成需要大量的烃类气体,这些烃类气体有的来自于微生物的分解,也有一些来自于深部油气田的热降解,当然也有两者混合形成的。相应的可以分为三种类型,分别是微生物气型、热解气型、混合气型。

在海域发现的可燃冰绝大多数为微生物气型,我国南海北部海域发现的主要属于这种类型。在陆域发现的可燃冰以混合气型、热解气型为主,如我国祁连山冻土区发现的可燃冰。可以利用碳同位素的比例关系,来判断可燃冰的气体来源(图3)。

图3 可燃冰气体来源判别图

 

(中国地质调查局油气资源调查中心,“青南藏北冻土区天然气水合物调查”项目供稿)

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