天然气水合物资源储量与开发
天然气水合物
天然气水合物目前最大的国际合作 项目——Mallik2002
参与国：加拿大、日本、德国、美国、印度 研究： 天然气水合物性质 天然气水合物的开采技术 对全球气侯变化的影响 大陆的稳定性
• 减压开采
• 减压途径主要有两种:
①采用低密度泥浆钻井达到减压目的; ②当天然气水合物层下方存在游离气或其他流体时,通过泵出天然气水 合物层下方的游离气或其他流体来降低天然气水合物层的压力 。
• 特点：
– 不需要连续激发,成本较低,适合大面积开采,尤其适用于存在下伏 游离气层的天然气水合物藏的开采 – 是天然气水合物传统开采方法中最有前景的一种技术。
3. 天然气水合物开采方法
• 化学试剂注入开采法 • 特点：
– 可降低初期能量输入 – 所需的化学试剂费用昂贵 – 对天然气水合物层的作用缓慢 – 还会带来一些环境问题
• 目前对这种方法投入的研究相对较少。
3. 天然气水合物开采方法
• CO2 置换开采法。
• 这种方法首先由日本研究 者提出 • 方法依据——天然气水合 物稳定带的压力条件
3. 天然气水合物开采方法
• 混合方法开采 • 单单采用某一种方法来开采天然气水合物 是不经济的,只有结合不同方法的优点才能 达到对水合物的有效开采。
–例如：将降压法和热开采技术 结合使用 –即先用热激发法分解天然气 水合物,后用降压法提取游离气 体，这样取得的效果可能会更 好一些。
天然气水合物开采
g/cm3之间，除热膨胀和热传导性质外，光谱性质、 力学性质等同冰相似
天然气水合物
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。
天然气水合物的产生与开采
天然气水合物的产生与开采天然气水合物（Natural gas hydrate)，简称天然气水合物，也称冰沸石，是一种在高压、低温条件下形成的天然气沉积物，为天然气与水素键合成分的混合物，通常以颗粒状或其它形态存在于海洋沉积物或极地深层地质中。
天然气水合物的成因是天然气在海洋底层沉积物和极地深层地质中，由于水体在低温高压环境下，形成氢键结合，使天然气分子与水分子形成水合物，形成所谓的天然气水合物。
天然气水合物通常存在于深水海底或者低温高压地区，有些水合物矿床中包含的有机质很高，其中蕴藏的可燃气数量多达全球其他天然气资源总量的数倍，为人类提供了一种巨大的新能源类型。
天然气水合物对人类社会的意义巨大，提供了新的能源来源，天然气水合物在全球应用于较早的国家有日本、韩国等，但其在燃烧时会产生二氧化碳，于是有人提出了是选择安全性高，温室气体排放较少的天然气水合物为新的能源，甚至有人认为天然气水合物是可再生能源。
天然气水合物开采目前在全球尚处于探索阶段，不过这项新能源对世界各国的科学家、工程师以及实验室正在进行着许多尝试。
不同的国家采用了不同的天然气水合物开采方法，如日本研究开发的坑道式和隔断缝隙式；美国和加拿大探讨的地面注射的沸石层，俄罗斯尝试的地面气水合物矿；而中国正在开展利用沉积物层的“4+1”水合物开采技术。
这些开采方法的不同，还需进一步验证其可行性，通常存在着较大的风险和挑战。
天然气水合物的开采面临许多困难和问题：第一是地质勘察和探测，如何准确判断潜在的矿床的位置和含量。
第二是采矿工艺和技术，如何实现高效率、稳定的采矿和萃取。
第三是环境问题，如何在开采过程中保证海洋生态系统和渔民的生产生活。
第四是经济问题，如何在开采中保持盈利和市场竞争力等等。
在开采天然气水合物的过程中，对环境和周围社区的影响需要更多的研究和关注。
虽然天然气水合物是一种很有前途的可再生能源，但我们仍然需要遵循杏仁经营、可持续发展的原则，同时采用更加可持续的生产方式，减少对环境的影响和损害。
天然气水合物
2007年5月1日凌晨，我国在南海北部的首次采样成功， 证实了我国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源，标志着 我国天然气水合物调查研究水平已步入世界先进行列。 已发现的天然气水合物主要存在于世界范围内大部分地区。 大西洋的85%、太平洋的95%、印度洋的96%的地区中含有 天然气水合物,且主要分布于洋底之下200～600米的深度范围。
