南海北部二氧化碳对天然气水合物形成与分布的影响
第３５卷第６期 ２０１３年１１月 石 油 寥 劈 沾 屡 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＧＥＯＬｏＧＹ＆ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ Ｖ０１．３５．Ｎｏ．６ Ｎｏｖ．，２０１３
文章编号：１００１—６１１２（２０１３）０６－０６３４－０６
南海北部二氧化碳对 ｄｏｉ：１０．１１７８１／ｓｙｓｙｄｚ２０１３Ｏ６６３４
天然气水合物形成与分布的影响
金晓辉 ，林 青 ，傅 宁 ，黄 霞 ，祝有海
（１．中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究，北京１０００８３； ２．中海油研究总院，北京 １０００２７；３．中国地质科学院矿产资源研究所，北京 １０００７３）
摘要：南海北部天然气富含ＣＯ 等非烃气体，非烃气体对于水合物既有建设性，也有破坏性。含ＣＯ 的天然气向上运移渗漏到 浅层，条件适当时，ＣＯ２可作为碳源，被还原成ＣＨ４，在浅层形成水合物成藏。选取南海北部的几组不同ＣＯ２、Ｎ２含量的气体组分 进行的实验表明，含ＣＯ，的天然气形成水合物的温度比纯甲烷水合物要高，致使水合物的赋存深度增加，从而拓展了水合物稳定 带的厚度。高含ＣＯ，的天然气藏发生强渗漏并运移至上覆甲烷水合物层时，ＣＯ，可能会置换甲烷水合物中的甲烷，使原有的水 合物矿藏遭受破坏或甲烷饱和度下降。 关键词：ＣＯ，微生物成因气；碳源；天然气水合物稳定带；ＣＯ，置换甲烷；南海北部 中图分类号：ＴＥ１３２．２ 文献标识码：Ａ
Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＣＯ２ ｏｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ
ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅ ｉｎ ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｓｅａ
Ｊｉｎ Ｘｉａｏｈｕｉ ，Ｌｉｎ Ｑｉｎｇ ，Ｆｕ Ｎｉｎｇ ，Ｈｕａｎｇ Ｘｉａ ，Ｚｈｕ Ｙｏｕｈａｉ
（１．ＳＩＮＯＰＥＣ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ＆Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｒ￣ｅａｍｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｏｉｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２７，Ｃｈｉｎａ；３．１ｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＭｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｅｅｓ，＆ １０００７３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｓｅａ，ｎｏｎ‘ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｇａｓｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＣＯ２ ａｒｅ ａｂｕｎｄａｎｔ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｂｏｔｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｆｏｒ ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ＣＯ２ ｌｅａｋ ｕｐｗａｒｄ ｔｏ ｓｈａｌｌｏｗ ｆｏｒ— ｍａｔｉｏｎｓ，ＣＯ２ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏ ＣＨ４ ａｓ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｕｎｄｅｒ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｆｏｒｍｉｎｇ ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅｓ ｗｉｔｈｉｎ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｇａｓ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＣＯ２ ａｎｄ Ｎ２ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２一ｂｅａｒｉｎｇ ｇａｓｅｓ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＣＨ４－ｂｅａｒｉｎｇ ｇａｓｅｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｄｅｅｐｅｒ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｅｓ ａｎｄ ｂｉｇｇｅｒ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｅ ｓｔａｌｅ ｚｏｎｅｓ．Ｉｆ ｓｔｒｏｎｇ ｓｅｅｐａｇｅ ｈａｐｐｅｎｅｄ，ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ＣＯ２ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｏｕｌｄ ｍｉｇｒａｔｅ ｕｐｗａｒｄ ｔｏ ＣＨ４ ｈｙｄｒａｔｅ ｚｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｅｅｐ ｆａｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＣＨ４ ｂｙ ＣＯ２ ｗｉｌｌ ｓｔａｒｔ．Ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｄａｍａｇｅｄ ｏｒ ｔｈｅ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＨ４ ｗｉｌｌ ｄｅｃｌｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＯ２ ｂｉｏｇｅｎｉｃ ｏｒｉｇｉｎ ｇａｓ；ｃａｒｂｏｎ ｒｅｓｏｕｒｃｅ；ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅ ｓｔａｂｌｅ ｚｏｎｅ；ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ＣＨ４ ｂｙ ＣＯ２； ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｓｅａ
天然气水合物是在一定的温压条件下，由水和 天然气组成．甲烷气体含量超过９０％以上的固态 物质称为甲烷水合物。甲烷水合物广泛分布于大 陆边缘陆坡区海底和永久冻土带，是一极具前景的 洁净替代能源。研究表明我国南海北部是天然气 水合物有利分布区［１－１４］。２００７年在南海神狐海域
成功取得含天然气水合物的沉积物样品．证实了我 国南海北部是天然气水合物发育的理想场所。除 温度、压力外，气体组成对天然气水合物形成和分 布也有着重要影响［１５－２０］。我国南海北部含油气盆
地的非烃气体非常丰富，琼东南盆地及白云凹陷气 烟囱构造显示南海北部海底构造仍很活跃，存在气 体渗漏。本文重点探讨南海北部ＣＯ，对天然气水 合物以及水合物矿藏形成的影响。
１ ＣＯ，含量与分布
南海北部天然气普遍含有ｃ０，等非烃气体。不同
盆地、不同构造ＣＯ，的含量变化较大，从低于１％到
收稿日期：２０１３－０１－０６；修订日期：２０１３－１０－１０。 作者简介：金晓辉（１９６４一），男，教授级高级工程师，从事石油地质研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｘｈ．ｓｙｋｙ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｎ。 通讯作者：林青（１９７２～），男，高级工程师，从事石油地球化学研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｑｉｎｇｌ＠ｃｎｏｏｃ．ｃｏｍ．ｃａ。 基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２００９ＣＢ２１９５０１）部分研究成果资助。
