可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件

關(guān)于可燃冰研究進(jìn)展的調(diào)研報(bào)告報(bào)告人:趙秋陽關(guān)于可燃冰研究進(jìn)展的調(diào)研報(bào)告1目錄可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)O可燃冰的形成條件及存在狀態(tài)可燃冰熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)可燃冰的開采方法和隱患中國(guó)可燃冰勘探和研究現(xiàn)狀目錄2可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)可燃冰的全稱為甲烷氣水合物Methaneclathrate),也稱作甲烷水合物、甲烷冰、天然氣可燃冰是一種無色透明冰狀晶體,是甲烷和水所形成的一種籠型氣體水合物.水分子通過氫鍵相互吸引構(gòu)成籠.甲烷分子就存在于這種籠中;可燃冰的主要成分是甲烷(80%-99%)。從微現(xiàn)上看,其分子結(jié)構(gòu)就象是一個(gè)“籠子”若干個(gè)水分組成的“籠子”里關(guān)著一個(gè)氣體分子。有的成五角十二面體,有的成五角(六角)十六面體。其分子式為CH4nH2O式中n為水分于數(shù)在常溫常壓下,1立方米的“可燃冰”可釋放出164立方米的甲烷和0.8立方米的水可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)3可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)迄今為止,已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物結(jié)構(gòu)類型有型結(jié)構(gòu)、Ⅱ型結(jié)構(gòu)和H型結(jié)構(gòu)…三種,如圖所示使(a)l型結(jié)構(gòu)水合物(b)Ⅱ型結(jié)構(gòu)水合物(c)H型結(jié)構(gòu)水合物圖1天然氣水合物立方絕型結(jié)構(gòu)圖可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)4可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)團(tuán)型結(jié)構(gòu)為立方晶體結(jié)構(gòu),其在自然界分布最為廣泛,僅能容納甲烷(C1)、乙烷(c2)這兩種小分子的烴以及N2、C02H2S等非烴分子,這種水合物中甲烷普遍存在的形式是構(gòu)成的是CH4·575H20幾何構(gòu)架。Ⅱ型結(jié)構(gòu)為菱形晶體結(jié)構(gòu),除包容C、Q等小分子外,較大的“籠子”(水合物分子中水分子間的空穴)還可容納丙烷C3及異丁烷(-C4)等烴類。H型結(jié)構(gòu)為六方晶體結(jié)構(gòu),其大的“籠子”甚至可以容納直徑超過異丁烷(-C4)的分子,如其他直徑在7.5A(埃)8.6A(埃)之間的分子。H型結(jié)構(gòu)水合物早期僅見于實(shí)驗(yàn)室。1993年才在墨西哥灣大陸斜坡發(fā)現(xiàn)其天然形態(tài)。Ⅱ型和H型水合物比型水合物更穩(wěn)定?？扇急母拍詈徒Y(jié)構(gòu)5可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)在自然界發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物多呈白色、淡黃色、琥珀色、暗褐色的亞等軸狀、層狀、小針狀結(jié)晶體或分散狀它可存在于零下,也可存在于零上溫度環(huán)境從所取得的巖心樣品來看,天然氣水合物可以多種方式存①占據(jù)大的巖石粒間孔隙;②以球粒狀散布于細(xì)粒巖石中;③以固體形式填充在裂縫中④大塊固態(tài)水合物伴隨少量沉積物可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)6可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)在自然界,天然氣水合物的存在主要受氣源、組分、溫度壓力、鹽度等介質(zhì)條件的控制研究發(fā)現(xiàn)可燃冰的形成有3個(gè)基本條件:1)溫度在0℃左右,最高限是20℃、再高就分解了2)壓力大于3MPa(3)有豐富的甲烷氣源和水源環(huán)境溫度接近0℃時(shí)只需3個(gè)大氣壓便可形成可燃冰;若是在只有一個(gè)大氣壓的環(huán)境中,則必須達(dá)到一76℃的低溫時(shí)可燃冰才能夠形成。此外,壓力越大,形成的可燃冰越不容易分解;在足夠大的壓力下,可燃冰在18℃時(shí)仍能維持穩(wěn)定。不過這種依靠壓力維持的穩(wěn)定狀態(tài)也是有極限的.一旦溫度超過20度再太的壓力也無能為力,甲烷氣體便會(huì)逸出,導(dǎo)致可燃冰分解?？扇急男纬蓷l件和存在狀態(tài)7可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)二相共存平衡線E力(M)研究發(fā)現(xiàn)可燃冰的形成有3個(gè)基本條甲烷氣求件甲烷氣一甲烷水合物(1)溫度在0℃左右,相共存平衡曲線最高限是20℃;再高就分解了(2)壓力大于3MPa;(3)有豐富的甲烷氣源和水源圖1可燃冰氣固相平衡條件可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)8可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)日前科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到到自然條件下可燃冰的形成主要有兩種形式。一種是生物成因,另一種是熱成因也可能由兩種成直混合前成。物成因是指在細(xì)菌等微生物的作用下,沉積物中含有的碳元索轉(zhuǎn)化為甲烷;在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下,甲烷與水發(fā)生作用,轉(zhuǎn)化為氣水合物。即可燃冰。生物成幽的可燃冰通常具有甲烷濃度高、但空間分布較為分散的特點(diǎn)。成因的可燃冰通常與石油、天然氣的形成和運(yùn)移密切相關(guān)。由于板塊運(yùn)動(dòng)或斷層活動(dòng),在板塊邊緣或地層中會(huì)不斷產(chǎn)生裂縫、空隙等可供氣體移動(dòng)的通道.地層深部的生油母質(zhì)干酪根因熱解而產(chǎn)生的天然氣便有機(jī)會(huì)沿著這些通道上升到洋底表面或陸地上的凍土層附近。在壓力作用下.這些天然氣與溫度很低的海水或凍土層中的水發(fā)生作用,便形成了可燃冰。熱成因形成的可燃冰一般分布較為集中,飽和度也比較高,而且其底部往往蘊(yùn)藏著具有工業(yè)開采價(jià)值的天然可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)9可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)地球深海底部的溫度通常低而穩(wěn)定,常年保持在24℃,水深300米左右處便可達(dá)到30個(gè)大氣壓。因此,較深的海底環(huán)境便成為形成和保存可燃冰的理想場(chǎng)所。據(jù)科學(xué)家推斷,大約90%的大洋水域空間可以形成可燃冰。