天然气水合物开发历程
从20世纪60年代苏联发现麦索雅哈气田至今, 天然气水合物的开发思路基本上都是首先考虑如 何使蕴藏在沉积物中的天然气水合物分解,然后再 将天然气采至地面。一般来说,人为地打破天然气 水合物稳定存在的温度压力条件,造成其分解,是 目前开发天然气水合物中甲烷资源的主要方法。 现阶段提出的方法可以归为这么几类：加热法、 降压法、添加化学剂法 、驱替法、综合法等
可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和 30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占 80%～99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣， 污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转 化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。目前，全世界拥 有的常规石油天然气资源，将在40年或50年后逐渐枯竭。而 科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占 海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年， 因而被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。
1.加热法 将火驱法,总之只要能促使温度上升达到水合物分解的方法都可称为热激发法。热开采 技术的主要不足是会造成大量的热损失,效率很低。特别是在永久冻土区,即使利用绝热 管道,永冻层也会降低传递给储层的有效热量。 2.降压法
天然气水合物
天然气水合物开发现状及研究进展天然气水合物（NGH），也称气体水合物，是由天然气与水分子在高压（＞10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质。
因天然气水合物中80%～90%的成分是甲烷，故也称甲烷水合物。
天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以象酒精块一样被点燃，所以，也有人叫它“可燃冰”。
一、天然气水合物的形成条件及分布天然气水合物的形成有三个基本条件，缺一不可。
首先温度不能太高；第二压力要足够大，但不需太大；0℃时，30个大气压以上就可生成；第三，地底要有气源。
天然气水合物受其特殊的性质和形成时所需条件的限制，只分布于特定的地理位置和地质构造单元内。
一般来说，除在高纬度地区出现的与永久冻土带相关的天然气水合物之外，在海底发现的天然气水合物通常存在于水深300～500m以下(由温度决定)，主要附存于陆坡、岛屿和盆地的表层沉积物或沉积岩中，也可以散布于洋底以颗粒状出现。
这些地点的压力和温度条件使天然气水合物的结构保持稳定。
深海钻探发现，天然气水合物以冰状或更多地以水合物胶结的火山灰和细砂产出,其时代为晚中新世—晚上新世。
天然气水合物与火山灰或火山砂共存,暗示了其形成与火山喷发有某种联系。
天然气水合物形成于低温高压条件下,分布限于极地地区,深海地区及深水湖泊中。
在极地地区天然气水合物通常与大陆和大陆架上的永冻沉积物有关；在海洋里，天然气水合物主要分布于外大陆边缘和洋岛的周围，水深超过大约300 m。
天然气水合物的稳定温度为1～21.1℃,分布的最大下限深度不超过海底下2000m[2]。
深海钻探已经表明天然气水合物既可以产于被动大陆边缘,也可产于活动大陆边缘。
但大多数天然气水合物样品来自于活动边缘[2]。
据估计，陆地上20.7%和大洋底90%的地区，具有形成天然气水合物的有利条件。
绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，其资源量是陆地上的100倍以上。
