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新
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。
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。
中国天然气水合物调查研究现状及其进展_张洪涛
中国地质ＧＥＯＬＯＧＹＩＮＣＨＩＮＡ第３４卷第６期２００７年１２月Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２００７天然气水合物是一种新型的潜在能源，主要分布于海底沉积物和陆上永久冻土带中。
据初步估算，全球天然气水合物资源量约为２１×１０１５ｍ３［１］，是煤炭、石油和天然气资源总量的２倍，足够人类使用千年以上。
自１８１０年英国科学家Ｄａｖｙ在实验室合成了氯气水合物以来，人类就从未停止过对天然气水合物的研究和探索，期间也曾出现过数次研究高潮，２０世纪６０年代特别是８０年代末以来，由于其巨大的能源潜力和环境效应，世界各国开始对天然气水合物展开了全方位研究，掀起了天然气水合物的又一个研究高潮。
中国对天然气水合物的调查研究起步较晚，２０世纪８０年代初仅有少部分研究人员关注国际天然气水合物的研究进展，并将相关成果介绍到国内，９０年代末期才进入了快速发展时期，初步形成了天然气水合物调查研究的小高潮。
笔者拟对中国天然气水合物调查研究的历史、现状及其问题进行初步总结，并对其发展前景进行展望，供相关部门和人员参考。
１天然气水合物调查研究历史回顾自人类发现天然气水合物以来，大致经历了实验室研究、管道堵塞及防治、资源调查与开发利用４个阶段（图１）。
传统上一直认为天然气水合物的研究历史始自１８１０年的Ｄａｖｙ合成氯气水合物，但早在１７７８年，英国化学家Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ有可能就在实验室里发现了二氧化硫水合物［２］。
之后的研究几乎均在化学家们的实验室中进行，试图合成各种各样的水合物，并希望能定量地描述它们的化学成分及其物理性质。
１９３４年，美国科学家Ｈａｍｍｅｒｓｃｈｍｉｄｔ发现天然气水合物会堵塞输气管道，影响天然气的输送，为此美国、前苏联、荷兰、德国等国先后开展了水合物的形成动力学和热力学研究以及如何防治输气管道中形成水合物问题，由此进入到管道堵塞及防治研究阶段，这一阶段的水合物被认为是令人厌烦的东西。
１９６５年，前苏联在西伯利亚麦索亚哈（Ｍｅｓｓｏｙａｋｈａ）油气田区首次发现天然产出的天然气水合物，之后美国、加拿大也相继在阿拉斯加、马更些（Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ）三角洲等陆上冻土区中发现了天然气水合物。
天然气水合物的发现历史
核心提示：在世界海域内已有60处直接或间接发现了天然气水合物，其中在18处钻探岩心中见到天然气水合物，42处见有天然气水合物的地震标志BSR。
1810年，首次在实验室发现天然气水合物。
1934年，前苏联在被堵塞的天然气输气管道里发现了天然气水合物。
由于水合物的形成，输气管道被堵塞。
这一发现引起前苏联人对天然气水合物的重视。
1965年，前苏联首次在西西伯利亚永久冻土带发现天然气水合物矿藏，并引起多国科学家的注意。
1970年，前苏联开始对该天然气水合物矿床进行商业开采。
1970年，国际深海钻探计划（DSDP）在美国东部大陆边缘的布莱克海台实施深海钻探，在海底沉积物取心过程中，发现冰冷的沉积物岩心嘶嘶地冒着气泡，并达数小时。
当时的海洋地质学家非常不解。
后来才知道，气泡是水合物分解引起的，他们在海底取到的沉积物岩心其实含有水合物。
1971年，美国学者Stoll等人在深海钻探岩心中首次发现海洋天然气水合物，并正式提出“天然气水合物”概念。
1974年，前苏联在黑海1950米水深处发现了天然气水合物的冰状晶体样品。
1979年，DSDP第66和67航次在墨西哥湾实施深海钻探，从海底获得91.24米的天然气水合物岩心，首次验证了海底天然气水合物矿藏的存在。
1981年，DSDP计划利用“格罗玛·挑战者号”钻探船也从海底取上了3英尺长的水合物岩心。
1992年，大洋钻探计划（ODP）第146航次在美国俄勒冈州西部大陆边缘Cascadia海台取得了天然气水合物岩心。
1995年，ODP第164航次在美国东部海域布莱克海台实施了一系列深海钻探，取得了大量水合物岩心，首次证明该矿藏具有商业开发价值。
