天然气水合物研究历程及发展趋势新

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天然气水合物研究与开发

天然气水合物研究与开发

天然气水合物研究与开发天然气水合物是一种新型的燃料资源,其储量相当丰富,可成为未来能源转型的重要后备力量。

目前,天然气水合物研究与开发已经成为全球能源科技的热点。

一、什么是天然气水合物天然气水合物,是一种以天然气和水形式结合的化合物,也称为天然气冰或脆冰。

它的分子结构是由天然气分子和水分子构成的六边形晶格结构,其中天然气占70%左右,水分子占30%左右。

由于这种化合物在常温常压下呈脆性,有如冰块,因此被称为水合物。

天然气水合物分布广泛,主要分布在浅海和大陆架上,特别是北极地区、南海和日本海等开垦较少的区域。

据估算,全球天然气水合物储量超过14万亿立方米,其中中国的海域储量最高,达3400亿立方米以上,是世界最大的天然气水合物资源国家。

二、天然气水合物研究与开发现状天然气水合物研究和开发虽然起步较晚,但近年来取得了密集的进展。

目前,全球主要的天然气水合物开发国家包括日本、美国、加拿大、印度、中国等。

在日本,多家大型能源公司已经积极投资天然气水合物的开发研究。

日本已经建立了一系列天然气水合物研究机构,主要研究领域包括天然气水合物开采、运输、存储等方面。

美国和加拿大也在积极开展天然气水合物研究工作,主要集中在研究天然气水合物的资源量和开采技术等。

美国已经成立了多个天然气水合物研究中心和联合实验室,而加拿大则在开采海域天然气水合物方面颇具优势。

在印度,天然气水合物研究和开发也备受重视。

印度天然气公司和国家天然气水合物公司联合投资,开展天然气水合物研究和开采工作。

中国也将天然气水合物作为战略能源资源来进行研究开发。

自2013年以来,中国天然气水合物开发基地建设进展迅速,中国海油、中海油、中化集团等多家国内大型能源公司也进行了天然气水合物研究和开发工作。

三、天然气水合物的优缺点与传统燃料相比,天然气水合物具有许多优点。

首先,天然气水合物储量丰富,可作为未来的主要能源资源;其次,天然气水合物燃烧释放出的二氧化碳排放量较低,不会对环境造成较大污染;最后,天然气水合物与液化天然气相比,其产生的碳排放量更少,能源利用效率更高。

天然气水合物研究历程及发展趋势

天然气水合物研究历程及发展趋势

天然气水合物研究历程及发展趋势张文亮1,2 贺艳梅3 孙豫红2(1.西南石油学院 21中原油田分公司天然气管理事业部 31中原油田分公司勘探开发科学研究院) 摘 要 综合国内外关于天然气水合物的研究,概述其从发现、初步研究到深入研究的历程,总结了各阶段国内外天然气水合物研究的成果和进展。

从1810年发现天然气水合物以来,世界各地的科学家对气水化合物的类型和物化性质、自然赋存条件和成藏条件、资源评价、勘探开发手段等进行了广泛而卓有成效的研究。

总结世界各国天然气水合物的研究现状并指出了其发展趋势。

研究表明我国的许多海区具有天然气水合物形成的条件,希望2020年能够进行商业开采。

关键词 天然气水合物 历程 赋存条件 模拟研究 发展趋势 地球上的天然气水合物蕴藏量十分丰富,大约27%的陆地(大部分分布在冻结岩层)和90%的海域都含有天然气水合物,陆地上的天然气水合物存在于200~2000m深处,海底之下沉积物中的天然气水合物埋深500~800m。

3目前各国科学家对全球天然气水合物的资源量较为一致的评价为2×1016m3,是剩余天然气储量的136倍(1156×1014m3),如果将此储量折算为地球上的有机碳资源,它将占总资源的一半以上[1]。

1 研究意义目前解决能源需求的问题显得越来越紧迫。

开发利用新的清洁能源,降低能源使用与技术发展对环境造成的负面影响,是解决本世纪能源问题的主要出路。

在我国能源发展战略中,高效、清洁的天然气水合物将成为重要的后续能源。

首先,天然气水合物的资源量特别巨大,资源开发技术较为现实、可行。

我国具有良好的天然气水合物蕴藏潜力,东海的冲绳海槽边坡,以及南海的北部陆坡、西沙海槽和西沙群岛南坡等都可能是有希望的储存区,我国西藏高原终年积雪的羌塘地区也有发现。

