天然氣水合物的研究現狀

摘要天然氣水合物的研究現狀孫艷超(中國石油渤海鉆探工程公司)摘要摘要:天然氣水合物是21世紀最有潛力的非常規能源之一,其蘊藏量十分巨大,在煤、石油的開(kāi)采潛力即將達到極限的情況下,它的開(kāi)發(fā)硏究顯得十分重要。由于它的開(kāi)發(fā)可能帶來(lái)許多不可預測的風(fēng)險,所以前期調查工作更為重要。本文主要從研究現狀、趨勢、存在問(wèn)題幾個(gè)方面概要介紹天然氣水合物。關(guān)鍵詞天然氣水合物;現狀;趨勢;問(wèn)題Abstract: Gas hydrate is one of the most potential unconventional energyreserves in the 21st century, which has enormous potential for mining of coal,its development is very important. Since its development may bring manyunpredictable risks, so the preliminary investigation is more important. Thisarticle research status, trends, there are several aspects on an overview of gashydratesKey words gas hydrates; the status quo; trend; problem概述當今世界能源緊缺已經(jīng)是我們面臨重大問(wèn)題之能源的爭奪是造成國際上局部戰爭的主要原因。所以天然氣水合物作為一種非常規天然氣資源,它的開(kāi)采利用就顯得至關(guān)重要。天然氣水合物的定義:小分子氣體(如甲烷至丁烷,氮,氧,二氧化碳,硫化氡等)與水在適當溫度和壓力下接觸后形成的以甲烷為主(>90%)的籠狀水合物,又叫“可燃冰”或“固體瓦斯”如(圖1)圖1天然氣水合物天然氣水合物是上個(gè)世紀發(fā)現的一種新型后備能源,是目前地球上尚未開(kāi)發(fā)的最大的能源庫。天然氣水合物的蘊藏量巨大,據估算全球的天然氣水合物的儲量約為2×1016m3是剩余天然氣儲量的136倍。世界上天然氣水合物所含的有機碳的總量,相當于全球已知煤、石油和天然氣總量的2倍。而且分布狀況很均勻,幾乎遍布全球的各大洲二、國內外現狀中國煤化工CNMHG摘要從1810年英國Dav在實(shí)驗室首次發(fā)現氣水合物和1888年 Villard人工合成天然氣水合物后,人類(lèi)再沒(méi)有停止過(guò)對它的研究和探索日本對天然氣水合物的研究開(kāi)發(fā)處于領(lǐng)先地位。1998年,日本國家石油公司與加拿大地質(zhì)測量局和美國地質(zhì)測量局合作,在加拿大西北部三角洲進(jìn)行首次試鉆,取得地下1150m永久凍土層天然氣水合物砂質(zhì)巖心。國家石油公司在北海道附近進(jìn)行了天然氣水合物的勘探和資源儲量評價(jià)。1999年美國政府制定了《國家甲烷水合物多年研究和開(kāi)發(fā)項目計劃》,預期可建立天然氣水合物礦床氣體資源評價(jià)體系、發(fā)展商業(yè)生產(chǎn)技術(shù),了解和定量評價(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)和海底穩定性問(wèn)題。此外,研究天然氣水合物的國家還有印度、加拿大、俄羅斯、德國、韓國、挪威和歐洲一些國家,歐洲聯(lián)盟口撥出專(zhuān)款,研制天然氣傳感器和專(zhuān)用的水合物取樣工具,在北大西洋開(kāi)展天然氣水合物調査,查清資源量。我國的許多海區具有天然氣水合物形成的條件,我國東海陸坡、南海北部陸坡、臺灣東北和東南海域、沖繩海槽、東沙和南沙海槽等地域均有天然氣水合物產(chǎn)出的良好地質(zhì)條件;此外,初步勘查表明,我國是世界凍土第三大國,尤其是青藏高原是多年生凍土帶,可能埋藏著(zhù)豐富的天然氣水合物三、主要成果迄今為止,世界上至少有30多個(gè)國家開(kāi)展了對天燃氣水合物的研究工作,取得了一系列的重大進(jìn)展。