也就是說,可燃冰在海洋水生態(tài)圈中應(yīng)是常見的成分除了海底,陸地上也有能夠形成可燃冰的適宜環(huán)境。據(jù)研究人員推斷,大約30%的陸地具備可燃冰的形成條件,是發(fā)現(xiàn)可燃冰的潛在地區(qū)。目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的可燃冰主要存在于北極地區(qū)的永久凍士帶內(nèi),以及海底,陸坡、陸基和海溝等廣闊海水之下的海底沉積層中,其蘊(yùn)藏量是相當(dāng)可觀的可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)10可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件11可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件12可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件13可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件14可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件15可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件16可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件17可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件18可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件19可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件20可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件21可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件22可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件23可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件24可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件25可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件26可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件27可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件28可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件29可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件30可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件31可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件32可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件33可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件34可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件35可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件36可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件37可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件38可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件39可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件40可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件41可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件42可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件43關(guān)于可燃冰研究進(jìn)展的調(diào)研報(bào)告報(bào)告人:趙秋陽關(guān)于可燃冰研究進(jìn)展的調(diào)研報(bào)告44目錄可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)O可燃冰的形成條件及存在狀態(tài)可燃冰熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)可燃冰的開采方法和隱患中國(guó)可燃冰勘探和研究現(xiàn)狀目錄45可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)可燃冰的全稱為甲烷氣水合物Methaneclathrate),也稱作甲烷水合物、甲烷冰、天然氣可燃冰是一種無色透明冰狀晶體,是甲烷和水所形成的一種籠型氣體水合物.水分子通過氫鍵相互吸引構(gòu)成籠.甲烷分子就存在于這種籠中;可燃冰的主要成分是甲烷(80%-99%)。從微現(xiàn)上看,其分子結(jié)構(gòu)就象是一個(gè)“籠子”若干個(gè)水分組成的“籠子”里關(guān)著一個(gè)氣體分子。有的成五角十二面體,有的成五角(六角)十六面體。其分子式為CH4nH2O式中n為水分于數(shù)在常溫常壓下,1立方米的“可燃冰”可釋放出164立方米的甲烷和0.8立方米的水可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)46可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)迄今為止,已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物結(jié)構(gòu)類型有型結(jié)構(gòu)、Ⅱ型結(jié)構(gòu)和H型結(jié)構(gòu)…三種,如圖所示使(a)l型結(jié)構(gòu)水合物(b)Ⅱ型結(jié)構(gòu)水合物(c)H型結(jié)構(gòu)水合物圖1天然氣水合物立方絕型結(jié)構(gòu)圖可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)47可燃冰的概念和結(jié)構(gòu)團(tuán)型結(jié)構(gòu)為立方晶體結(jié)構(gòu),其在自然界分布最為廣泛,僅能容納甲烷(C1)、乙烷(c2)這兩種小分子的烴以及N2、C02H2S等非烴分子,這種水合物中甲烷普遍存在的形式是構(gòu)成的是CH4·575H20幾何構(gòu)架。