其次,天然气水合物的勘探、生产可与常规油气的勘探、生产同时进行,因为天然气水合物矿藏常伴有下伏的游离气,勘探常规油气时可兼探天然气水合物,使之成为常规油气勘探、生产的一种“副产品”,降低生产成本,实现经济合理的商业生产。

天然气水合物研究的现状与发展前景

天然气水合物研究的现状与发展前景

天然气水合物研究的现状与发展前景天然气水合物是一种新的天然气储藏形式,其在低温高压条件下,天然气和冰形成的固态混合物。

据统计,全球约有70%的天然气存在于水合物中,其储量远大于普通天然气。

因此,天然气水合物的研究与开发一直备受关注。

本文将就天然气水合物的研究现状和发展前景进行探讨。

一、研究现状目前,天然气水合物的研究已有很大的进展。

从1969年日本首次发现天然气水合物以来,到现在全球已有多个国家和地区参与了相关研究。

这些国家包括俄罗斯、美国、加拿大、挪威、日本、韩国等。

这些国家的研究涉及了天然气水合物的基本特性、地质分布、形成机制、采集与利用等方面。

1.基本特性天然气水合物的基本特性包括化学组成、晶体结构、物理性质等。

研究表明,天然气水合物的主要化学成分是甲烷,还可能含有一些其他气体分子,如乙烷、丙烷、氮气、二氧化碳等。

晶体结构方面,天然气水合物通常呈现出多晶、单晶或腔体晶体结构。

物理性质方面,天然气水合物的稳定条件是低温高压,其保持固态状态的温度和压力取决于化学成分和晶体结构。

2.地质分布天然气水合物主要分布在世界的海洋沉积物、沉积岩等区域。

其中,在北极地区、日本海、南海等区域,天然气水合物的分布较为集中。

此外,在陆地上也有少量天然气水合物存在,如中国青海湖地区、加拿大麦肯齐河流域等。

3.形成机制天然气水合物的形成是多种环节相互作用的结果。

主要包括天然气源、低温高压条件、水分子等因素。

研究表明,在构造活跃的地震带、断层带以及海底渗漏区,天然气可以通过多种途径注入到水体中。

然后,由于低温高压等条件,水分子形成的冰晶网络能够促进天然气分子的聚集形成天然气水合物。

4.采集与利用天然气水合物的采集与利用一直是一个难题。

由于天然气水合物稳定条件苛刻,因此采集和储存的难度很大。

目前,全球尚未有天然气水合物开发利用的商业化生产模式。

但是,各国正在积极研发天然气水合物采集、储存、转化等技术,以期为未来能源需求提供新的解决方案。

天然气水合物开发技术的研究

天然气水合物开发技术的研究

天然气水合物开发技术的研究引言天然气水合物是一种在海洋沉积物中广泛存在的天然气形式,其是一种结晶态的混合物,包括天然气(甲烷、乙烷等)和水分子。

天然气水合物在存储方面具有巨大的优势,仅在海洋上就蕴藏了数量庞大的储量。

由于其能源密度高、清洁、环保等优良特性,广受人们赞誉。

然而,目前天然气水合物的开发利用技术尚不成熟,存在着诸多难题和挑战。

本文将从天然气水合物开发技术的角度,来阐述其研究现状和未来趋势。

一、天然气水合物开发技术现状1. 采集技术现有天然气水合物采集技术主要包括钻探、热水注入和气体置换法等。

其中,热水注入法是目前应用最为广泛的采集方法,其主要原理为利用高压高温下的热水,将水合物释放出来。

2. 运输技术天然气水合物是通过管道、船舶等方式进行输送的。

其中,珠海深浅水运输队列技术、靠泊岸边LNG转移技术和浮式生产储运装置技术都是应用广泛的输送技术。

3. 加工技术天然气水合物加工技术可分为两种,一种是从水合物中提取气体进行加工;另一种是将水合物直接转化成甲烷气。

目前,水合物加工技术还面临着研究不充分和高成本等问题。

二、存在的问题1. 采集技术方面:采集设备难以耐受海洋环境下的腐蚀和压力,对于深海开采技术尚不成熟。

2. 运输技术方面:运输管道和设备的设计以应对极端天气和海洋环境的能力不足。

3. 加工技术方面:天然气水合物提取技术存在能耗和成本较高的问题,加工方法尚不成熟。

三、未来趋势天然气水合物的开采难度较大,目前尚需进一步研究和开发,得出更加有效和经济的开采技术。

预计未来几年,天然气水合物开采技术将面临以下几方面的挑战和临床:1. 从海底中开采天然气水合物需要克服的技术难题是如何在极端高压、低温的环境中进行作业和采集?2. 在遥远的钻机,如何保障人员的生命安全和精神状态?3. 现有的天然气水合物开采技术具有较高的能耗和成本,如何缓解开采成本上涨的压力?4. 如何将天然气水合物开采技术转化为现实生产力,推进能源领域的可持续发展?总结天然气水合物的勘探、开采、加工利用技术等均面临较大的难度及挑战,应立足于推广研究,成为可靠且经济的能源途径,其价值远远超出了其困难和挑战。

天然气水合物开采技术研究进展

天然气水合物开采技术研究进展

天然气水合物开采技术研究进展天然气水合物是指天然气和水分子在高压、低温下形成的结晶体,是天然气的一种新形式。

天然气水合物的丰富储量和广泛分布,在能源领域具有非常重要的战略意义。

目前,天然气水合物开采技术研究已经取得了一些进展,本文将从四个方面进行分析。

一、天然气水合物开采技术研究现状天然气水合物开采技术一直是石油天然气领域的研究焦点,当前主要包括以下方面:1、水合物钻探技术:研究水合物在钻探过程中的动力学行为和物理性质,并开发出适合于水合物探测的传感器、仪器等设备。

2、水合物开采技术:通过人工或自然措施改变温度、压力、浓度等环境因素,使水合物分解,达到开采目的。

3、水合物输送技术:在水合物开采后,需要将天然气输送到加工厂进行加工处理,目前研究正在进行中。

4、水合物加工技术:水合物加工技术是将开采的水合物转换成生产能用的商品气体,主要涉及水合物裂解、去除杂质、压缩储存等方面。

二、天然气水合物开采技术研究现状目前,世界各国均在加速水合物开采技术的探索,例如日本在2013年成功进行了深层水合物开采实验,韩国也在2016年成功进行了大规模天然气水合物探测试验。