1997年，大洋钻探计划考察队利用潜水艇在美国南卡罗来纳海上的布莱克海台首次完成了水合物的直接测量和海底观察。
同年，ODP在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陆坡区实施了深海钻探，取得了天然气水合物岩心。
至此，以美国为首的DSDP及其后继的ODP在10个深海地区发现了大规模天然气水合物聚集：秘鲁海沟陆坡、中美洲海沟陆坡（哥斯达黎加、危地马拉、墨西哥）、美国东南大西洋海域、美洲西部太平洋海域、日本的两个海域、阿拉斯加近海和墨西哥湾等海域。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
再者,随着石油、天然气的开发和利用,天然气的开采、运输与终端利用技术业已成熟,可充分继承利用现有的油气开采、运输与终端利用技术和装备等,在现有工业布局的基础上,可实现能源的平滑过渡与接替,而且也不会产生新的环保问题。
2 国内外研究历程及现状211 国外研究历程[2]1810年英国科学家Davy在实验室首次发现天然气水合物,1888年V illard人工合成了天然气水合物。
在20世纪60年代之前,人们关注研究其组成、结构、相平衡和生成条件,研究主题是工业条件下水合物的预报和清除、水合物生成阻化剂的研究和应用。
进入60年代后,世界各地科学家对气水合物的类型和物化性质、自然赋存和成藏条件、资源评8断块油气田2005年3月 F AULT2BLOCK O I L&G AS F I ELD 第12卷第2期3收稿日期 2004-09-06第一作者简介 张文亮,1975年生,工程师,1996年毕业于西安石油学院石油工程系,现为西南石油学院油气田开发专业博士研究生,地址(457001):河南省濮阳市,电话:(0393)4819009。
价、勘探开发手段以及气水合物与全球变化和海洋地质灾害的关系等进行了广泛的研究。
21111 20世纪70年代以前的研究20世纪60年代初期,前苏联专家提出了一种假设:在地壳的一定热动力条件下(温度为295°K,压力为25MPa)可以形成固态气水合物的天然气藏。
20世纪60年代中期,前苏联在开发北极圈内克拉斯雅尔地区的麦索雅哈气田时,在实践中第一次发现了天然气水合物藏,并于1968年开始了试采。
美国学者直到1971年才提出“天然气水合物体(gas hydrate bodies)”的概念,当时美国科学家正在东海岸深入研究大陆边缘,从地震声纳探测记录中发现了沉积物隆起中反映局部海底地形的地震反射层,即后来被普遍称为“海底模拟反射层(BSR)”,并证实了BSR与天然气水合物有关。
目前BSR已成为推测天然气水合物存在的一个重要标记[1]。
此期的主要成果是:认识到天然气水合物比等体积的游离甲烷气体含有多得多的甲烷(相当于164倍体积的游离甲烷);明确了天然气水合物带之底的地震反射以及反射极性反转和大的垂向反射系数为特征;提出天然气水合物边界与海底滑塌、滑坡之间的可能联系,并在南非西部的大陆斜坡和洋隆首次识别出此类例子。
21112 20世纪80年代的研究进展20世纪80年代开始,随着深海钻探计划(DS DP)和后来的大洋钻探计划(ODP)的相继实施,天然气水合物研究进入全面发展阶段。
开始运用除地震地球物理方法以外的多种测井方法对天然气水合物进行研究,开创了该领域研究的新阶段。
随着大洋钻探计划和海底沉积物取样水合物和含水合物沉积物样品的增多,人们开始引入流体地球化学和同位素地球化学的方法开展天然气水合物的形成标志、赋存特征及成矿气体来源等方面等研究,这使得天然气水合物研究开始进入多学科、多方法的综合发展阶段[3]。
这一阶段的主要成果是:通过同位素地球化学和流体地球化学的研究,查明天然气水合物的成矿气体主要是微生物成因,明确其结构特征取决于气体组成;指出了天然气水合物的稳定性对大气甲烷含量影响的问题;开发出了3种开采天然气水合物的方法(热激化法、减压法和注入抑制剂法),并确证热激化法和减压法二者的结合使用较为经济实用;对全球天然气水合物资源量有了基本统一的估算,相当于(211～410)×1016 m3的甲烷;提出了全球气候变化对海底和极地天然气水合物的不同影响[4]。
21113 20世纪90年代的新进展研究方法上,传统的天然气水合物研究主要借助于地质反射剖面上的异常反射特征,即BSR、空白反射带及反射极性反转的识别来进行。
20世纪90年代以后,在理论研究和找矿研究方面运用了一些新方法和新技术。
包括固态水合物相的热力学测量、水合物的计算表征、地球物理方法、地球化学方法和自生沉积矿物学法。
研究内容上,对天然气水合物的研究仍然集中在资源、环境和全球气候3个方面,但研究深度大大增加[5]。
