人類清除計(jì)劃范文10篇

人類清除方案范文第7篇一、自然?氣水合物是人類將來能源的盼望

人類的生存進(jìn)展離不開能源。當(dāng)人類學(xué)會(huì)使用第一個(gè)火種時(shí)便開頭了能源應(yīng)用的漫長歷史。幾千年來，人類所使用的能源已經(jīng)受了三代，正在向第四代能源時(shí)代邁進(jìn)。主體能源的更替充分反映出人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與進(jìn)展。第一代能源為生物質(zhì)材，以薪柴為代表；其次代能源以煤為代表；第三代能源則是石油、自然?氣和部分核裂變能源。實(shí)際上，其次代和第三代能源是以化石燃料為主體，第四代能源的構(gòu)成將可能是核聚變能、氫能和自然?氣水合物。

核聚變能主要寄盼望于3He，它的資源量雖然在地球上有限（10~15t），但在月球的月壤中卻極為豐富（100-500萬t）。氫能是清潔、高效的抱負(fù)能源，燃燒耐僅產(chǎn)生水（H2O），并可再生，氫能主要的載體是水，水體占據(jù)著地球表面的2/3以上，隱藏量大。自然?氣水合物的主要成分是甲烷（C4H）和水，甲烷氣燃燒非常潔凈，為清潔的綠色能源，其資源量特殊巨大，開發(fā)技術(shù)較為現(xiàn)實(shí)，有可能成為21世紀(jì)的主體能源，是人類第四代能撅的最佳候選。

自然?氣水合物（gashydrate）是一種白色固體結(jié)晶物質(zhì)，形狀像冰，有極強(qiáng)的燃燒力，可作為上等能源，俗稱為"可燃冰"。自然?氣水合物由水分子和燃?xì)夥肿訕?gòu)戚，外層是水分子格架，核心是燃?xì)夥肿樱▓D1）。燃?xì)夥肿涌梢允堑蜔N分子、二氧化碳或硫化氫，但絕大多數(shù)是低烴類的甲烷分子（C4H），所以自然?氣水合物往往稱之為甲烷水合物（methanehydrate）。據(jù)理論計(jì)算，1m3的自然?氣水合物可釋放出164m3的甲烷氣和0.8m3的水。這種固體水合物只能存在于肯定的溫度和壓力條件下，一般它要求溫度低于0~10℃，壓力高于10MPa，一旦溫度上升或壓力降低，甲烷氣則會(huì)逸出，固體水合物便趨于崩解。

自然?氣水合物往往分布于深水的海底沉積物中或寒冷的永凍±中。埋藏在海底沉積物中的自然?氣水合物要求該處海底的水深大于300-500m，依靠巨厚水層的壓力來維持其固體狀態(tài)。但它只可存在于海底之下500m或1000m的范圍以內(nèi)，再往深處則由于地?zé)嵘郎仄涔腆w狀態(tài)易遭破壞。貯存在寒冷永凍土中的自然?氣水合物大多分布在四季冰封的極圈范圍以內(nèi)。煤、石油以及與石油有關(guān)的自然?氣（高烴自然?氣）等含碳能源是地質(zhì)時(shí)代生物遺體演化而成的，因此被稱為化石燃料。從含碳量估算，全球自然?氣水合物中的含碳總量大約是地球上全部化石燃料的兩倍。因此，據(jù)最保守的統(tǒng)計(jì)，全世界海底自然?氣水合物中貯存的甲烷總量約為1.8×108億m3，約合11萬億t（11×1012t）。數(shù)冀如此巨大的礦物能源是人類將來動(dòng)力的盼望。

二、自然?氣冰合物的討論現(xiàn)狀

1.分布與環(huán)境效應(yīng)