第６期 金晓辉，等．南海北部二氧化碳对天然气水合物形成与分布的影响 ・６３５・
２００ １８０ １６０ １４０ １２０
８０ ６０ ４０ ２Ｏ ０ １５～６ｏ ６０～９０ 天然气中ｃＯ 的含量，％
图１ 南海北部不同ｃ０：含量天然气频数分布 Ｆｉｇ．１ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｏｆ ｇａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＣＯ２ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｓｅａ ｌＯ０
８０
６０ 上Ⅱ 唾
２Ｏ
０
９９％不等。戴金星 Ｉｊ认为ＣＯ，含量大于９０％为 ＣＯ 气藏；ＣＯ，含量介于６０％～９０％之间为亚ＣＯ
气藏；ＣＯ，含量介于１５％～６０％为高含ＣＯ，气藏； ＣＯ，含量小于１５％为含ＣＯ，气藏。对莺琼盆地和
珠江口盆地３０６个天然气样品的ＣＯ，含量与分布 进行了统计分析，除１９７个（约占６５％）天然气样品 ＣＯ，含量小于ｌ５％外，高含ＣＯ，气藏、亚ＣＯ，气藏
和ＣＯ，气藏占３５％（图１）。另外，从各类ＣＯ，气藏 分布来看，ＣＯ，含量与构造位置具有一定的内在关
系（表１）。ＣＯ，气藏和亚ＣＯ，气藏主要分布于凸起 或隆起上；而含ＣＯ，气藏主要分布于凹陷内含油气 构造，如Ｌ３—１，ＣＯ，含量为２．０％～３．５％之间；高含
ＣＯ，气藏在凹陷和凸起上都有分布。 对于南海北部ＣＯ，的成因。国内已有大量的
文献报道．琼东南盆地东部和珠江口盆地高丰度的 ＣＯ，主要受控于幔源型火山活动．与沟通基底的深
大断裂有关［２ 。现今南海北部海底构造活动仍
很活跃，气烟囱构造表明仍有气体渗漏，从深部向 上运移［３３－３５］。在南海北部陡坡发现了冷泉碳酸盐
结核也证实了海底仍存在天然气渗漏［３ 。
２ ＣＯ 对甲烷水合物矿藏的影响
２．１ ＣＯ 为甲烷水合物中ＣＩ－Ｉ 的潜在碳源
Ｋｖｅｎｏｌｄｅｎ［３’］统计了世界各地天然气水合物样
品，认为目前世界海域发现的天然气水合物甲烷气 绝大多数为有机成因（包括微生物成因、热成因及
二者的混合成因）．其中微生物成因的水合物又占 绝大多数，ＣＨ 含量占烃类的９９％以上，ＣＨ 碳同
位素组成范围介于一５７％。—一７３％。之间。微生物成 因ＣＨ 主要由ＣＯ 还原以及醋酸根发酵２种作
用，海洋环境中，ＣＨ 母质菌蚀有机质产生甲烷的 新陈代谢机制以ＣＯ，的还原作用为主，在湖泊等 淡水环境下则以醋酸盐类的发酵作用为主。海洋 环境中，以ＣＯ，的还原作用为主『３引。微生物作用
将ＣＯ２还原成ＣＨ４（４Ｈ２＋ＣＯ２ ＣＨ４＋２Ｈ２０）。从
微生物成因甲烷来看，ＣＯ，是生成ＣＨ 的主要碳
源。海底浅层沉积物中有机质丰度决定着ＣＯ，和
溶解Ｈ，，从而制约着甲烷的生成量。Ｗａｓｅｄａ认为
要形成甲烷水合物，沉积物中有机碳含量必须在
０．５％以上 。从南海大洋钻探１ １４８站位沉积物
有机质丰度来看（图２），从渐新统至中新统（０～
９００ ｍ），沉积物 （ＴＯＣ）介于０．２％一０．８％之间，中
新统和上新统样品大都小于０．２％。统计了珠江口
盆地浅层（小于１ ３００ ｍ）２７５个样品的ＴＯＣ值，发
现Ｗ（ＴＯＣ）介于０．０３％～２．９％之间，平均值为
０．４９２％。由此看来，南海北部凹陷浅层沉积物有机
质丰度较低，但南海北部ＣＯ，气却十分丰富。
２０１１年在珠江口盆地新钻的一口井ＣＯ，含量较
高．该井水深超过１ ０００ ｍ．说明ＣＯ，在深水陆坡
也有分布。
ＣＯ 被产甲烷菌利用还原生成ＣＨ ，用ＣＯ 与
Ｈ 或ＨＣＯ：与Ｈ 反应可转化为ＣＨ ，已被生物模
拟实验证实 ］。也就是说，如果电子供体，也就是
能量来源Ｈ，存在，作为底物的ＣＯ，，不管是有机成
因的，还是无机成因的。都可以被微生物利用还原
成ＣＨ 。狄永军等［４１］观察到大洋天然气水合物的
分布与近代火山空间分布具有高度的一致性，认为 甲烷的底物可能主要来自洋底火山喷发带来的 ＣＯ，，ＣＯ，溶解于水体中，在海底硫酸盐亏损带的
还原条件下，由产甲烷菌还原ＣＯ 形成ＣＨ 。 Ｐａｕｌｌ等［４２］对布莱克海台水合物中ＣＨ 、ＣＯ 气体
同位素组成进行了研究，根据ＣＨ 和ＣＯ：的６ＢＣ