212 天然气水合物研究现状日本对天然气水合物的研究开发处于领先地位。
1998年,日本国家石油公司与加拿大地质测量局和美国地质测量局合作,在加拿大西北部三角洲进行首次试钻,取得地下1150m永久冻土层天然气水合物砂质岩心。
国家石油公司在北海道附近进行了天然气水合物的勘探和资源储量评价。
目前该公司的目标是在两个地点打试采井, 2010年实现商业性生产。
据日本有关方面估算,在日本海域仅开采水合物可采储量的1/10,可向日本提供100年的天然气供应。
1999年,美国政府制定了《国家甲烷水合物多年研究和开发项目计划》,预期可建立天然气水合物矿床气体资源评价体系、发展商业生产技术,了解和定量评价甲烷水合物在全球碳循环中的作用及其与全球气候变化的相关性,解决水合物工程技术和海底稳定性问题。
加拿大地质测量局在胡安—德富卡洋中脊斜坡区的工作引人注目,水合物评价储量1800×108t石油当量。
在加拿大西北部永久冻土带钻探的麦肯齐河三角洲Mallik2L-38井深1150m 取得的37m岩心保留了天然气水合物层序互层的特征。
印度是继日本之后提出天然气水合物研究计划的第二个国家。
其目的是迅速摸清全国水合物资源的资源量,为经济开采做准备。
俄罗斯自20世纪70年代末以来,先后在黑海、里海、白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟和太平洋9第12卷第2期 张文亮等1天然气水合物研究历程及发展趋势 2005年3月西南部等海域进行海底天然气水合物研究,发现具有工业价值的区域,近期仍在对巴伦支海和鄂霍茨克海的天然气水合物进行研究。
德国于20世纪80年代与印尼等国对西南太平洋的边缘海进行过联合研究,在莽拉威西海发现海底天然气水合物的识别标志。
目前,德国正在筹划大规模的国家研究计划,可能计划与俄罗斯合作研究鄂霍茨克海的海底水合物。
此外,研究天然气水合物的国家还有韩国、挪威和欧洲一些国家,欧洲联盟已拨出专款,研制天然气传感器和专用的水合物取样工具,在北大西洋开展天然气水合物调查,查清资源量。
213 我国天然气水合物研究现状我国在20世纪80年代末开始关注天然气水合物的研究。
2004年4月CODAT A气体水合物工作组中国地区会议暨研讨会在北京召开,讨论了全球式的天然气水合物信息系统的建设和数据共享。
中科院也建立了重要方向性项目“天然气水合物勘探开采模拟研究”平台,为系统地研究天然气水合物奠定了基础。
研究表明,我国的许多海区具有天然气水合物形成的条件,我国东海陆坡、南海北部陆坡、台湾东北和东南海域、冲绳海槽、东沙和南沙海槽等地域均有天然气水合物产出的良好地质条件;此外,初步勘查表明,我国是世界冻土第三大国,尤其是青藏高原是多年生冻土带,可能埋藏着丰富的天然气水合物。
经过我国科学家对我国海域天然气水合物进行研究,主要成果有:①针对天然气水合物的地球物理属性研究认为,水合物成矿带的顶、底面是一个客观存在的物性界面,BSR是其底面的标志。
对BSR发育位置的温压场研究表明:南海海域水合物发育的温压场条件与全球范围内相关海域水合物发育温压场环境具有较好的可比性。
②对天然气水合物沉积学的研究表明,天然气水合物主要分布于在三角洲前缘与浅海接壤处,在浅海与半深海连接处也有少量分布,它们所对应的砂泥岩在25%～50%,说明天然气水合物一般存在于地形转折处的下端、岩性中等偏细的沉积层中。
③在对地质、地球物理以及地球化学综合分析的基础上,根据地震剖面的解释成果,初步圈定了南海海域的有利远景区。
相关的地球化学资料以及高分辨率地震资料研究表明,南海北部具有天然气水合物较为有利的成矿环境。
3 天然气水合物研究发展趋势天然气水合物的开发利用必将对世界及我国能源发展及经济繁荣产生重大影响,同时也对基础研究提出了更高的要求,并为之提供了更广阔的天地。
近年来,天然气水合物的物理化学性质进一步被认识和掌握,研究方法不断发展和更新;水合物生成、分解动力学逐渐被认识、重视和发展;天然气水合物的开发利用受到世界各国的重视。
但要使大规模开采水合物成为可能,还要做大量的基础研究工作。
4 结论与认识虽然目前对天然气水合物的研究已达到一定水平,但仍有以下一些科学问题需要进一步研究:(1)水合物的结构、稳定性、物理化学性质、形成与分解的热动力学规律的进一步认识和掌握,丰富基础数据,建立基本模型。
(2)地层(多孔介质)中水合物的形成与分解性能研究、方法描述,解决开采基础问题及多孔介质中水合物的形成与分解性能和储放气规律及动力学问题研究。
(3)天然气水合物的成藏机理、天然气水合物的开采利用技术研究及水合物对海底地质灾害和全球气候变化的影响。