天然气水合物讨论(跟贴有奖) [复制链接]

讨论的方向有:
(1)天然气水合物的传递性质和热力学性质的实验测定和研究,生成/分解动力学规律的进一步认识和掌握,丰富基础数据,建立基本模型;
(2)地层(多孔介质)中水合物的形成与分解性能研究方法描述解决开采基础问题;
(3)多孔介质中水合物的形成与分解性能和储放气规律及动力学问题研究;
(4)天然气水合物的成藏机理;
(5)新型水合物促进/抑制机理及关键技术;
(6)天然气水合物开采利用技术研究;
(7)天然气水合物对海底地质灾害和全球气候变化影响研究.

我们这里一口凝析气井 就是
水合物 导致系统测试无法正常进行

根据水合物产出特性和成藏机制的差异，将天然气水合物分为扩散型和渗漏型水合物两类（樊栓狮和陈多福，2004；Chen et al.，2006；苏正和陈多福，2006）。扩散型水合物分布广泛，水合物产出带天然气通量非常低，游离气仅发育于水合物带之下，在地震剖面上常产生指示水合物底界的强反射面(BSR)。该类水合物含量较低，一般不超过沉积物孔隙的7%；埋藏深（>20m），海底不发育水合物，除进行钻探施工外，海底常规采样方法无法获取水合物样品；水合物产出带没有游离气存在，是水—水合物的二相热力学平衡体系，水合物的沉淀主要与沉积物孔隙流体中溶解甲烷有关，受原地生物成因甲烷与深部甲烷向上扩散作用的控制。渗漏型水合物与海底天然气渗漏活动有关，是深部烃类气体沿通道向海底渗漏，在合适条件下部分渗漏天然气沉淀形成的天然气水合物（Chen and Cathles, 2003; Chen et al., 2004）。由于渗漏作用具有异常高的天然气渗漏量，天然气以游离气方式迁移，甚至在海底可观测到渗漏进入水体的天然气气泡，水合物发育于整个稳定带，是水—水合物—游离气的三相非平衡热力学体系(Cathles and Chen 2004)。该类天然气水合物产出集中、埋藏浅，含量高，在海底可观测到出露的块状天然气水合物，并在海底和水体中形成一系列特殊的地质、地球物理、地球化学和特异生物异常。另外，该类水合物不具有明显的似海底反射层（BSR）标志，应用常规的BSR探测方法不易发现。

20世纪中后期特别是进入新世纪以来，世界天然气水合物研发取得了一系列新进展和技术进步，主要是：①一些国家相继完成第一轮国家水合物研究计划，开始执行新一轮国家计划；以《大洋钻井计划》水合物调查为代表的国际合作项目完成，其他国际合作项目亦成绩斐然，水合物国际学术交流活动日益频繁，水合物文献量逐年增多，正式启动了《综合大洋钻探计划》的水合物调查项目，水合物研发趋于国际化；②加拿大马更些三角洲Mallik3L-38、 Mallik4L-38和Mallik 5L-38井组完成了永久冻土带水合物的试验性开采（除技术问题外试验井还旨在解决每口井的水合物气采收率，每口井的产量，开采成本和水合物气价格等问题），日本和美国制定了明确的商业开采时间表，并着手进行海洋水合物试验性开采；③在陆上和海上水合物普遍调查基础上，国际性一“陆”二“海”3个大的水合物研究和开发试验区雏形显现，一是加拿大马更些三角洲和美国阿拉斯加北部斜坡永久冻土区，二是日本南海海槽，三是美国墨西哥湾；④水合物地质学和地球化学研究在气源、运移和成藏模式上有新发现和新见第，高分辨率2D和3D地震勘探和其他新的地球物理调查技术确定井位的成功率提高，钻井取样技术趋于成熟；⑤在室内实验模拟和陆上永冻区开采试验（包括钻井、试井、测井和完井试验）基础上的海洋水合物工业开采技术将接受海底条件的检验和进一步积累。

天然气水合物的研发首先是一个地学问题，地质研究可回答有没有、有多少、成藏否、在哪里等问题。Mallik诸井、阿拉斯加、美国墨西哥湾和日本南海海槽钻井的成功，首先归功于深入的区域地质研究。地质问题解决之后，技术就是决定性因素，而且大部分地质问题的解决也离不开技术。经过30多年的勘查实践，到目前，以取样技术和开采技术为代表的技术系统已成为世界天然气水合物研发的前沿技术。

