小知识：天然气水化物 [复制链接]

20 世纪６０年代末，美国在深海钻探中发现了海底气水合物实物，原苏联发现了世界上第一个气水合物矿田 —— 麦索亚哈气田。自此，全球开始掀起大规模研究、探测和勘探气水合物藏的热潮。
　　1968 年开始实施以美国为首多国参与的深海钻探计划 (DSDP) ，于 70 年代初即将天然气水化物的普查探测纳入计划的重要目标。作为本计划的延续，一个更大规模的多国合作的大洋钻探计划 (0DP) 于 1985 年正式实施。

　　至 90 年代中期，以深海钻探计划和大洋钻探计划为标志，美、俄、荷、德、加、日等诸多国家探测天然气水合物的目标和范围已覆盖了世界上几乎所有大洋陆缘的重要潜在远景地区，以及高纬度极地永冻土地带和南极大陆及陆缘区等。同时，俄、美、加等国通过开展了富有成效的地震勘探和钻井取芯工作，也已查明在北极地区有大量正在形成的天然气水合物。

　　目前，世界上已调查发现天然气水合物的矿点共有一百多处。 这些发现大多数是通过对地球物理资料的解释——如获得地震 BSR 标志确定的；又主要是由 大洋钻探计划 ODP 和 深海钻探计划 DSDP 的钻探成果予以证实的： 其中，直接见到水合物样品的有 23 处，这包括海洋 20 处、陆地 3 处。

　　近年来，随着对天然气水合物的科学积累日间丰富，以及世界对能源的需求迫切，天然气水合物研究和普查勘探进入了一个崭新的阶段 —— 以天然气水合物的开发及其商业化为目标的全球研究和勘探开发阶段。美国、日本、印度等国近年来纷纷制定天然气水合物研究开发战略和国家研究开发项目计划。

　　据研究了解， 目前至少已有 40 多个国家，针对天然气水合物展开了国家级的资源调查和研究工作，其中，尤以美国、加拿大、日本、德国等表现突出，在经费上有相当投入，并已经取得了重大发现。印度、韩国等国奋起直追。

美国是世界上能源需求大国，也是全球的科学技术强国，其天然气水合物的调查研究一直走在世界的前缘，也是世界上天然气水合物调查研究最活跃的国家。 它在天然气水合物调查 、 研究和开发除开发前实验以外的几乎所有领域保持领先地位。
　　美国最早于 1968 年在布莱克海脊实施了天然气水合物深海钻探，由 大洋钻探计划 ODP164 航次通过保压岩芯取样器第一次在海底获得了气水合物实物样品。目前，美国已经将天然气水合物的勘探与开发纳入其国家发展计划。并计划到 2015 年实现商业性开采。

　　20 世纪 90 年代，美国地调所和能源部开展了全美海洋水合物研究计划。作为 21 世纪最有前景的新型后备能源， 2000 年以来，由 美国政府实施的“ 2000 甲烷水合物调查研究和开发行动计划”，并派生出超过 30 个新的调查研究项目，有能源部、矿产管理服务中心、国家大洋和大气管理局、国家科学基金、海军调查研究实验室和美国地质调查局六个政府机构和一些大学及工业企业一起合作执行。

　　计划认为：天然气水合物中甲烷的利用将消除对美国国内能源是否充分的考虑，通过使用甲烷替代碳密集型燃料可以缓和对全球气候变化的影响。一旦确定从水合物中安全生产甲烷是技术和经济可行的，美国的国家经济增长将发生革命，长期能源安全将得到保障，环境质量将取得改善。

　　为期５年的调查显示：美国阿拉斯加北部的普拉德霍湾和库帕勒克地区、 东部沿海平原区、 阿拉斯加北部斜坡区、阿留申和鲍尔斯盆地、 美国东部大陆边缘布莱克海台、美国南、北卡罗莱纳州岸外海域都蕴藏丰富的水合物。据估计 美国的天然气水合物资源量在 3172 ～ 19142 万亿 m 3 之间，可以满足美国未来数百年的需要。

　　“2000 甲烷水合物调查研究和开发行动计划”已于2005 年到期，但美国对其进行了重新审定，计划将其延长到 2010 年，同时，大幅度增加甲烷水合物调查研究和开发资金的投入。

加拿大地处北半球，拥有世界上最长的海岸线，其 50% 的陆地位于永久冻结带。这些条件赋予加拿大在天然气水合物方面具有非常好的油气资源潜力。
　　加拿大科学家从在 20 世纪 70 年代开始，就开展了天然气水合物的先驱工作。 80 年代在天然气水合物的地温特征、分子科学和地球物理特征上取得了里程碑的贡献。

　　1992 年，加拿大成功在北极地区实施的一口科学探索井中，采集到第一块永久冻土中的天然气水合物。 1993 年通过大洋钻探 Leg146 航次在海域发现天然气水合物。