而我国则于2017年成功进行了天然气水合物试采。

在这些实践中,研究者们不断探索优化开采技术,提高开采效率。

1、温度管理技术天然气水合物开采需要在压力较高的环境下进行,为使水合物分解,需要通过温度管理技术来控制水合物的热解温度。

目前,研究者们主要通过水淬、电热、压缩利用等方法来达到控制温度的目的。

2、压裂技术在水合物开采过程中,如果仅仅靠温度变化来改变水合物体积、压力,开采效率较低。

因此,需要依托压裂技术,通过向水合物区域注入压缩空气、水等物质来达到改变水合物体积的目的。

3、高效减阻剂技术在输送天然气的过程中,水合物会因发生极性相互作用而粘附在输送管道及設备表面,严重影响输送效率。

高效减阻剂技术可将水合物与管道表面分离,提高天然气输送效率。

三、天然气水合物开采技术成果目前,天然气水合物开采的有效储量还未被准确评估。

天然气水合物研究进展与开发技术概述

天然气水合物研究进展与开发技术概述

未来发展方向
未来发展方向
随着科技的不断进步,天然气水合物的研究和开发将迎来更多的发展机遇。 未来,天然气水合物的研究将更加深入,涉及的领域将更加广泛。在开发技术方 面,将会发展更加环保、高效、低成本的技术,如微生物法、化学试剂法和纳米 技术等。同时,加强天然气水合物全产业链的研发和优化,推动其在能源、化工、 制冷、航空航天等领域的应用。
研究进展
研究进展
天然气水合物是指在一定条件下,甲烷等气体分子与水分子形成的笼形化合 物。其形成和稳定主要受温度、压力、气体成分和盐度等多种因素影响。近年来, 随着地球科学、地质工程、能源工程等领域的发展,人们对天然气水合物的研究 逐步深入。
研究进展
目前,全球范围内天然气水合物的研究主要集中在以下几个方面:(1)形成 机理与分布规律;(2)物理性质与化学性质;(3)开采技术与经济性;(4) 环境影响与安全性。尽管取得了许多重要成果,但仍存在许多挑战,如天然气水 合物的稳定性和开采过程中的环境风险等。
天然气水合物储运技术的研究现状
2、高效开采技术研究:针对天然气水合物的开采,研究者们开发出了一系列 新型的高效开采技术,如水平井技术、多分支井技术等,大大提高了开采效率。
天然气水合物储运技术的研究现状
3、储运安全技术研究:针对天然气水合物储运过程中的安全问题,研究者们 通过模拟和分析不同情况下的风险因素,提出了一系列有效的安全防技术概述
天然气水合物储运技术概述
天然气水合物,又称可燃冰,是由天然气(主要是甲烷)与水在高压、低温 条件下形成的笼形结晶化合物。由于其储存量大、燃烧清洁、开采成本低等优势, 被视为一种具有巨大潜力的能源。然而,这种化合物的非稳定性以及难以运输的 问题,一直是阻碍其开发利用的主要难题。因此,天然气水合物的储运技术成为 近年来研究的热点和难点。

2024年天然气水合物市场前景分析

2024年天然气水合物市场前景分析

2024年天然气水合物市场前景分析概述天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称NGH)是一种富含天然气的固体,由水分子通过氢键与天然气分子结合而成。