参与试验性开采最积极的国家是日本、加拿大、美国、德国、印度等国。日本由于常规油气资源匮乏，在开发水合物气方面特别急切。加拿大具有试验性开采的良好陆上基地。美国对水合物气开发的能源战略目标和科学目标均很重视。德国既无常规油气资源，又无天然气水合物资源，其主要靠技术优势以期在国际合作和未来水合物气开发中获益。依据近年来试验性开采的成果和今后的技术进步看，在2015—2020年发达国家实现工业规模开采水合物气在技术上是可行的，但实现商业开采，即从投入产出比上与开采常规气相比值得探讨。

全球常规天然气资源禀赋甚佳，生命期尚有100年左右。我国常规天然气可采资源量为13.32万亿m3，与加拿大（13.75万亿m3）和沙特（13.73万亿m3）相当；剩余可采储量为2.0894万亿m3，仅次于沙特、伊朗、美国和俄罗斯（附件9）。我国天然气工业正处于大发展初期。根据我国能源结构是一个多元化模式的特点（天然气在一次能源消费中最多约占10％），水合物气最多只能占据同常规天然气一样的位置。水合物气是一种战略（或后续）能源资源。

比起常规天然气，人类对天然气水合物的认识还很肤浅，特别是成藏条件和开发问题，需要许多探测、试验和技术准备。又因为能源品种替代的最主要驱动力有2个，一是经济，例如用B比用A便宜，B才能代替A,在当前和今后相当一段时期内、生产水合物气比直接生产或外购常规气的成本肯定要大得多，所以，开发水合物气应是在投入产出比小于或等于常规气的时候，或者应是在投入产出比小于或等于其他可再生能源品种的时候；二是环境，B比A对环境更友好，B才能代替A,水合物气和常规气都是以甲烷为主，对环境的贡献差不多，但是开发水合物涉及全球和局部气候变化以及诱发海洋地质灾害等重大环境问题，其中有些危害性暂时还无法预见，所以在基本技术路线上天然气水合物的研究当前属于基础性、前瞻性和战略性问题。此外，近年对全球水合物气资源量的预测差别甚大，对成藏的可采资源量更是缺乏估计，所以水合物气对全球能源生产和消费的贡献尚需较多研究。

水合物层之下往往有常规天然气藏或油藏，开发水合物气还应着眼于深海常规油气藏，因为在同样的深度里开发常规油气要容易和划算得多。

与国外相比我国天然气水合物研究还存在较大差距，一是缺乏钻井取心资料，水合物气资源量评价参数条件不充分；二是基础地质研究程度较低；三是实验研究与地质研究缺乏有机结合；四是缺乏统一规划和有效组织管理；五是对天然气水合物有利区缺乏详查，六是有利区地理位置不如上述试验区优越。建议我国:①学习美、日做法，缜密制定我国的中长期的国家目标和科学任务，用招标的方式吸引各有关部门参加，在国家有关部门乃至国务院的协调管理下，科学决策，协同攻关，资料共享，稳步发展；②借鉴国外油气公司积极参与国家计划的经验，制定优惠政策，鼓励油气公司投资天然气水合物的研究与勘查。并且为节约投资、避免重复配置研究和勘探设备，充分发挥油气公司现有技术装备功能，应将深海常规石油天然气的勘查与天然气水合物勘查结合起来；③成立全国性天然气水合物专家咨询委员会，由长期从事油气研发和海洋地质研究的专家和近年来在水合物研究及相关领域有较高学术造诣的科学家担任委员，为制定国家未来天然气水合物研发计划和目标、设置项目和课题、配置研究经费和设备提供决策咨询。

我不是搞这方面研究的，但谈谈自己的看法。

2001年2月27日～3月1日在北京香山召开了主题为“天然气水合物研究现状及我国的对策”的香山科学会议第160次学术讨论会。会议执行主席是金翔龙院士和戴金星院士。

当时讨论的重点好像在四个方面：1、水合物形成机制；2、水合物资源研究的地质和地球化学技术；3、我国天然气水合物资源前景及应采取的策略；4、水合物的环境效应。也一致认为这方面的研究很有意义。

但这个研究方向本人觉得有几个问题：1、我国天然气水合物资源潜力是个大问题（目前发现的并不是特别多，这也直接决定了研究的工程应用价值）2、即使有不少（这是个乐观的假设）资源，那么，天然气水合物安全生产的工程技术也是个大问题。