　　1997 年至 1999 年，由加拿大地质调查局和温哥华大学的科学家联合组成研究小组，运用单道和多道地震、钻探、地球化学、多波束测量、海底深潜器观测及计算机模拟等手段，对 波弗特 海域水合物的富聚机制、地质背景及温压条件等进行了深入研究。

　　为了实现从天然气水合物中生产天然气的目标，加拿大地质调查局和日本国家石油公司在 2002 年建立了一个更广泛的合作关系，重返北极 Mallik 地区。 8 个合作伙伴分别加拿大、日本、美国、美国、印度等国的地质调查、能源机构及风险财团。项目还被国际科学大陆钻探计划接受作为其中一部分，从而使得包括气候变化和地质灾害等基础研究得以扩宽。并进行首次天然气水合物现代化生产测试。

　　加拿大地质调查局最近（ 2003 年）设立一项新的天然气水合物调查和开发项目，作为自然资源 - 加拿大地球科学断面计划（ ESS ）的一部分。项目特别注重天然气水合物开发的潜在利益，并将他作为维持加拿大北部和海岸区经济发展的基础。

世界天然气和石油价格的持续上扬，使得本土能源不足的许多国家政府在最近几年内纷纷在海洋和极地北极圈开展水合物调查勘探和研究工作。
　　日本对天然气水合物寄予了巨大期望。其潜在储量对日本将来而言是一种稳定的能源供应。因此，日本尤其重视在天然气水合物开发领域的探查、研究和前期实验工作，在这些方面处于世界领先地位。

　　日本对天然气水合物的调查研究可追究到 1974 年，日本地调所在日本周围海域进行海洋地质与地球物理调查，以及通产省进行的以海上石油与天然气勘探为目标的地球物理调查表明，显示天然气水合物存在的地震标志 BSR 主要分布在南海海槽的内陆坡与北海道周围海域。

　　到 1989 ， 日本地调所开始与美 国地质调查所合作，进行了以环境问题为目的的天然气水合物实验研究。但很快，日本即 设立国家计划，加快天然气水合物的资源勘探。 1994 年，日本通产省、地质调查局，加上 10 家石油公司共同组织参加了“天然气水合物研究及开发推进初步计划”，年投入 3000 万美元，是当时美国在天然气水合物方面所投入的 1.5 倍。

　　由于国家重视，经费投入充分，日本在这一领域的调查研究进展飞速。 1999 年和 2004 年，日本两次在南海海槽实施钻探， 获得了天然气水合物样品。

　　到 2000 年，日本就已基本完成了周边海域的天然气水合物资源调查与评价， 圈定了 12 块远景矿区，总面积达 44000 km 2 ；其中在南海海槽静冈县御前崎近海计算了天然气水合物储量，达 7.4 万亿立方米，相当于日本 140 年消耗的天然气总量。

　　然而，最令人关注的是， 日本 目前正在执行 “二十一世纪天然气水合物研究开发计划 (MH21) ”，该计划确定 第一阶段从 2001-2006 年。目的通过陆地试验，确定开发方法；在海域确定主要开发区域；并开展基础研究。由于种种原因，目前第一阶段任务尚未完成，计划延迟到 2008 年结束。

　　由此，后续的第二、三阶段相应后延， 原计划 2010 年实现海上天然气水合物的商业开采目标也随之推后。 日本计划 2009-2014 年，进行海上天然气水合物开发方法试验，确定开发方案。 2015-2018 年，最终确定海上天然气水合物商业开发计划。

　　目前日本正在实施多个项目，采取各种不同类型的方式方法把甲烷水合物变成可以利用的资源，努力使甲烷水合物成为一种商业资源。以增加在能源供应中天然气的份额；并扩大其国内生产天然气的供应量。

德国并 没有自己的深海，但对天然气水合物的研究非常感兴趣，尤其重视水合物的环境意义。
　　天然气水合物具有巨大的能源意义和环境效应。它能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，被喻为石油的替代资源，是地球上尚未开发的最大未知能源库。

　　但同时，天然气水合物中的甲烷，和二氧化碳与气候变化密切相关。海洋沉积物中的甲烷含量高于大气圈中甲烷含量的 3000 倍。作为一种低温、高压状态下稳定的物质，天然气水合物往往同自然环境条件处于十分敏感的平衡之中，一旦平衡打破，往往会导致各种环境效应。

　　目前，天然气水合物调查和研究已成为当代地球科学环境方面的重大课题之一。德国在这一领域的研究卓有成效。

　　80 年代后期以来，利用 在海底水合物高清晰摄像调查与采样、地球化学探测和地震资料特殊处理和水合物识别技术方面的特长和优势，德国利用“太阳号”调查船与其他国家合作，先后对东太平洋、西南太平洋和白令海域等地区进行了水合物调查。在南沙海槽、苏拉威西海、白令海等地都发现了与之有关的地震标志，并获取了天然气水合物样品。