随深度的变化以及模拟计算．认为有深部向上迁移 的ＣＯ 被还原成ＣＨ 。黄保家等对莺歌海盆地 Ｌ２２一Ａ、Ｌ２８一Ａ和Ｄ卜Ａ气田生物气进行了分析研
究， ¨ＣｃＨ４介于一５０．３％ｏ—一６５．５７％ ， ＤｃＨ４介于
一１０８．５‰—一１７２．１‰之间．甲烷为ＣＯ，还原成
因＿４ 。对于沉积物中ＴＯＣ含量低的地区，含ＣＯ，
气藏如果渗漏、向上运移，在适宜的条件下，ＣＯ，可 能会经由微生物作用，还原生成ＣＨ ，从而形成甲 烷天然气水合物。因此，从某种程度上来说，南海
北部天然气藏中的ＣＯ，可以为微生物成因甲烷水 合物提供碳源。
２．２ ＣＯ，等非烃气体对天然气水合物分布及稳定 带的影响
天然气水合物是由水和天然气（主要是ＣＨ ）
组成的固态物质 水分子按昭笼犁刚件结构排列
南海沉积物天然气水合物饱和度与电阻率的关系
第３４卷第３期 ２０１３年５月 石 油 学 报 ＡＣＴＡ ＰＥＴＲＯＬＥＩ ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．３ Ｍａｖ ２０１３
文章编号：０２５３—２６９７（２０１３）０３—０５０７—０６ ＤＯＩ：１０．７６２３／ｓｙｘｂ２０１３０３０１２
南海沉积物天然气水合物饱和度与电阻率的关系
陈玉凤 李栋梁 梁德青 周雪冰 吴能友
（１中国科学院广卅ｌ能源研究所中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室 广东广卅ｌ ５１（）６４（）； ２．中国科学院大学北京 １０００４９）
摘要：在天然气水合物勘探中，阿尔奇公式是由电阻率测井数据估算沉积层含水合物饱和度的基本公式，是对含油（气）岩心进行实 验总结出的规律。但是对于水合物填充于多孔介质孔隙的沉积物，其电阻率与沉积物的物性以及水合物在孔隙的微观分布状态有 关，可能存在一定的非阿尔奇现象，因此采用电阻率估算饱和度需要进行一定的校正。采用交流电桥法测量了３．５％盐水饱和的南 海沉积物以及水合物在水饱和的沉积物中形成过程中的电阻率数据。水合物形成过程中其电阻率随着含水合物饱和度的增大而 增大，尤其在低水合物饱和度（ｓ ＜２２％），其电阻率随着水合物的生成异常增大，含水合物沉积物的电阻率由水饱和的１．６６７Ｑ‘ｍ 增大到含水合物饱和度为４５％的２．６６１ｎ・ｍ。对于含水合物的沉积物，其双对数坐标系的电阻率增大指数和含水饱和度并不是阿尔 奇公式所描述的直线关系，其饱和度指数ｎ不是定值１．９３８６，而随水饱和度Ｓ 的增加而增加。当５４．８％＜Ｓ ＜７８．６％时，ｎ小于 １．９３８ ６；当Ｓ ＞７８．６％时，ｎ大于１．９３８６。 关键词：含水合物饱和度；电阻率；饱和度指数；沉积物；天然气水合物 中图分类号：ＴＥｌ２２．２ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ
ｉｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈ Ｃ：ｈｉｎａ Ｓｅａ
天然气水合物Natural Gas Hydrate
天然气水合物Natural Gas Hydrate
天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。
天然气水合物甲烷含量占80%～99.9%，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。
天然气水合物赋存于水深大于100-250米（两极地区）和大于400-650米（赤道地区）的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态[1] 。
目前，30多个国家和地区已经进行“可燃冰”的研究与调查勘探，最近两年开采试验取得较大进展。我国计划于2015年在中国海域实施天然气水合物的钻探工程，将有力推动中国“可燃冰”勘探与开发的进程。
天然气水合物是指由主体分子（水）和客体分子（甲烷、乙烷等烃类气体，及氮气、二氧化碳等非烃类气体分子）在低温（-10℃~+28℃）、高压（1~9MPa）条件下，通过范德华力相互作用，形成的结晶状笼形固体络合物其中水分子借助氢键形成结晶网格，网格中的孔穴内充满轻烃、重烃或非烃分子。水合物具有极强的储载气体能力，一个单位体积的天然气水合物可储载100~200倍于该体积的气体量。
组成结构
编辑
