天然氣水合物 _可燃冰

1、天然氣水合物 可燃冰制作：楊林制作：楊林可燃冰定義：天然氣水合物（天然氣水合物（Natural Gas Hydrate，簡稱，簡稱Gas Hydrate）是分）是分布于深海布于深海沉積物沉積物中，由中，由天然氣天然氣與與水水在高壓低溫條件下形成的類冰在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。因其外觀象冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被狀的結(jié)晶物質(zhì)。因其外觀象冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被稱作稱作“可燃冰可燃冰”或者或者“固體瓦斯固體瓦斯”和和“氣冰氣冰”。它是在一定條件。它是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、Hp值等）下由水值等）下由水

2、和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時(shí)組成的類冰的、非化學(xué)計(jì)和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時(shí)組成的類冰的、非化學(xué)計(jì)量的、籠形結(jié)晶化合物。它可用量的、籠形結(jié)晶化合物。它可用MnH2O來表示，來表示，M代表水合物中代表水合物中的氣體分子，的氣體分子，n為水合指數(shù)（也就是水分子數(shù)）。組成為水合指數(shù)（也就是水分子數(shù)）。組成天然氣天然氣的成的成分如分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成單種或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要?dú)獾瓤尚纬蓡畏N或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要?dú)怏w為體為甲烷甲烷，對(duì)甲烷分子含量超過，對(duì)甲烷分子含量超過99的天

3、然氣水合物通常稱為的天然氣水合物通常稱為甲甲烷水合物烷水合物可燃冰燃燒可燃冰燃燒方程式方程式 CH48 H2O + 2 O2 = CO2 + 10 H2O（反應(yīng)條件為（反應(yīng)條件為“點(diǎn)點(diǎn)燃燃”） 分布地區(qū)分布地區(qū) ：能源危機(jī)能源危機(jī)讓人們憂心忡忡，而可燃冰就像是上天賜予人類讓人們憂心忡忡，而可燃冰就像是上天賜予人類的珍寶，它年復(fù)一年地積累，形成延伸數(shù)千乃至數(shù)萬里的的珍寶，它年復(fù)一年地積累，形成延伸數(shù)千乃至數(shù)萬里的礦床。僅僅是現(xiàn)在探明的可燃冰儲(chǔ)量，就比全世界煤炭、礦床。僅僅是現(xiàn)在探明的可燃冰儲(chǔ)量，就比全世界煤炭、石油和天然氣加起來的儲(chǔ)量還要多幾倍。石油和天然氣加起來的儲(chǔ)量還要多幾倍。 科學(xué)家科學(xué)家

4、的評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，僅僅在海底區(qū)域，可燃冰的分布面積就達(dá)結(jié)果表明，僅僅在海底區(qū)域，可燃冰的分布面積就達(dá)4000萬平方公里，占地球海洋總面積的萬平方公里，占地球海洋總面積的14。目前，世。目前，世界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)多達(dá)界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)多達(dá)116處，其礦層之厚、規(guī)處，其礦層之厚、規(guī)模之大，是常規(guī)天然氣田無法相比的?？茖W(xué)家估計(jì)，海底模之大，是常規(guī)天然氣田無法相比的?？茖W(xué)家估計(jì)，海底可燃冰的儲(chǔ)量至少夠人類使用可燃冰的儲(chǔ)量至少夠人類使用1000年。年。 世界上海底天然氣水合物已發(fā)現(xiàn)的主要分布區(qū)是大西洋海世界上海底天然氣水合物已發(fā)現(xiàn)的主要分布區(qū)是大西洋海域的墨西哥灣域的墨西哥灣 、加勒比海

5、、南美東部陸緣、非洲西部陸、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國東海岸外的布萊克海臺(tái)等，西太平洋海域的白令緣和美國東海岸外的布萊克海臺(tái)等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國海海、鄂霍茨克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國海槽、日本南海海槽、蘇拉威西海和新西蘭北部海域等，東槽、日本南海海槽、蘇拉威西海和新西蘭北部海域等，東太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亞濱外和秘魯海槽等，太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亞濱外和秘魯海槽等，印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴倫支海和波弗特海，以及大陸內(nèi)的黑海

6、與里海等。倫支海和波弗特海，以及大陸內(nèi)的黑海與里海等。因此，從因此，從20 世紀(jì)世紀(jì)80 年代開始，美、英、德、加、日等發(fā)年代開始，美、英、德、加、日等發(fā)達(dá)國家紛紛投入巨資相繼開展了本土和國際海底天然氣水達(dá)國家紛紛投入巨資相繼開展了本土和國際海底天然氣水合物的調(diào)查研究和評(píng)價(jià)工作，同時(shí)美、日、加、印度等國合物的調(diào)查研究和評(píng)價(jià)工作，同時(shí)美、日、加、印度等國已經(jīng)制定了勘查和開發(fā)天然氣水合物的國家計(jì)劃。特別是已經(jīng)制定了勘查和開發(fā)天然氣水合物的國家計(jì)劃。特別是日本和印度，在勘查和開發(fā)天然氣水合物的能力方面已處日本和印度，在勘查和開發(fā)天然氣水合物的能力方面已處于領(lǐng)先地位于領(lǐng)先地位 中國南海與青藏高原發(fā)現(xiàn)可