　　2000 年 3 月，德国正式推出未来 15 年的《地球工程学一地球系统：从过程认识到地球管理》超大型研究计划。其中 “ 气体水合物：能源载体和气候因素 ” ，是该计划的一部分。

　　为了加速天然气水合物研究步伐，深入认识其物理化学性质，扩大已有的科学技术领域， 2004-2007 年，德国开展第二个国家天然气水合物研究项目，即 “ 地质 - 生物系统中的甲烷研究 ” ，开设了黑海和墨西哥湾海底甲烷喷溢研究、天然气水合物特征研究、天然气水合物中微生物的循环和代谢作用、海洋含天然气水合物沉积物中甲烷通量的控制因素及其气候效应等项目

早在 20 世纪 30 年代，前苏联科学家为了预防和疏通西伯利亚油气管道的堵塞，以保障油气管道的畅通，开始对天然气水合物的结构和形成条件进行研究。
　　前苏联还是第一个成功地开采天然气水合物的国家，麦索亚哈气田位于西西伯利亚的冻土带。由于水合物的存在，气田的储量增加了 78 ％。至今已从该气藏的游离气中大约生产出 80 亿 m 3 天然气，从分解的水合物中生产出约 30 亿 m 3 天然气。当初以游离态形式存在的天然气已被采空，现在的所有产量都来自水合物。从麦索亚哈气田的情况科学家推断，在南、北极地区均可能存在有这类天然气水合物气藏。

　　从 70 年代开始，前苏联紧跟美国步伐，在其周围海域和内陆海中开展天然气水合物调查与研究工作。 80 年代以来，通过海底表层取样和地震调查等手段相继在黑海、里海、贝加尔湖、鄂霍茨克海、白令海、千的岛海沟等海域发现了天然气水合物矿藏和矿点并进行了区域评价。

　　目前，俄罗斯已划出了本土的天然气水合物稳定带，俄罗斯学者估计，俄罗斯远东和南部海海底水合物藏中的可开采天然气达（ 1 ～ 5 ）× 1012 m 3 ，其中 60 ％集中在鄂霍茨克海和日本海

印度水合物研究 1995 年，印度为了改变高价格、长距离从国外进口石油和天然气的局面，几个部门和专家委员会联合向政府提出印度国家天然气水合物研究开发 5 年计划，得到政府大力支持，并预投资 5600 万美元启动这一计划。
　　印度陆架区域内存在的气体水合物中的甲烷资源量大约与印度陆上可利用的天然气资源量接近。通过地震调查发现印度东、西两个海岸都分布有天然气水合物。印度对本国的天然气水合物资源状况持乐观态度。 印度《商界报》曾刊登了石油和天然气部长 Murli Deora 先生的讲话，称 “ 印度近海天然气水合物预计储量为 1,894 万亿立方，是印度现有天然气资源的 1,900 倍。 ”
   去年５月， 印度开始实施海域天然气水合物保真取样钻探施工。这次勘探是在印度能源管理局的印度国家天然气水合物项目的资助下实施，印度石油和天然气部长 Murli Deora 先生也提到： “ 如果印度能够开发天然气水合物的百分之一，就能满足未来几十年的能源需求 ” 。

　　科学研究钻探船 “ JOIDES Resolution ” 号从孟买出发，开始在印度洋的几个站位进行钻探、取芯和测井作业，并对其周边地区进行天然气水合物远景区调查，已成功获得了海底天然气水合物实物样品。

　　

　　在开采技术方面，提出了热激化法、降压法和阻凝剂注入法等技术。美国、日本、加拿大、印度和德国等国家在天然气水合物调查、研究和勘探、开发、实验等领域保持领先地位。

　　目前，世界各国在天然气水合物找矿方法上呈现出多学科、多方法的综合调查研究。但在天然气水合物成藏动力学、成藏机理和资源综合评价等方面的研究相对较少 , 还没有十分有效的找矿标志和客观的评价预测模型，也尚未研制出经济、高效的天然气水合物开发技术 。

韩国的天然气水合物研究始于 2000 年。 2000-2004 年，由韩国天然气公司、国家石油公司、商业、工业和能源部设立了联合研究项目，由韩国地质矿产资源研究院执行，开展了东海海域天然气水合物第一阶段的研究，证实了东海海域存在天然气水合物资源，并圈定了其可能存在的区域。２００５年，韩国政府启动了“天然气水合物开发十年计划”，采取了多部门联合、国内外合作的技术路线，计划通过１０年时间，最终在 2015 年实现天然气水合物的商业性试开发。该计划预计天然气水合物成功开发可以为韩国带来 30 年的天然气 100% 自给；可以节约 1500-2100 亿美元的天然气进口资金 ( 韩国 2003 年进口天然气资金约 51 亿美元 ) ；同时，开发技术可广泛应用于石油、天然气工业。

这个貌似是广州水合物中心的资料哈

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