前已調査發(fā)現并圈定有天然氣水合物的地區主要分布在西太平洋海域的白令海、千島海溝、沖繩海槽、南海海槽、新西蘭北島等地:東太平洋海域的中美海槽、北加利福尼亞一俄勒岡濱外、秘魯海槽;大西洋海域的美國東海岸外布萊克海臺、墨西哥灣、加勒比海、南美東海岸外陸緣、非洲西西海岸海域:印度洋的阿曼海灣:北極的巴倫支海和波弗特海:南極的羅斯海和威德?tīng)柡?以及黑海與里海等。目前這些海域內有88處發(fā)現了天然氣水合物,其中26處巖心見(jiàn)到天然氣水會(huì )物,62處見(jiàn)到有天然氣水合物地震標志的似海底反射(BSR),許多地方見(jiàn)有生物及碳酸鹽結殼標志據專(zhuān)家估算:在全世界的邊緣海、深海槽區及大洋盆地中,目前已發(fā)現的水深3000m以?xún)瘸练e物中天然氣水會(huì )物中甲烷資源量為2.1×101m3?？蓾M(mǎn)足人1000年的需求,其儲量之大,分布面積之廣,是人類(lèi)未來(lái)不可多得的能源。中國煤化工經(jīng)過(guò)我國科學(xué)家對我國海域天然氣水合物進(jìn)行CNMHG(I摘要針對天然氣水合物的地球物理屬性研究認為,水合物成礦帶的頂、底面是個(gè)客觀(guān)存在的物性界面,BSR是其底面的標志。對BSR發(fā)育位置的溫壓場(chǎng)研究表明:南海海域水合物發(fā)育的溫壓場(chǎng)條件與全球范圍內相關(guān)海域水合物發(fā)育溫壓場(chǎng)環(huán)境具有較好的可比性。(2)對天然氣水合物沉積學(xué)的研究表明,天然氣水合物主要分布于在三角洲前緣與淺海接壤處,在淺海與半深海連接處也有少量分布,它們所對應的砂泥巖在25%~50%,說(shuō)明天然氣水合物一般存在于地形轉折處的下端、巖性中等偏細的沉積層中。(3)在對地質(zhì)、地球物理以及地球化學(xué)綜合分析的基礎上,根據地震剖面的解釋成果,初步圈定了南海海域的有利遠景區。相關(guān)的地球化學(xué)資料以及高分辨率地震資料硏究表明,南海北部具有天然氣水合物較為有利的成礦環(huán)境。四、發(fā)展趨勢天然氣水合物的開(kāi)發(fā)利用必將對世界及我國能源、經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響,同時(shí)也對基礎研究提出了更高的要求,并為之提供了更廣闊的天地。近年來(lái),天然氣水合物的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步被認識和掌握。研究方法不斷發(fā)展和更新,水合物生成、分解動(dòng)力學(xué)逐漸被認識、重視和發(fā)展;天然氣水合物的開(kāi)發(fā)利用受到世界各國的重視。但要使大規模開(kāi)采水合物成為可能,還要做大量的基礎研究工作五、存在問(wèn)題雖然目前對天然氣水合物的研究已達到一定水平,但仍有以下一些科學(xué)問(wèn)題需要進(jìn)一步研究:(1)水合物的結構、穩定性、物理化學(xué)性質(zhì)、形成與分解的熱動(dòng)力學(xué)規律的進(jìn)一步認識和掌握(2)地層(多孔介質(zhì))中水合物的形成與分解性能研究(3)天然氣水合物的成藏機理及水合物對海底地質(zhì)災害和全球氣候變化的影響。(4)水合物地質(zhì)學(xué)、礦藏分布與資源量計算水合物地球化學(xué)與地球物理調查,找礦標志六、結論雖然天然氣水合物的研究已有半個(gè)世紀,但是相比較化石能源,它的研究才剛剛開(kāi)始。目前,全球只有少數地區有天然氣水合物的開(kāi)采,在石油即將面臨枯竭的前提下,各個(gè)國家加大對天然氣水合物的研究也將是必然的趨勢。天然氣水合物是一種潛在替代能源,但中國煤化工開(kāi)CNMHG摘要采技術(shù)方法得當,它就會(huì )成為人類(lèi)“后石油時(shí)代”的重要替代能源;開(kāi)采技術(shù)方法不得當,它就會(huì )成為引發(fā)人類(lèi)生存環(huán)境的殺手。為了減少開(kāi)發(fā)可能帶來(lái)的潛在風(fēng)險,前期的研究工作必不可少。作者簡(jiǎn)介:孫艷超,1984年12月2日,男,漢族,2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)獲學(xué)士學(xué)位,技術(shù)員,在職研究生,主要從事井下力學(xué)與控制工程方面的研究中國煤化工CNMHG