7、燃冰中國南海與青藏高原發(fā)現(xiàn)可燃冰 至少有至少有350億噸億噸油當(dāng)量油當(dāng)量2009年年9月中國地質(zhì)部門公布，在月中國地質(zhì)部門公布，在青藏高原青藏高原發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)了一種名為可燃冰了一種名為可燃冰(又稱天然氣水合物又稱天然氣水合物)的環(huán)保新的環(huán)保新能源，預(yù)計(jì)十年左右能投入使用。這是中國首次能源，預(yù)計(jì)十年左右能投入使用。這是中國首次在陸域上發(fā)現(xiàn)可燃冰，使中國成為加拿大、美國在陸域上發(fā)現(xiàn)可燃冰，使中國成為加拿大、美國之后，在陸域上通過國家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的之后，在陸域上通過國家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的第三個(gè)國家。初略的估算，遠(yuǎn)景資源量至少有第三個(gè)國家。初略的估算，遠(yuǎn)景資源量至少有350億噸億噸油當(dāng)量油當(dāng)量。我

8、國在南海北部成功鉆獲天然。我國在南海北部成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品氣水合物實(shí)物樣品“可燃冰可燃冰”，從而，從而 使我繼美國、使我繼美國、日本、日本、印度印度之后第之后第4個(gè)通過國家級(jí)研發(fā)計(jì)劃采到個(gè)通過國家級(jí)研發(fā)計(jì)劃采到水合物實(shí)物樣品的國家水合物實(shí)物樣品的國家 成因分析成因分析 ：可燃冰可燃冰是天然氣分子（烷類）被包進(jìn)水分子中，在海底是天然氣分子（烷類）被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與壓力下結(jié)晶形成的。形成可燃冰有三個(gè)基本條件：低溫與壓力下結(jié)晶形成的。形成可燃冰有三個(gè)基本條件：溫度、壓力和原材料。首先，可燃冰可在溫度、壓力和原材料。首先，可燃冰可在0以上生成，以上生成，但超過但超過20便會(huì)分解。而

9、海底溫度一般保持在便會(huì)分解。而海底溫度一般保持在24左左右；其次，可燃冰在右；其次，可燃冰在0時(shí)，只需時(shí)，只需30個(gè)大氣壓即可生成，個(gè)大氣壓即可生成，而以海洋的深度，而以海洋的深度，30個(gè)大氣壓很容易保證，并且氣壓越個(gè)大氣壓很容易保證，并且氣壓越大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有機(jī)物沉淀，大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有機(jī)物沉淀，其中豐富的碳經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。海底其中豐富的碳經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。海底的地層是多孔介質(zhì)，在溫度、壓力、氣源三者都具備的的地層是多孔介質(zhì)，在溫度、壓力、氣源三者都具備的條件下，可燃冰晶體就會(huì)在介質(zhì)的空隙間中生成。條件下，可燃冰晶體

10、就會(huì)在介質(zhì)的空隙間中生成。 傳統(tǒng)開采方法 ：(1)熱激發(fā)開采法熱激發(fā)開采法是直接對(duì)天然氣水合物層進(jìn)行加熱,使天然氣水合物層的溫度超過其平衡溫度,從而促使天然氣水合物分解為水與天然氣的開采方法。 (2) 減壓開采法減壓開采法是一種通過降低壓力促使天然 氣水合物分解的開采方法 。(3) 化學(xué)試劑注入開采法化學(xué)試劑注入開采法通過向天然氣水合物層中注入某些化學(xué)試劑,如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等,破壞天然氣水合物藏的相平衡條件, 促使天然氣水合物分解 。 新型開采方法 ：(1)CO2 置換開采法。這種方法首先由日本研究者提出置換開采法。這種方法首先由日本研究者提出 ,方法依據(jù)的仍然是方法依據(jù)的仍

11、然是天然氣水合物穩(wěn)定帶天然氣水合物穩(wěn)定帶的壓力條件。在一的壓力條件。在一定的溫度條件下定的溫度條件下,天然氣水合物保持穩(wěn)定需要的壓力比天然氣水合物保持穩(wěn)定需要的壓力比CO2 水合物更高水合物更高 。因此在某一特定的壓力范圍內(nèi)。因此在某一特定的壓力范圍內(nèi),天然氣天然氣水合物會(huì)分解水合物會(huì)分解,而而CO2 水合物則易于形成并保持穩(wěn)定。如水合物則易于形成并保持穩(wěn)定。如果此時(shí)向天然氣水合物藏內(nèi)注入果此時(shí)向天然氣水合物藏內(nèi)注入CO2 氣體氣體,CO2 氣體就可氣體就可能與天然氣水合物分解出的水生成能與天然氣水合物分解出的水生成CO2 水合物。水合物。 (2)固體固體開采法。開采法。 固體開采法最初是直接采集海底固態(tài)天然氣水固體開采法最初是直接采集海底固態(tài)天然氣水合物合物,將天然氣水合物拖至淺水區(qū)進(jìn)行控制性分解。這種將天然氣水合物拖至淺水區(qū)進(jìn)行控制性分解。這種方法進(jìn)而演化為混合開采法或稱礦泥漿開采法。該方法的方法進(jìn)而演化為混合開采法或稱礦泥漿開采法。該方法的具體