在标准状况下，一单位体积的天然气水合物分解可产生164单位体积的甲烷气体，因而是一种重要的潜在未来资源。
《天然气水合物》课件
3 特点
天然气水合物具有高能 量密度、资源丰富、无 燃烧产物和环境友好等 特点。
天然气水合物的开发与利用
1
开发历程
天然气水合物的开发始于20世纪60年
开发现状
2
代，经历了不断的实验研究和技术突 破。
目前，天然气水合物的商业开发仍处
于初级阶段，但已取得了一些关键进
展。
3
利用前景
天然气水合物可能成为未来能源的重 要替代品，具有广阔的利用前景。
天然气水合物的未来发展
1
发展趋势ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测
天然气水合物的发展前景广阔，将成为能源行业的重要一环。
2
技术难题解决方案
持续的技术研发和创新将帮助解决天然气水合物开发中的技术难题。
3
政策支持分析
政府的政策支持将成为天然气水合物发展的重要推动力。
结束语
1 未来展望
天然气水合物作为一种重要的能源资源，其开发与利用将在未来发挥重要作用。
天然气水合物的应用
能源领域
天然气水合物可作为天然气的替代品，满足 能源需求，并适应未来能源趋势。
其他应用领域
天然气水合物也具有广泛的应用领域，包括 医药、生物学和矿产等领域。
天然气水合物市场前景
1 市场潜力分析
天然气水合物市场潜力巨大，可能在未来成为能源市场的重要组成部分。
2 投资前景分析
天然气水合物的商业开发需要大量的投资，但可能带来可观的经济回报。
2 总结回顾
通过本课件的学习，我们对天然气水合物有了更深入的了解，并认识到其潜力与挑战。
《天然气水合物》PPT课 件
天然气水合物是一种具有巨大能量储备的资源，本课件将介绍其定义、形成 原理和特点，探讨其开发与利用、应用领域以及市场前景，同时分析其风险 与挑战并展望未来发展。
大陆天然气水合物的资源开发与环境研究刍议
刘 玉 山 ， 必 豪 吴
（ 中国地质科学 院矿产资 源研 究所 ， 北京 摘 要 １０ ３ ） ０ ０ ７
天然气 水合 物分为大陆型和海 洋型 两大类 。大陆型 天然气 水合物 矿床 常赋存 于永久冻 土带 ， 如西伯
利亚 ， 加拿大北部 ， 阿拉斯 加。近年来 ， 中国在青 海木里的冻土带 也发现 了天然气水 合物 ， 它们 ４ × １ Ｈ ｍ３ ｔａ ｅ ｏ ｄｙ ｃ ｎｉ ｓｈ ｖ ｔｄｅ ｈ ｕｔｂｅｔｃ ｎ ｌ ｉ ｏ ｔｄｔ ｂ ｂ ｕ １ ｏ ． ） ０ ｈｎ ．Ｎ ｗａ ａｓｓｉ ｔ ｔ ａ ｅｓｕ ｉ ｔ ｅｓｉ ｌ ｅｈ ｏ ｇｅ ｔ ｍｅ ｅ ｓ ｄ ａ ｏ ｓ
ｅ ｔａ ｔｍｅ ｈ ｎ ｒ ｍ ｙ ｒ ｔ ｎ ｐ ｒ ｆｏ ｔｒ ｇ ｏ ｘ ｒ ｃ ｔ ａ ｅ ｆｏ ｈ ｄ ａ ｅ ｉ ｅ ｍａ ｒ ｓ ｅ ｉ ｎ．Ｔｈ ｒ ｒ ｉ ｌ ｈ ｅ ｔ ｏ ｓ ｆ ｒｅ ｐ ｏ ａ ｉｎ，ｉｅ ，ｄ — ｅ ｅ ａ ｅ ｍａ ｎ ｙ ｔ ｒ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｘ ｌ ｒ ｔ ｏ ． ． ｅ
ＬＩ Ｙｕ Ｕ Ｓｈａ ｎ Ｕ Ｈａ ｎ ａ ｄＷ Ｂｉ ｏ
（ｎｔｕｅ ｆ ｎ ｒｌｅｏ ｒ ｓ Ａ Ｓ ｅ ｉ ００ ７ ｈ ａ Ｉｓｔｔ ｏ ｅａ ｒｓｕｃ ，Ｃ Ｇ ，Ｂ ｉｎ １０ ３ ，Ｃ ｉ ） ｉ Ｍｉ ｅ ｊｇ ｎ
天然气水合物
“天然气水合物”可能造成的海上灾害
我国现状
储量丰富:南海北部蕴藏量相当于陆地石油天然气
资源的一半
研究落后国际水平
•1992年：中科院兰州分院，《国外天然气水合 物研究进展》 •2001年：中国地质大学，《海洋地质与可燃冰》 •2002年：国家天然气水合物专项 •2003年：中国天气水合物研讨会 近5年来已在南海等3处发现天然气水合物 预计在2020年进行开采。
三种结构
“I”型：2个512空隙＋6 个51262空隙；8M·46H2O “II”型： 16个512空隙＋8个51264空隙；24M·136H2O “H”型：3个512空隙＋2个435663空隙＋1个51268空隙； 6M·34H2O
形成原因