世界上絕大部分的自然?氣水合物分布在海洋里，儲(chǔ)存在深水的海底沉積物中，只有極其少數(shù)的自然?氣水合物是分布在常年冰凍的陸地上。世界海洋里自然?氣水合物的資源量是陸地上的100倍以上。到目前為止，世界上已發(fā)覺的海底自然?氣水合物主要分布區(qū)有大西洋海疆的墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國東岸外的布萊克海臺(tái)等，西太平洋海疆的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、日本海、四國海槽、日本南海海槽、沖繩海槽、南中國海、蘇拉威西海和新西蘭北部海疆等，東太平洋海疆的中美海槽、加州濱外、秘魯海槽等，印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴倫支海和波弗特海，以及大陸內(nèi)的黑海與里海等。陸上寒冷永凍土中的自然?氣水合物主要分布在西伯利亞、阿拉斯加和加拿大的北極圈內(nèi)。我國最有盼望的自然?氣水合物儲(chǔ)存區(qū)可能是南海和東海的深水海底。

自然?氣水合物當(dāng)然給人類帶來了新的能源盼望，但它也可對全球氣侯和生態(tài)環(huán)境甚至人類的生存環(huán)境造成嚴(yán)峻的威逼。近年來，人們不斷爭論地球大氣層的溫室效應(yīng)，認(rèn)為其造成的特別氣候（全球變暖）和海面上升可能正威逼著人類的生存。主導(dǎo)大氣溫室效應(yīng)的因子，普遍認(rèn)為是水氣和二氧化碳?xì)狻Ｋ畾馐谴笞匀谎h(huán)中的活躍分子，難以凋控，于是二氧化碳便成為人們嚴(yán)峻關(guān)注的對象。很多國際會(huì)議爭論二氧化碳的溫室效應(yīng)，并打算限制各國二氧化碳廢氣的排放量。要知遣，當(dāng)前大氣中的二氧化碳?xì)庖悦磕?.3％的速率在增加，而大氣中的甲烷氣卻以每年0.9％的逮率在更為快速地增加著。更為重要的是，甲烷氣的溫室效應(yīng)為二氧化碳?xì)鉁厥倚?yīng)的20倍。全球海底自然?氣水合物中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷量的3000倍，這么巨大量的甲烷氣假如釋放，將對全球環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響，嚴(yán)峻地影響全球的氣候與海平面。

另外，固結(jié)在海底沉積物中的水合物，一旦條件發(fā)生變化，釋出甲烷氣，將會(huì)明顯轉(zhuǎn)變海底沉積物的物理性質(zhì)。其后果是降低海底沉積物的工程力學(xué)特性，引發(fā)大規(guī)模的海底滑坡，毀壞一些海底的重要工程設(shè)施，如海底輸電或通信電纜、海洋石油鉆井平臺(tái)等。水合物的崩解造成海底滑坡，而海底滑坡又進(jìn)一步激發(fā)水合物的崩解，如此連鎖反應(yīng)，將造成雪崩式的大規(guī)模海底滑坡，并使大量的甲烷氣逸散到大氣中去，造成極大的災(zāi)難與經(jīng)濟(jì)損失。

2.全球關(guān)注自然?氣水合物討論

基于自然?氣水合物是21世紀(jì)的重要后續(xù)能源，并可能對人類生存環(huán)境及海底工程設(shè)施產(chǎn)生災(zāi)難性影響，全球科學(xué)家和各國政府都予以高度關(guān)注。早在20世紀(jì)30年月，自然?氣水合物就在遠(yuǎn)東地區(qū)的自然?氣輸送管道內(nèi)被發(fā)覺。始終到70年月初，蘇聯(lián)學(xué)者論證了自然界有可能存在水合物生成帶，并在陸地凍土帶首先發(fā)覺了第一個(gè)具有商業(yè)開采價(jià)值的麥索亞哈氣田之后，才真正引起世界各國科學(xué)家和政府的重視。后來在深海鉆探方案（DSDP和大洋鉆探方案（ODP）中，全球很多海疆的海底（如鄂霍克茨海、墨西哥灣、大西洋、北美太平洋一側(cè)和拉丁美洲太平洋一側(cè)的世界海疆）都發(fā)覺了自然?氣水合物。20世紀(jì)80年月以來，美國、日本、俄羅斯、德國、加拿大、挪威、英國及印度等國政府都著手開展自然?氣水合物的調(diào)查和討論工作，并從能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備角度考慮，紛紛制定作為政府行為的長遠(yuǎn)進(jìn)展規(guī)劃和實(shí)施方案，將其視為爭奪海洋權(quán)益的重要內(nèi)容。深人開展自然?氣水合物討論的熱潮已經(jīng)在全球興起。