随着能源需求的增长和传统能源资源的逐渐减少,天然气水合物作为一种新兴的能源资源备受关注。

本文将对天然气水合物市场前景进行分析,探讨其市场潜力和发展趋势。

市场潜力1. 丰富的储量天然气水合物是一种巨大的天然气资源。

据估计,全球天然气水合物储量可达到2000万亿立方米,相当于常规天然气储量的数十倍。

这意味着天然气水合物具有巨大的潜在市场潜力。

2. 清洁的能源相比于煤炭和石油,天然气水合物燃烧产生的二氧化碳排放量较低,对环境影响较小。

在全球追求清洁能源的大背景下,天然气水合物作为一种低碳清洁能源具有较高的市场需求。

3. 广泛的应用领域天然气水合物不仅可以用作燃料,还可以作为化工原料和工业燃料。

另外,天然气水合物还具备储气、运输等多种应用领域。

这些广泛的应用领域为天然气水合物市场带来了更多的商机。

发展趋势1. 技术突破目前,天然气水合物的开采和利用技术尚不成熟。

但随着科技的发展,相关技术正在不断完善,天然气水合物的开采成本将逐渐降低,推动市场的发展。

2. 政策支持各国政府纷纷推出支持天然气水合物开发的政策措施。

例如,日本政府制定了天然气水合物开发的战略计划,韩国政府也积极推动天然气水合物的研究与应用。

政策的支持将为天然气水合物市场提供良好的发展环境。

3. 产业链完善天然气水合物的开采和利用需要建立起完善的产业链,包括勘探、开采、运输、储存等环节。

目前,天然气水合物产业链正在逐步建设中,未来市场发展将得到更好的支撑。

结论天然气水合物作为一种具有巨大市场潜力的能源资源,具备丰富的储量和广泛的应用领域。

在政策支持和技术进步的推动下,天然气水合物市场有望迎来快速发展。

然而,需要注意的是,天然气水合物的开采和利用仍面临技术挑战和环境风险,需要进行深入研究和全面评估。

天然气水合物的研究与开发

天然气水合物的研究与开发

天然气水合物的研究与开发引言天然气水合物是一种具有广泛应用前景的天然能源资源。

它是在高压、低温条件下,天然气分子和水分子结合形成的晶体物质。

天然气水合物具有高能量含量、相对低的碳排放以及丰富的储量等优点,因此受到了研究和开发的广泛关注。

本文将介绍天然气水合物的研究与开发现状,并探讨其应用前景和挑战。

天然气水合物的形成与特性形成过程天然气水合物的形成需要天然气和水分子在适当的压力和温度条件下结合形成。

当水分子的结构具有空腔时,天然气分子可以进入这些空腔,形成天然气水合物。

一般情况下,天然气水合物的形成需要较低的温度和较高的压力,通常发生在海洋和陆地沉积物中。

特性天然气水合物具有以下特性:•高能量含量:因为天然气水合物中含有大量的天然气分子,所以其能量含量相对较高。

•低碳排放:与传统燃烧燃料相比,天然气水合物燃烧释放的二氧化碳较少,对环境的影响较小。

•储量丰富:据估计,全球天然气水合物储量约为20万亿立方米,远远超过常规天然气储量。

•相对稳定:天然气水合物在适当的压力和温度条件下相对稳定,有利于储存和运输。

天然气水合物的研究与开发现状研究状况天然气水合物的研究始于20世纪30年代,但直到最近几十年才受到广泛关注。

目前的研究主要集中在以下几个方面:1.形成机制:研究人员通过实验和模拟,深入研究天然气水合物的形成机制,以便更好地理解其在自然界中的分布规律。