天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），也称为可燃冰、甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物、“笼形包合物”（Clathrate），分子式为：CH4·nH2O，现已证实分子式为CH4·8H2O。。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”(英译为：Flammable ice）或者“固体瓦斯”和“气冰”。形成天然气水合物有三个基本条件：温度、压力和原材料。
天然气水合物资源评价及开发技术研究
天然气水合物资源评价及开发技术研究
天然气水合物 (Methane Hydrate) 是一种在高压和低温环境下自然形成的亚稳定物质，其主要成分为甲烷和水。由于其丰富的储量和广泛的分布，天然气水合物在全球范围内备受关注。然而，开发利用天然气水合物的技术和风险评估仍然是一个挑战性的研究领域。
一、天然气水合物资源评价
天然气水合物储量极为丰富。据估计，全球天然气水合物储量达到 100,000 亿立方米以上（当量于 10,000 亿吨标煤），其中大概有 35,000 亿立方米可以开采。而我国境内天然气水合物资源储量不仅占了全球的份额，而且以南海为中心，还处在区域集中和高品质分布的优势。
在天然气水合物资源评价中，最为关键的是确定天然气水合物储层是否具有商业开发价值。评价方法可以主要分为实验室评价和现场勘探，具体方法包括储层抽取、样品分析、实验模拟、建模计算等。现场勘探中，钻井是目前最主要的评价方法之一。利用钻井记录解释结合获取的地震资料，结合潜在储层特征，包括钻井测井和地震反演，可以快速获得储层信息，确定探测区域的勘探价值和发展潜力。此外，海底振荡探查法、测井、地震等方法也可以用于天然气水合物资源勘探与评价中。 二、天然气水合物开发技术研究
目前，天然气水合物的常规开采技术主要为钻孔挖掘或热力学法开采。其中，热力学法开采是指利用热力作用来改变天然气水合物的相态，从而使之解离并释放出天然气。目前还存在一些问题，例如储层条件复杂、开采成本高、环境风险大等。
为了解决这些问题，需要研究和开发新的天然气水合物开采技术。其中，最为引人注目的是微生物技术。与常规开采技术相比，微生物技术解决了不需要破坏水合物层结构就能够提高开采效率、降低环境风险、并同时降低能源消耗等问题。微生物技术的原理是通过资源细菌和微型生物的种类去解离天然气水合物，这样不但不会破坏水合物层结构，而且可以获得海水中的微生物能够消耗甲烷，保证了开采过程中的环保性。
天然气水合物
1
天然气水合物矿产
姓 名：张航飞
学 号：20081004218
指导老师：张成、庄新国
2
目 录
第一章 天然气水合物的基本性质
第二章 天然气水合物的成因类型及主控因素
第三章 天然气水合物成藏系统
第四章 天然气水合物的形成机理
第五章 天然气水合物的识别标志
附 录 参考文献
3
第一章 天然气水合物的基本性质
一、天然气水合物的基本性质
天然气水合物是一种由水分子和气体分子组成的似冰状笼形化合物, 其外形如冰晶状, 通常呈白色,它广泛分布于大陆边缘海底沉积物和永久冻土层中.它的分子式可以用M·nH2O 来表示, 式中M表示“客体”分子, n 表示水合系数.
在这种冰状的结晶体中, 甲烷( CH4) 、乙烷( C2H6) 、丙烷( C3H8) 、异丁烷、常态丁烷、氮( N2) 、二氧化碳( CO2) 和硫化氢( H2S) 等“客体”分子充填于水分子结晶骨架结构的孔穴中, 它们在低温高压( 0℃10 MPa) 条件下通过范德华力稳定地相互结合在一起. 由于天然气水合物中通常含有大量的甲烷或其他碳氢气体分子, 因此极易燃烧, 所以有人称之为“可燃冰”. 它在燃烧后几乎不产生任何残渣和废弃物, 是一种非常洁净的能源.
自然界的天然气水合物并非都是白色的, 它还有许多其他的颜色. 如从墨西哥湾海底获取的天然气水合物, 它们呈现绚丽的橙色、黄色, 甚至红色等多种很鲜艳的颜色; 而从大西洋海底Blake Ridge 取得的天然气水合物则呈灰色或蓝色. 赋存于天然气水合物中的一些其他物质( 如油类、细菌和矿物等) 都可能对这些色彩的产生起关键作用 .
天然气水合物按产出环境可以分为海底天然气水合物和极地天然气水合物;