美國1994年制訂過《甲烷水合物討論方案》，稱自然?氣水合物是將來世紀(jì)的新型能源。1995年，勘查美國東岸大西洋海底的布萊克海臺(tái)，首汰證明該處海底的自然?氣水合物具有商業(yè)開采價(jià)值，并初步估算出該區(qū)水合物的資源量多達(dá)100億t，可滿意美國105年的自然?氣需要。1999年，美國又制定《國家甲烷水合物多年討論和開發(fā)項(xiàng)目方案》，預(yù)期可建立自然?氣水合物礦床氣體資源評(píng)價(jià)體系、進(jìn)展商業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，了解和定量評(píng)價(jià)甲烷水合物在全球碳循環(huán)中的作用及其與全球氣候變化的相關(guān)性，解決水合物工程技術(shù)和海底穩(wěn)定性問題。

日本于1994年制定了浩大的海底自然?氣水合物討論方案，投巨資對日本周邊海疆進(jìn)行大規(guī)模海底自然?氣水合物討論，初步估量僅南海海槽處的水合物資源量就可滿意日本100年的能源消耗。1995年，又特地成立自然?氣水禽物開發(fā)促進(jìn)委員會(huì)，分別于1997年在阿拉斯加和1999年在日本南海海槽進(jìn)行了海底水禽物的鉆探試驗(yàn)。

俄羅斯自20世紀(jì)70年月末以來，先后在黑海、里海、白令海、鄂霍茨克海、千島海溝和太平洋西南部等海疆進(jìn)行海底自然?氣水合物討論，發(fā)覺具有工業(yè)價(jià)值的區(qū)域，近期仍在對巴倫支海和鄂霍茨克海的自然?氣水合物進(jìn)行討論。

聯(lián)邦德國于20世紀(jì)80年月與印尼等國對西南太平洋的邊緣海進(jìn)行過聯(lián)合討論，在莽拉威西海發(fā)覺海底自然?氣水合物的識(shí)別標(biāo)志。目前，德國正在籌劃大規(guī)模的國家討論方案，可能方案與俄羅斯合作討論鄂霍茨克海的海底水合物。

印度科學(xué)與工業(yè)委員會(huì)設(shè)有重大討論項(xiàng)目《國家海底自然?氣水合物討論方案》，于1995年開頭對印度近海進(jìn)行海底自然?氣水合物討論，現(xiàn)已取得初步的良好結(jié)果。

由于自然?氣水合物的資源前景還有待于進(jìn)一步討論證明，而煤和油氣等常規(guī)能源又能維持一段時(shí)期，因此，目前各能源企業(yè)對水合物討論的資金投入還較少主要是各國政府對自然?氣水合物討論予以支持。如美國方案投入.1.5～2億美元，日本在五年方案中已投入150億日元，印度在1996～2000年間投入5600萬美元。

3.自然?氣水合物的開發(fā)技術(shù)

隨著自然?氣水合物討論的不斷深人，自然?氣水合物相關(guān)技術(shù)的討論和開發(fā)也得到快速的進(jìn)展。主要包括以下幾個(gè)方面：

地球物理探查技術(shù)、地球化學(xué)探查技術(shù)、鉆孔取樣技術(shù)、資源評(píng)價(jià)技術(shù)、開采技術(shù)、試驗(yàn)室模擬技術(shù)和管道中水合物的探測與清除技術(shù)等。地球物理探查技術(shù)包括多道地震反射勘探和測井等方法?，F(xiàn)在主要通過識(shí)別地震剖面上因水合物存在而引起的波阻抗反差界面-擬海底反射層BSR（BottomSimulatingReflector）來判別自然?氣水合物的存在及分布。目前正在開發(fā)特別處理技術(shù)，以獵取深水區(qū)淺層高辨別率、高信噪比、高保真的地震數(shù)據(jù)，建立巖石物理模型，討論水合物沉積層及下伏游離氣的彈性性質(zhì)與特征，并討論基于矢量波動(dòng)方程的多彈性參數(shù)疊前正、反演技術(shù)，以估算水合物的分布與數(shù)量。