2.存储与运输:天然气水合物的储存和运输是其应用的关键问题,目前的研究主要集中在提高储存和运输效率,以及探索新的存储和运输技术。

3.开发利用技术:天然气水合物的开发利用是一个复杂的过程,涉及到开采、提取和转化等方面的技术。

目前,研究人员致力于改进开发技术,以提高天然气水合物的利用效率。

开发现状天然气水合物的开发目前还处于初级阶段,但已经有一些开发项目取得了一定的进展。

例如,日本、韩国和加拿大等国家都在海洋天然气水合物的开发上进行了一系列试验和项目。

这些项目主要集中在水合物开采、提取和转化等方面,以解决天然气水合物的开发与利用问题。

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天然气水合物研究历程及发展趋势摘要综合国内外关于天然气水合物的研究,概述其从发现、初步研究到深入研究的历程,总结了各阶段国内外天然气水合物研究的成果和进展。

从1810年发现天然气水合物以来,世界各地的科学家对气水化合物的类型和物化性质、自然赋存条件和成藏条件、资源评价、勘探开发手段等进行了广泛而卓有成效的研究。

总结世界各国天然气水合物的研究现状并指出了其发展趋势。

研究表明我国的许多海区具有天然气水合物形成的条件,希望2020年能够进行商业开采。

关键词:天然气水合物(gas hydrates)是一种由气体和水形成的冰状白色固态晶体,常在一种特定的高压低温条件下形成并稳定存在,广泛发育在浅海底层沉积物和深海大陆斜坡沉积地层以及极地地区的永久冻土层中。

目前各国科学家对全球天然气水合物的资源量较为一致的评价为2×1016m3,是剩余天然气储量的136倍(1·56×1 014 m3),如果将此储量折算为地球上的有机碳资源,它将占总资源的一半以上。

1国外天然气水合物的研究现状由于当前化石燃料(包括煤、石油与天然气),特别是其中的石油和天然气能源的短缺,使人们对天然气水合物这种高效潜在能源格外关注,自20世纪90年代以来,世界各国对潜力巨大的新型能源—天然气水合物的研究做了大量投入,已经取得了重大进展。

1995年,美国在海上钻井平台(简称ODP)第164航次中,率先在布莱克海脊布设了3口勘探井,首次有计划地取得了天然气水合物样品。

美国参议院委员会在1998年5月一致通过1418号议案—“天然气水合物研究与资源开发计划”。

把天然气水合物资源作为国家发展的战略能源列入长远计划,决定批准用于天然气水合物资源研究开发的每年投入为2 000万美元,计划到2015年实现商业性开采。

2002年4月,在圣彼德堡召开的国际海洋矿产会议上,美国地质调查局的W·J·Wintres展示的天然气水合物和沉积物检验实验室装置(简称GHASTLI)代表了当前天然气水合物模拟实验的最高水平,正在进行的是自然界和实验室形成的天然气水合物-沉积物的物理性质的研究。

日本是个资源贫乏且能源消费大国,因而多年来对天然气水合物的勘探开发、研究和实验等方面进行了相当大的投入,并在其各领域取得领先的水平。

1995年日本专门成立了甲烷水合物开发促进委员会,对勘察天然气水合物的相关技术进行深入研究,并指定了研究开发的“五年计划”(1995—1999年),在5年内投入150亿日元,并于1997年与美国、加拿大合作在阿拉斯加打了1口示范井,1999年之后在日本南海海槽打了6口勘探井。