按结构类型可分为4类( 表1, 图1) , 即I 型、Ⅱ型、H 型和一种新型的水合物( 它是由生物分子和水分子生成的) . I 型结构的水合物为立方晶体结构, 其笼状格架中只能容纳一些较小分子的碳氢化合物, 如甲烷( C1) 和乙烷( C2) , 以及一些非碳氢气体, 如N2、CO2 和H2S. I 型结构的水合物是由46 个水分子构成2 个小的十二面体“笼子”以容纳气体分子[ 11] , I 型水合物中的甲烷主要是生物成因气. Ⅱ型结构的水合物为菱形晶体结构, 其笼状格架较大, 不但可以容纳甲烷( C1) 和乙烷( C2) , 而且可以容纳较大的丙烷( C3) 和异丁烷( iC4)
2023年天然气水合物的危害与防止
第 1 页 共 3 页 2023年天然气水合物的危害与防止
，3000字。
引言：天然气水合物是一种在寒冷的海底和固态沉积物中形成的天然气储量。它是一种重要的能源资源，但同时也存在一些潜在的危害。本文将探讨2023年天然气水合物的危害及其防止措施。
第一部分：天然气水合物的危害
1. 环境影响
天然气水合物的开采和利用会对环境造成一定的影响。首先，开采过程会产生大量废水和固体废弃物，其中可能含有有毒物质，对海洋生态系统产生较大的破坏。其次，天然气水合物的燃烧排放会导致大量的二氧化碳和其他温室气体的释放，加剧全球气候变化。
2. 社会经济风险
天然气水合物开发对社会经济有一定的风险。首先，开采过程需要大量的投资和技术支持，对经济来说是一项重大挑战。其次，天然气水合物开采可能引发资源争夺和国际纠纷，导致地缘政治紧张。此外，天然气水合物的价格波动性较大，可能会对能源市场产生一定的冲击。
第二部分：防止天然气水合物的危害的措施
1. 环境保护 第 2 页 共 3 页 为了减少天然气水合物开采对环境的影响，应采取一系列有效的环境保护措施。首先，需要制定合理的环境监测和评估标准，确保开采过程中的废水和废弃物处理符合环保要求。其次，应加强对海洋生态系统的保护和恢复，限制开采活动对生态系统的破坏。此外，还需要促进清洁能源的使用，减少对天然气水合物的依赖。
2. 技术创新
技术创新是减少天然气水合物开采对环境和社会的危害的关键。一方面，应加大对水合物开采和利用技术的研发投入，提高开采效率和环境友好性。例如，发展高效的水合物开采装备，减少废水和废弃物的排放。另一方面，应积极推动清洁能源技术的发展，提高可再生能源的利用率，减少对天然气水合物的需求。
3. 国际合作
由于天然气水合物的开采往往涉及跨国合作和资源争夺，国际合作是减少其危害的重要手段。各国应加强合作，共享技术和经验，制定统一的标准和规范，共同应对天然气水合物开采中的环境和社会问题。同时，应通过外交谈判和国际法律保护，避免因天然气水合物资源而引发的地缘政治冲突。
天然气水合物的研究现状与开发前景
天然气水合物的研究现状与开发前景
天然气水合物是一种重要的天然气资源，具有高能量密度和环保特性，是未来能源发展的重要方向之一。目前，全世界普遍关注天然气水合物的研究与开发，离开了天然气水合物的开发，未来的能源供给将面临巨大的风险。
天然气水合物是一种化学物质，在超低温和高压的环境下，天然气分子与水分子形成了稳定的结晶体，形成了天然气水合物。天然气水合物是一种混合物，含有约90%的甲烷和其他的烷烃和少量的氮气和二氧化碳等气体。
目前，全球的天然气水合物资源储量估计为1.3×10¹⁶ m³，相当于常规天然气资源储量的数倍，其中海洋天然气水合物资源占主要部分，可能存在于全球各大洋的海洋沉积物中。而除了海洋天然气水合物外，陆地上也存在天然气水合物，如中国黑龙江省松花江地区的恒山东、华阳等，逾350个天然气水合物钻井点。
天然气水合物的开采利用并不容易，需要克服很多技术难题。但近年来，全球的天然气水合物研究成果大幅增加，相关技术也得到了极大的发展。目前，国内外都对天然气水合物的研究开展了大量的工作，积累了大量的经验和数据。以下是天然气水合物的研究现状与开发前景分析：
一、天然气水合物的研究现状
1.开采技术的研究
目前，开采利用天然气水合物的主要技术包括采出法、渗滤法、溶解提取法、熔化提取法、热水蒸汽驱替法、水力喷射法、微生物转化法等，同时，水平井、多相流、气水分离等技术也是研究重点。
2.天然气水合物的开发实验
国内外的研究机构通过实验室和大规模开发试验对天然气水合物开发和操作进行了验证。目前，日本在深海天然气水合物的研究和开发技术方面处于世界领先，但由于技术难度和安全性等问题，目前全球尚无商业化建设。国内目前正在进行陆地天然气水合物勘探，储量巨大，但开发技术尚不成熟。
3.天然气水合物的数值模拟
通过数值模拟，可以更好地了解天然气水合物的特性、分布规律和开采模式等。目前，国内外已经开展了许多天然气水合物数值模拟研究，但模拟结果存在不确定性，需要结合实验和现场数据进行校准。
全球气候变暖与海洋资源的相互作用课程论文