Ⅱ型結(jié)構(gòu)為菱形晶體結(jié)構(gòu),除包容C、Q等小分子外,較大的“籠子”(水合物分子中水分子間的空穴)還可容納丙烷C3及異丁烷(-C4)等烴類。H型結(jié)構(gòu)為六方晶體結(jié)構(gòu),其大的“籠子”甚至可以容納直徑超過異丁烷(-C4)的分子,如其他直徑在7.5A(埃)8.6A(埃)之間的分子。H型結(jié)構(gòu)水合物早期僅見于實(shí)驗(yàn)室。1993年才在墨西哥灣大陸斜坡發(fā)現(xiàn)其天然形態(tài)。Ⅱ型和H型水合物比型水合物更穩(wěn)定?？扇急母拍詈徒Y(jié)構(gòu)48可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)在自然界發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物多呈白色、淡黃色、琥珀色、暗褐色的亞等軸狀、層狀、小針狀結(jié)晶體或分散狀它可存在于零下,也可存在于零上溫度環(huán)境從所取得的巖心樣品來看,天然氣水合物可以多種方式存①占據(jù)大的巖石粒間孔隙;②以球粒狀散布于細(xì)粒巖石中;③以固體形式填充在裂縫中④大塊固態(tài)水合物伴隨少量沉積物可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)49可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)在自然界,天然氣水合物的存在主要受氣源、組分、溫度壓力、鹽度等介質(zhì)條件的控制研究發(fā)現(xiàn)可燃冰的形成有3個(gè)基本條件:1)溫度在0℃左右,最高限是20℃、再高就分解了2)壓力大于3MPa(3)有豐富的甲烷氣源和水源環(huán)境溫度接近0℃時(shí)只需3個(gè)大氣壓便可形成可燃冰;若是在只有一個(gè)大氣壓的環(huán)境中,則必須達(dá)到一76℃的低溫時(shí)可燃冰才能夠形成。此外,壓力越大,形成的可燃冰越不容易分解;在足夠大的壓力下,可燃冰在18℃時(shí)仍能維持穩(wěn)定。不過這種依靠壓力維持的穩(wěn)定狀態(tài)也是有極限的.一旦溫度超過20度再太的壓力也無能為力,甲烷氣體便會(huì)逸出,導(dǎo)致可燃冰分解?？扇急男纬蓷l件和存在狀態(tài)50可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)二相共存平衡線E力(M)研究發(fā)現(xiàn)可燃冰的形成有3個(gè)基本條甲烷氣求件甲烷氣一甲烷水合物(1)溫度在0℃左右,相共存平衡曲線最高限是20℃;再高就分解了(2)壓力大于3MPa;(3)有豐富的甲烷氣源和水源圖1可燃冰氣固相平衡條件可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)51可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)日前科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到到自然條件下可燃冰的形成主要有兩種形式。一種是生物成因,另一種是熱成因也可能由兩種成直混合前成。物成因是指在細(xì)菌等微生物的作用下,沉積物中含有的碳元索轉(zhuǎn)化為甲烷;在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下,甲烷與水發(fā)生作用,轉(zhuǎn)化為氣水合物。即可燃冰。生物成幽的可燃冰通常具有甲烷濃度高、但空間分布較為分散的特點(diǎn)。成因的可燃冰通常與石油、天然氣的形成和運(yùn)移密切相關(guān)。由于板塊運(yùn)動(dòng)或斷層活動(dòng),在板塊邊緣或地層中會(huì)不斷產(chǎn)生裂縫、空隙等可供氣體移動(dòng)的通道.地層深部的生油母質(zhì)干酪根因熱解而產(chǎn)生的天然氣便有機(jī)會(huì)沿著這些通道上升到洋底表面或陸地上的凍土層附近。在壓力作用下.這些天然氣與溫度很低的海水或凍土層中的水發(fā)生作用,便形成了可燃冰。熱成因形成的可燃冰一般分布較為集中,飽和度也比較高,而且其底部往往蘊(yùn)藏著具有工業(yè)開采價(jià)值的天然可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)52可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)地球深海底部的溫度通常低而穩(wěn)定,常年保持在24℃,水深300米左右處便可達(dá)到30個(gè)大氣壓。因此,較深的海底環(huán)境便成為形成和保存可燃冰的理想場(chǎng)所。據(jù)科學(xué)家推斷,大約90%的大洋水域空間可以形成可燃冰。也就是說,可燃冰在海洋水生態(tài)圈中應(yīng)是常見的成分除了海底,陸地上也有能夠形成可燃冰的適宜環(huán)境。據(jù)研究人員推斷,大約30%的陸地具備可燃冰的形成條件,是發(fā)現(xiàn)可燃冰的潛在地區(qū)。目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的可燃冰主要存在于北極地區(qū)的永久凍士帶內(nèi),以及海底,陸坡、陸基和海溝等廣闊海水之下的海底沉積層中,其蘊(yùn)藏量是相當(dāng)可觀的可燃冰的形成條件和存在狀態(tài)53可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件54可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件55可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件56可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件57可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件58可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件59可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件60可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件61可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件62可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件63可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件64可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件65可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件66可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件67可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件68可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件69可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)與分析課件70可燃冰研究進(jìn)展總結(jié)