据2002年3月22日《石油商报》报道,日本在加拿大西北部进行的开采天然气水合物实验已获得成功,并将在今后10年开发实用技术,用于近海海底天然气水合物的开采。

目前,以日本为主导的在加拿大麦肯齐三角洲钻探了天然气水合物井—“Mallik 2L38”井,证实在永久冻土带下面存在天然气水合物。

此外,印度、韩国、俄罗斯、加拿大、德国、墨西哥等国也对天然气水合物进行了调查和研究,并取得了许多成果。

2我国对天然气水合物的研究我国于20世纪80年代末开始关注天然气水合物,并对国外资料进行收集整理。

90年代以来,我国的天然气水合物研究工作进入到海上实际区域调查和实验模拟阶段。

目前,进行天然气水合物勘探研究的主要方法是地球物理方法。

数据显示:2000年,广州海洋地质调查局在我国南海至少130km的地震剖面上识别出了天然气水合物矿藏,探明矿层厚达80~300m。

专家估算这一地区天然气水合物总资源量达到643·5~772·2亿t油当量,约相当于我国陆上和近海石油天然气总资源量的二分之一。

据2001年6月1日《石油商报》报道,南海天然气水合物矿床较厚,有水合物显示的130km多道地震测量剖面上发现矿层显示厚度80~300m。

开展天然气水合物实验模拟技术的研究,可以了解天然气水合物的形成、富集和赋存条件及其成分和性质,为指导勘探开发和资源评价提供基础参数。

目前,国土资源部青岛海洋地质研究所建立了国内首个具有多种检测手段的海洋天然气水合物模拟实验室。

初步建立了海洋天然气水合物模拟实验室。

并在多个领域内有所创新。

该实验室利用1 000ml的高压釜,3次成功地合成出天然气水合物,并取出和点燃。

实验室还利用光通率的变化进行了甲烷在纯水中压力(P) -温度(T)条件的试验,并与国内外文献取得了满意的对比结果。

现在实验室正在进行沉积物中天然气水合物生成和分解模拟实验,利用超声和电阻法探测沉积物中天然气水合物的生成和分解,拟进行“粗”颗粒和“细”颗粒组分及纯水和海水中天然气水合物生成P T平衡条件实验,研究不同组分的差异,初步预测出何种组分更具生成水合物的条件。

该实验室在国内首次使用钛钢制作高压釜用于海洋天然气水合物模拟实验研究,提高了釜体的抗高压和耐腐蚀能力,首次研制成功与钢制高压釜配套的光纤自供光摄录像装置,提供了实时观察釜内反应的能力,首次使用光强透射比测试系统确定天然气水合物的合成与分解,提高了研究水平。

在国际上首次应用声衰减谱的方法测定松散沉积物中天然气水合物的生成和分解,该项技术在声衰减谱的应用方面居国际领先水平。

此外,石油大学、大庆石油开发研究院等单位在天然气水合物的实验模拟技术和管道中天然气水合物的探测和清除技术研究方面,如实验装置、热力学及动力学模型、气体混合物分离的研究、水合物动力学抑制剂的合成等研究已取得一些重要成果。

针对国外天然气水合物的研究动态,一些有远见卓识的科学家提出我国天然气水合物研究的科学目标应包括:①建立天然气水合物基础理论体系;②建立天然气水合物资源评价体系;③开发天然气水合物勘探、识别技术;④定量评价天然气水合物在全球碳循环和全球气候变化中的作用;⑤发展商业生产天然气水合物的技术与工艺;⑥发展天然气水合物安全生产的工程技术和海底灾害预警与防治技术体系。

3天然气水合物特点,成因及分布(1)结构特征。

天然气水合物是在高压低温状态下由水和气体组成的结晶冰态物,其结构特点为结晶水晶格的笼形结构包容了气体分子。

天然气水合物的晶体结构主要有3种:Ⅰ型(立方体心结构)、Ⅱ型(菱形立方结构)和H型(六方晶系),3种结构共有5种类型的气体占据空间。

通常占据空间的气体主要是甲烷,此外还有一些C2-C4烃类气体及CO2、H2S、N2等气体。

当前人们不断在发现天然气水合物新的地球化学标志,如水中氘的富集,天然气中He的增高,海底油气冷泉的存在,深海底(透光带以下)冷泉体系中的自养生物系统及其碳酸盐岩沉积,海底水体中CH4的浓度异常等被解释为寻找天然气水合物的地质地球化学标志。