海洋生物和微生物死后， 海洋生物和微生物死后，尸沉海底 海底水温较低，压力大， 经过细菌分解 海底水温较低，压力大， 成为甲烷、 成为甲烷、乙烷等可燃气体 进入海底的沉积岩，与水结合成可燃冰。 进入海底的沉积岩，与水结合成可燃冰。
世界上可燃冰的总资源量相当于全球已知煤、 世界上可燃冰的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然 气的2倍 气的 倍。 年的需求。 可满足人类 1000 年的需求。 天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、 天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成 藏物化条件优越等特点，被公认为 世纪新型洁净高效能源 世纪新型洁净高效能源。 藏物化条件优越等特点，被公认为21世纪新型洁净高效能源。
物理化学性质
一、天然气水合物存在方式： ①占据大的岩石粒间孔隙；②以球粒状散布于细粒岩石中；③以固 体形式填充在裂缝中④大块固态水合物伴随少量沉积物。 二、气水合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性：
(1)相同的组合状态的变化－流体转化为固体。 (2)均属放热过程，并产生很大的热效应。0℃融冰时需用0.335kJ的热量，0 －20℃分解天然气水合物时每千克水需要500－600kJ的热量。 (3)结冰或形成水合物时水体积均增大，前者增大9％。后者增大26％-32％。 (4)水中溶有盐时，两者相平衡温度降低，只有淡水才能转化为冰或水合物。 (5)冰与气水合物的密度都小于水，含水合物层和冻结层密度都小于同类的 水层。 (6)含冰层与含水合物层的电导率都小于含水层。 (7)合冰层与含水合物层弹性波的传播速度均大于含水层。
天然气水合物
天然气水合物引言天然气水合物（Methane Hydrates），简称NGHs，在过去几十年中备受关注。
天然气水合物是一种特殊的化学物质，它是天然气和水形成的结晶化合物。
它的结构中包含了天然气分子（主要是甲烷）和水分子，形成了固体晶体结构。
天然气水合物存在于寒冷的深海底部和极地地区的沉积物中，被认为是一种巨大的未开发能源资源。
这篇文章将会介绍天然气水合物的形成过程、分布情况、潜在的能源潜力以及对环境和气候的影响。
形成过程天然气水合物的形成需要同时具备压力和温度条件。
在大部分的天然气水合物形成地点，地下水的渗透会将水带到脆弱的沉积物层中。
当水和天然气接触时，由于寒冷的温度和高压力，水和天然气中的甲烷分子会结合成为水合物晶体。
这种过程被称为水合物形成。
天然气水合物形成的主要条件是温度低于零下6摄氏度且压力超过200个大气压。
分布情况天然气水合物广泛分布于全球寒冷的海洋和极地地区。
它们主要存在于深海海底的沉积物中，以及北极地区的冻土和冰川中。
据估计，全球的天然气水合物资源量巨大，可能比现有的天然气储量还要多。
然而，由于水合物存在的极端环境条件和技术挑战，目前还没有进行大规模开采。
潜在的能源潜力天然气水合物被认为是未来能源的候选者之一，因为它们拥有巨大的能源潜力。
根据估计，全球的天然气水合物储量可能远远超过传统天然气储量。
特别是在亚洲地区，天然气水合物被视为减少对进口石油和天然气依赖的一种替代能源。
然而，天然气水合物的开采和利用面临着技术挑战和环境风险。
技术挑战天然气水合物的开采和利用面临着许多技术挑战。
首先，水合物形成的地点通常位于深海或极地等极端环境中，需要克服高压、低温和深水等条件。
其次，水合物本身的物理性质使得开采过程更加困难，因为水合物在外部环境下会分解成天然气和水，导致压力下降和结构不稳定。
此外，无论是开采还是运输天然气水合物，都需要解决海底管道技术和安全问题。
环境风险天然气水合物开采和利用会对环境产生一定的影响和风险。
天然气水合物资源分布及勘探开发进展
藏较浅。在深海 ， 水合物矿藏一般存于海底以下 ｏ～ １ ０ 米 的沉 积层 中， 多数 赋存于 自表层 向下厚 ０ ５ 且
５ ０～ ０ 的沉 积 层 中。列如 在 加 拿 大西 北 Ｍ ｃ— ０ ８０米 ａｋ