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海洋资源与全球气候变暖相互作用
xxx
摘要：近年来，全球气候变暖越来越受到国际社会的重视，由于全球气候变化与人类的生存发展息息相关，全球气候变暖也因此成为全人类共同关注的焦点之一。由于海洋与气候变化密切相关，海洋资源会受到全球气候变暖的影响，海洋资源开采又会对全球气候变暖产生一定的影响。
关键词：海洋矿物资源、海洋生物资源、全球气候变暖。
引言：海洋资源是指海洋中的生产资料和生活资料的天然来源。海洋资源包括海洋矿物资源、海水化学资源、海洋生物(水产)资源和海洋动力资源等四项。海洋资源的开采离不开对气候环境的影响，对全球气候变暖有着显著的影响；同时全球气候变化暖又影响着海底资源的存在、再生。
海洋矿物资源与全球气候变暖
海洋矿物资源人们已经发现的有以下六大类：石油、天然气；煤、铁等固体矿产；海滨砂矿；多金属结核和富钴锰结壳；热液矿藏；“可燃冰”。
海洋矿物能源燃烧活动会排放二氧化碳。在海洋矿物能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低；人类近一个世纪以来大量使用陆地、海洋、矿物燃料（如煤、石油等）、放出大量的二氧化碳等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，还包括看不见摸不着的电磁污染，导致“温室效应”，导致全球气候变暖。现如今，随着人类对海洋资源的不断开发利用，在海洋资源中又产生了新的对全球气候变暖有较大影响的海洋矿物资源——天然气。
天然气水合物又称“可燃冰”，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。其资源密度高，全球分布广泛，具有极高的资源价值，因而成为油气工业界长期研究热点。据估计，全球可燃冰的储量是现有石油天然气储量的两倍。在上世纪日本、前苏联、美国均已发现大面积的可燃冰分布区。中国也在南海和东海发现了可燃冰。据测算，仅中国南海的可燃冰资源量就达700亿吨油当量，约相当于中国陆上油气资源量总数的1/2。在世界油气资源逐渐枯竭的情况下，可燃冰的发现又为人类带来新的希望。
河南省初中地理八年级上第三章中国的自然资源知识点归纳总结(精华版)
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河南省初中地理八年级上第三章中国的自然资源知识点归纳总结(精华版)
选择题
1、根据下图提供的信息，下列说法正确的是（ ）
A．南方地多水少
B．北方地多水少
C．南方地少水少
D．北方地少水多
答案：B
根据图示，径流量反映地方水资源多少，所以我国南方水多，北方水少；耕地图反映我国北方耕地面积大于南方耕地面积，所以南方水多地少，北方地多水少，B正确，ACD错误；故选B。
2、我国山区面积广大，下列关于如何实现山区社会、经济和生态可持续发展的叙述，错误的是（ ）
A．山区风景秀丽，开发生态旅游
B．砍伐与抚育更新相结合，大力发展林业
C．大力发展木材加工业，以满足市场需要
D．山区急流水能丰富，积极建设小水电站
答案：C
由于我国山区面积大，有天然的旅游景点，可以发展生态旅游，A正确，但不符合题意；砍伐与抚育更新相结合，大力发展林业，符合生态可持续发展理念，B正确，但不符合题意；大力发展木材加工业，会造成对森林的2
滥砍滥伐，破坏生态的平衡，C符合题意；山区地形起伏大，水流落差大，因此水能丰富，利于修建水电站，D正确，但不符合题意；故选C。
3、我国水资源的分布表现为时空分配不均，其中时间分配不均匀表现为（ ）
A．夏秋少，冬春多B．夏秋多，冬春少
C．春夏多，秋冬少D．春夏少，秋冬多
答案：B
我国水资源的分布表现为时空分配不均，我国水资源在时间上的分布特点是夏秋多，冬春少，年际变化大，故答案选B。
4、我国把“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”作为一项基本国策，主要原因是（ ）
A．土地资源多种多样B．土地资源不可再生
C．土地资源分布不均D．人口多、耕地少，土地利用不合理
答案：D
我国是一个土地资源总量丰富，但人均占有量十分少的国家，加上土地利用过程中存在不合理、浪费、乱占耕地等现象，导致我国的土地资源形势十分严峻，于是我国把“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”作为一项基本国策，故选D。
天然气水合物的形成条件及成因分析
图1天然气水合物晶体结构模型Figure1Crystalstructuremodelofnaturalgashydrate天然气水合物是以CH4为主，含少量CO2、H2S
的气态烃类物质充填或被束缚在笼状水分子结构
中形成的冰晶化合物。在一个烃类气体分子的周围
包围着多个水分子，水分子通过氢键紧密缔合成三
维网状，将烃类气体分子纳入网状，体中形成水合
甲烷，其晶体结构模型如图1。这些水合甲烷象淡灰
色的冰球，可以象酒精块或蜡烛一样燃烧，故称为
“可燃冰”,其密度为0.905～0.91g/cm3，化学式为CH4·nH2O，只要把结构中的“水”去掉，就是一种理
想的燃料。
从能源的角度看，天然气水合物可视为高度压
缩的天然气。理论上讲，1m3的天然气水合物在标准
大气压下（0.101MPa）可以释放出164m3的天然气和0.8m3的水，其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右，且燃烧几乎不产生有害污染物，是一种新型的
清洁环保能源，是公认的地球上尚未开发的、巨大
的能源宝库。
世界天然气水合物储量约为2×1016m3，相当于
地球上所有开采石油、天然气和煤的总量的2倍，
约为剩余天然气储量（156×1012m3）的128倍。海底
作者简介：蒋向明（1964—），男，教授级高级工程师，1986年毕业于湘潭矿业学院，中国矿业大学工程硕士。责任编辑：
樊小舟天然气水合物的形成条件及成因分析
蒋向明
（中国煤炭地质总局水文地质局，河北邯郸056004）
摘要：从天然气水合物的晶体结构模型出发，说明了其组成成分及结构特征。通过对温度—压力平衡条件的差异性分析，揭示了天然气水合物形成的基本条件，对其赋存类型及成因进行了分类，对我国及全球天然气水合物分布情况进行了说明，并以青海木里煤田为例，对天然气水合物的形成条件和成因进行了详细的论述，认为：变质作用及煤化作用使煤田内丰富的煤炭资源不断产生煤层气,当煤层气沿断层破碎带及裂隙运移至含水岩层或含水裂隙时,在温度和压力的作用下遇水形成天然气水合物。强调在开发利用天然气水合物时，必须考虑水资源的保护和综合利用。关键词：天然气水合物；分布特征；形成条件；存在类型；成因分析；木里煤田中图分类号：P618.130.1文献标识码：A
21世纪新能源-可燃冰
《能源与环境》
课程报告
题 目： 21世纪新能源-可燃冰
学 号： 201148250107203
姓 名： 胡兆鑫
提交日期： 2012-06-01
课程名称： 能源与环境 学号： 201148250107203 姓名： 胡兆鑫 成绩：
21世纪新能源-可燃冰
摘 要：可燃冰又称天然气水合物，在低温、高压条件下形成，是近些年来世界各国相继发现的一大新型能源，因其优越的燃烧性能和清洁燃烧产物，有可能成为21世纪的新能源。目前多个国家已进行了研究、勘探和试开发。我国也将其纳入重大项目，并已获得样品。本文阐述了可燃冰形成和发现过程，并分析总结目前国内外对可燃冰的研究现状，在此基础上分析了可燃冰的应用对环境产生的利与弊，说明对可燃冰的研究开发对未来能源储备具有重要意义。
关键词：可燃冰；天然气水合物；研究开发现状；开发前景
0 引言
在煤炭、石油、天然气等传统能源储量有限的情况下，世界各国的科学家正努力寻找清洁高效的新型能源，以取代日益枯竭的传统能源。此时，一种俗称“可燃冰”的“冰块”，正以其独特的优势，进入科学家的视野，并有可能一举成为21世纪的新能源。
可燃冰又叫做 “天然气水合物”也称作气体水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas
Hydrate），是分布于深海沉积物中，它是由天然气与水在高压（大于100atm，或大于10MPa）和低温（0~10℃）条件下合成的一种固态类冰状结晶物质，因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“固体瓦斯”或者“气冰”。因形成天然气水合物的主要气体为甲烷，所以可燃冰又称为固态甲烷[1]。可燃冰具有很强的浓缩(吸附)气体的能力,是其他非常规气源岩（如煤层、黑色页岩）能量密度的10倍,是常规天然气能量密度的2~5倍。可燃冰的燃烧值高，清洁无污染，燃烧后几乎不产生任何废弃物，SO2产生量比燃烧原油或煤低两个数量级。可燃冰是近20年来在海洋和冻土带发现的新型洁净优质能源，已引起了各国政府和能源专家的广泛关注[2,3]。