(2)成因和基本条件。

地球化学研究表明,天然气水合物中天然气成因有3种:细菌—微生物成因(Ⅰ型)和深部热解成因(Ⅱ型),其中以细菌—微生物成因天然气为主;两者的混合成因称为H型。

这3种成因类型可根据天然气水合物的烃类组分比值(如C1/C2)及碳同位素成分进行判断。

天然气水合物形成的基本条件,包括:①低温,一般温度低于10℃;②高压,压力大于10 MPa;③天然气来源,包括深层热解气和浅层微生物成因的生物气;④有利的储集空间。

“自生自储”水合物的必要条件是TOC大于0.6%;如果水合物占据5%的孔隙,则TOC需要大于0.75%。

影响天然气水合物稳定带(HSZ)厚度和底界深度的主要因素包括:海平面变化、构造抬升、地温梯度变化、大气或海水温度变化和沉积物加积等,一般认为,漏失油气盆地(leaking basin)、板块汇聚边缘流体释放区、陆坡区和底劈发育区等是有利于天然气水合物富集的地区。

(3)分布与蕴藏资源量。

目前发现并证实在全球海洋和陆地分布有大量的天然气水合物,主要在海底。

全球已在40多个海域发现有天然气水合物存在的证据。

初步估测出全球天然气水合物的蕴藏资源量:甲烷气1×1015~1×1017m3(平均21×1015m3),甲烷碳约为10 000 Gt。

一些国家逐渐认清了本国自己的气体水合物资源家底,加速了勘探开发步伐。

美国于1999年6月制定了“美国甲烷水合物多年研究发展项目计划”,旨在为美国2015年进行天然气水合物商业性生产提供必需的科学知识与成果。

日本和印度出于资源短缺的严峻压力和对新能源的巨大期望,于1995年分别提出“气体水合物研究发展五年计划”和“国家勘探开发(1995—1999)计划”。

德国于2000年3月正式推出未来15年大型地学研究计划,“气体水合物:能源载体和气候因素”研究项目被列入该计划。

此外,俄罗斯、加拿大、荷兰、法国、巴西等国在国家或企业公司支持下,气体水合物的研究和开发也都十分活跃。

4天然气水合物勘探技术1971年前后,在大规模实施海洋地球物理探测过程中,Stoll、Wing、Bryan等许多学者都注意到,在海洋的不同地区均存在一种异常的地震反射层,呈现出高振幅、负极性、横向连续、大致平行于海底或与海底沉积层小角度斜交的特征,被称为拟海底反射层(Bottom simu-lating reflectors,简称为BSR)。

在地震剖面中,BSR一般呈现出高振幅、负极性、平行于海底和与活动沉积构造相交的特征,极易识别。

BSR随水深的增加而增加,随地热梯度的变化而变化。

Hollster等学者经研究论证(1972—1980)后认为,BSR的出现与海底存在的气体水合物有关,多出现于海底以下100~1100 m左右。

利用地震反射资料可确定海底BSR层,进而识别气体水合物形成、分布的地质条件,区分矿层顶底面埋深,确定矿层产状和厚度,查明气体水合物饱和度,识别矿层下面的游离气等。

一般来说,BSR之上为天然气水合物稳定带,BSR以下则可能存在游离气体。

同时通过深海钻探己证明这些具有BSR的地层确实存在天然气水合物。

BSR迅速被视为天然气水合物的地震地层学证据,成为勘查气体水合物的关键技术。

周蒂研究员指出,发现并认识到天然气水合物独特的BSR反射地球物理特性有重要意义。

BSR技术迅速成为勘查天然气水合物的关键技术,并结合钻探、地球化学探测和模拟实验等技术,初步形成一套天然气水合物综合勘查技术和方法。

计算机模拟技术应用于沉积物堆积和海平面变化过程中水合物的形成和分解、海洋沉积物的孔隙度、粒度等参数对水合物稳定条件的影响和水合物形成和聚集的时间等各种模拟均有了快速发展。

针对天然气水合物的特点,一系列开采方法近年来也取得很大发展,包括减压法、热激发法和化学试剂法等,通过增温、减压或添加催化剂等使天然气水合物分解成气体,进行采取。

5前景展望5·1天然气水合物将是本世纪最具潜力的新能源随着石油、煤等传统型能源的日益枯竭,人们对环保型能源需求的不断加大,天然气水合物必然会成为本世纪潜能巨大的烃类能源。

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