ｅｚ 三角洲永冻土带， ｎｉ ｅ 水合物矿藏赋存于 ８０１～ １． １１２３ ０． 米处 ， 天然气 水合物 地层厚 １１ 。 含 １米
摘 要 ： 绍了天然气水 合物的特点 、 介 资源分布和资源量 以及 勘探开发技术进展 ， 分析 了天然气水 合物勘探开 发利用 的风 险 ， 出了开发利用天然气水合物 的建议 。 提 关键词 ： 天然气水合物 资源 勘探开发
１ 概 述
存在 于实验室 ， ９ １ ３年才在 墨西 哥湾大 陆斜坡 发现其 ９ 天然产物 。Ⅱ 型和 Ｈ型水合物 比Ｉ 型水合 物更稳定 。
研工作 。
维普资讯
邵仲妮． 天然气水合物资源分布及勘探 开发 进展
２ 天 然气 水合 物 的资源 分 布及 资源 量
２ １ 天 然气水 合物 的资 源分 布 ．
续表 １ 地 点 中美洲海沟（ 尼加 拉瓜海） 中美洲海沟（ 危地 马拉海） 中美洲海沟 （ 墨西哥海） 圭马斯海盆（ 墨西哥、 加州湾 ） 加利福尼亚海盆伊尔河海盆 Ｃ ｓｅｄａ ａｓａ ｉ海盆 （ 俄勒 冈海 ） Ｃ ｓｅｄ ａｓａｉ ａ海盆 （ 温哥华岛海域） 阿留申海沟东部 （ 阿拉斯加海 ） 阿留申海沟中部 （ 阿拉斯加海 ） 阿留申海盆 （ 白令海 、 俄罗斯海域 ） 白令 海陆坡 （ 白令海 、 阿拉斯加海域 ） 谢 尔绍夫海 山（ 白令海 、 俄罗斯海域 ） 鄂 霍茨克海 （ 幌筵岛 、 俄罗斯海域） 鄂霍茨克海 （ 页岛东ｊ海域） 库 Ｅ 鄂 霍 茨 克 海 （ 走 海 一千 岛 海 盆 西 缘 ） 纲 塔塔路海槽 （ 日本海北部） 日本海东缘 （ 奥尻海山） 日本海东缘 （ 西津轻 海盆 、 奥尻海 盆后
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天然气水合物资源储量与开发天然气水合物是一种新型能源资源。
相对于传统石油和天然气，天然气水合物资源的储量巨大，而且更具环保性。
近几年来，随
着我国对于环保的重视，天然气水合物的开发逐渐成为了一个热
门话题。
本文将会探讨天然气水合物资源储量与开发的相关问题。
一、天然气水合物资源储量
天然气水合物是一种在极寒条件下形成的天然气和水的混合物。
通常情况下，它们会存在于深海海底或者高山冰川下面，是一种
具有很高的压力和低温度的天然气物质。
据专家预测，全球天然
气水合物资源储量非常巨大，有可能会远远超过传统石油和天然气。
据国外数据，全球天然气水合物储量达到了9200万亿立方米，其中日本被认为是天然气水合物资源最富集的国家之一，其储量
超过了我国，约为4000亿立方米。
而我国的天然气水合物储量则
为3500亿立方米，占到了全球总储量的近四分之一。
但是，即使天然气水合物资源储量非常巨大，它们的开采仍然
存在很多的技术难题和经济困难。
因此，天然气水合物的开发进
程非常缓慢，全球范围内的天然气水合物开采量也比较少。
二、天然气水合物的开采技术
天然气水合物的开采技术比较复杂，在整个开采过程中需要应
用到很多的技术手段。
其中，最核心的还是开采和分离这两个过程。
由于天然气水合物存在于非常深的海底或者高山冰川下面，
因此它们的利用和开采必须要使用到一些高新技术。
常见的技术
手段包括分层烧运和化学淤泥处理，还需要应用到大型海洋平台，从而将深层天然气水合物开采到地面。
目前，全球范围内的天然气水合物的开采能力还比较低，但是
几个主要开采国已经在不断加大研发力度，希望在不远的将来实
现天然气水合物的大规模商业开采。
三、我国天然气水合物的开发现状
我国天然气水合物的储量非常丰富，但是价格也比较高，目前
还处于研发和实验阶段。
但是我国仍然在积极推进天然气水合物
的开发工作，主要集中在南海区域的开发。
据国内媒体报道，南
海区域的海底天然气水合物已经逐步取得了成功，目前已经实现
了表面温度下的放气。
同时我国还在积极开展国际合作，通过吸
纳国外的开发技术和理念，从而提升我国对于天然气水合物的开发技术和能力。
总的来说，天然气水合物是一种非常有前途的能源资源，它们可以带来非常显著的经济和环境效益。
但是天然气水合物的开发要面临很多的挑战，需要我们国家加大研发和投入力度，从而实现天然气水合物的商业化开发与应用。