版主提了很好的议题，当时两位院士就提到有志于此课题的专家学者要甘于寂寞。

做好技术储备也是有必要的。斑竹把议题限定在具体的机理，规律研究方面，我这方面不懂，有点答非所问。

不管怎样，祝早出成果，早实现商业化生产。

天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），又称笼形化合物（Clathrate）。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物，其遇火即可燃烧。

  在自然界中存在的水合物绝大部分是甲烷水合物。通常情况下，从水合物分解得到甲烷是水合物体积的160多倍，而且以固态形式存在的天然气的总量比地球上化石燃料贮量多一倍，所以人们已经把水合物作为将来重要的能源贮备。另外甲烷含碳量少于煤或石油，甲烷产生的二氧化碳仅是煤的一半，是一种比较清洁的能源 [1]。

  天然气水合物由于其分布广、规模大，因此从20世纪80年代初，美国、加拿大、日本等发达国家开展了本土和国际海底的调查研究和评价。至今，各国已经对天然气水合物勘探开发技术等方面进行了一系列深入细致的工作，取得了大量令人鼓舞的成果。但由于天然气水合物的开发面临着经济和技术上的可行性问题，天然气水合物的开发技术尚处于实验阶段。

一篇关于天然气水合物的开采文章

引发的环境问题
影响气候变化
  天然气水合物蕴藏量极大, 其甲烷的吞吐量也极大, 是地圈浅部一个不稳定的碳
库, 是全球碳循环中的一个重要环节, 在岩石圈与水圈、气圈的碳交换中起重要作用。
同时, 由于甲烷全球变暖潜力指数(GWP) 按摩尔数是CO2的317倍, 按重量是CO2
的10倍, 是一种重要的温室气体。1980 ～1990 年期间, 甲烷对温室效应的贡献占
12% , 在所有温室效应气体中仅低于CO2 的贡献(57% ) [ 14 ] 。天然气水合物释放或吸收
甲烷对全球气候可产生重大的影响。许多学者研究过天然气水合物对全球气候变化的反
馈机制, 这种反馈在极地和中低纬度不同。在间冰期, 全球变暖, 冰川和冰盖融化, 永
久冻土带地层中的天然气水合物由于温度升高和压力降低而不稳定, 释放甲烷, 产生温
室效应, 对全球变暖产生正反馈。同时, 在中低纬度的陆缘海, 一方面海水温度上升可
使天然气水合物不稳定, 另一方面由于海平面上升, 海底静水压力增大, 又使天然气水
合物的稳定性增高。由于海水的热容量大, 底层海水的升温不会很显著, 静水压力的影
响可能占主导地位, 故总的效应可能是使天然气水合物的稳定性增高, 对全球变暖产生
负反馈。在冰期上述过程均反向进行。总的来说, 极地的天然气水合物对气候变化有正
反馈, 而中低纬度陆缘海的天然气水合物对全球气候变化可能有负反馈。Kvervolden 认
为, 现代全球变暖过程中极地天然气水合物的正反馈起着主导作用, 这一过程每年释放
甲烷估计为3 ×1012 g, 即全球大气中甲烷增量的1% 。
潜在地质灾害因素
  海洋天然气水合物赋存区主要在近海的大陆架和大陆坡地区, 该区域是人类海洋工
程实施的主要区域。天然气水合物在自然界中极不稳定, 温压条件的微小变化就会引起
它的分解或生成。由于其一旦分解, 会产生大量的气体, 从而使地层结构和固结程度发
天然气水合物的研究现状和前景
资料来源:
张　美
(中山大学地球科学系, 广州510275)
生变化。地层压力一旦发生不均衡, 很有可能在斜坡部位造成滑塌构造, 或引起局部的
地震, 还有可能造成海啸, 是海底电缆的铺设和保养, 海洋石油天然气钻探工程, 海洋
渔业的安全, 以及未来海底跨海岛、跨大洋的海底隧道的建设的潜在地质灾害因素

南海的可燃冰就是一种可燃冰，它是一种混合物,主要成分是甲烷的水合结晶体天然气水合物，也称气体水合物（gas hydrate），是由天然气与水分子在高压（>100大气压或>10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质。因天然气中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫天然气水合物为甲烷水合物（methane hydrate或methane gas hydrate）。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，故也有人叫它“可燃冰”。从化学结构来看，天然气水合物是这样构成的：由水分子搭成象笼子一样的多面体格架，以甲烷为主的气体分子被包含在笼子格架中。不同的温压条件，具有不同的多面体格架。
从物理性质来看（表1），天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电介常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。

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