地球化學(xué)探查技術(shù)系利用地球化學(xué)方法探測自然?氣水合物的相關(guān)參數(shù)的變化，包括含自然?氣水合物沉積物中孔隙水鹽度或氯度的降低，以及水的氧化-還原電位和疏酸鹽含量變低等。同時(shí)應(yīng)用海上甲烷現(xiàn)場探測技術(shù)，圈定甲烷高濃度區(qū)，從而確定自然?氣水合物的遠(yuǎn)景分布。

鉆孔取樣技術(shù)。由于自然?氣水合物特別的物理學(xué)性質(zhì)，當(dāng)鉆孔巖芯提升到常溫常壓的海面時(shí)，自然?氣水合物可能全部或大部分被分解。為能獵取保持原始?jí)毫蜏囟鹊某练e物巖芯，研制了保真取芯筒來進(jìn)行自然?氣水合物層的取樣。

資源評(píng)價(jià)技術(shù)。自然?氣水合物分布和資源量的估算主要有兩種方法：－是通過地質(zhì)地球物理勘探和鉆探，發(fā)覺和取得自然?氣水合物層的有關(guān)參數(shù)，猜測其分布并計(jì)算出資源量；二是通過取得的實(shí)際參數(shù)和模擬試驗(yàn)建立自然?氣水合物形成與釋氣的數(shù)學(xué)模型，用數(shù)值模擬方法討論其分布和資源量，同時(shí)模擬自然?氣水合物生成和娜的動(dòng)態(tài)過程。

自然?氣水合物開采技術(shù)。目前已提出的自然?氣水合物開采方法，包括熱激發(fā)法、化學(xué)試劑法和減壓法。熱激發(fā)法就是將蒸氣、熱水或其他熱流體從地面泵人水合物地層，或采納井下加熱技術(shù)，使溫度上升，水合物分解而生成自然?氣；化學(xué)試劑法是利用化學(xué)試劑轉(zhuǎn)變自然?氣水合物的相平衡條件，降低水合物穩(wěn)定程度，引起水合物的分解；減壓法則通過降低壓力達(dá)到水合物的分解，再行開采。上述方法中，有些方法進(jìn)行了小規(guī)模試驗(yàn)，但生產(chǎn)成本太高，短期內(nèi)還難以投入實(shí)際生產(chǎn)。

試驗(yàn)室模擬技術(shù)。應(yīng)用物理化學(xué)手段，通過轉(zhuǎn)變溫度、壓力、自然?氣成分和流體成分等邊界條件，討論自然?氣水合物形成和穩(wěn)定分布的條件，以及這些因素對自然?氣水合物形成和分解等方面的影響。目前甲烷-純水、甲烷.海水等模擬己取得重要進(jìn)展，正在進(jìn)行含沉積物條件下的模擬試驗(yàn)。

管道中水合物的探測和清除技術(shù)。海底長距離自然?氣／凝析液混輸管道輸運(yùn)壓力一般較高，環(huán)境溫度較低，管內(nèi)極易形成水合物堵塞通道。利用水合物形成的理論模型，計(jì)算水合物形成的壓力、溫度和組成條件，推斷管道中是否存在水合物，并研發(fā)出一些阻凝劑清除障礙。

自然?氣水合物的開發(fā)還牽涉到很多相關(guān)技術(shù)，如儲(chǔ)存與運(yùn)輸技術(shù)等。由于自然?水合物特別的物理化學(xué)性質(zhì)，目前勘探所獲樣品一般都保存在布滿氦氣的低溫封閉容器中。與此同時(shí)，自然?氣水合物也為解決自然?氣運(yùn)輸供應(yīng)了一種新的思路。長期以來，自然?氣運(yùn)輸?shù)囊环N常用方法是將其液化，運(yùn)載到目的地后再將其氣化（LNG法）。目前挪威科學(xué)家開發(fā)出NGH法，將自然?氣轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀?