可燃冰研究进展总结与分析

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1、关于可燃冰研究进展的调研报告报告人：赵秋阳目录可燃冰的概念和结构可燃冰的形成条件及存在状态可燃冰热力学及动力学性质可燃冰的开采方法和隐患中国可燃冰勘探和研究现状可燃冰的概念和结构可燃冰的全称为甲烷气水合物(Methaneclathrate)，也称作甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物。可燃冰是一种无色透明冰状晶体，是甲烷和水所形成的一种笼型气体水合物．水分子通过氢键相互吸引构成笼．甲烷分子就存在于这种笼中；可燃冰的主要成分是甲烷(80％一99％)。从微现上看，其分子结构就象是一个“笼子”，若干个水分组成的“笼子”里关着一个气体分子。有的成五角十二面体，

2、有的成五角(六角)十六面体。其分子式为式中n为水分于数。在常温常压下，1立方米的“可燃冰”可释放出164立方米的甲烷和0.8立方米的水。迄今为止，已发现的天然气水合物结构类型有I型结构、Ⅱ型结构和H型结构…三种，如图所示。可燃冰的概念和结构I型结构为立方晶体结构，其在自然界分布最为广泛，仅能容纳甲烷(C1)、乙烷(c2)这两种小分子的烃以及N2、C02、H2S等非烃分子，这种水合物中甲烷普遍存在的形式是构成的是几何构架。Ⅱ型结构为菱形晶体结构，除包容Cl、Q等小分子外，较大的“笼子”(水合物分子中水分子间的空穴)还可容纳丙烷(C3)及异丁烷(i-C

3、4)等烃类。H型结构为六方晶体结构，其大的“笼子”甚至可以容纳直径超过异丁烷(i-C4)的分子，如其他直径在7．5A（埃）～8．6A（埃）之间的分子。H型结构水合物早期仅见于实验室。1993年才在墨西哥湾大陆斜坡发现其天然形态。Ⅱ型和H型水合物比I型水合物更稳定。可燃冰的概念和结构可燃冰的形成条件和存在状态在自然界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色的亚等轴状、层状、小针状结晶体或分散状。它可存在于零下，也可存在于零上温度环境。从所取得的岩心样品来看，天然气水合物可以多种方式存在：①占据大的岩石粒间孔隙；②以球粒状散布于细粒岩石中；③

4、以固体形式填充在裂缝中；④大块固态水合物伴随少量沉积物。在自然界，天然气水合物的存在主要受气源、组分、温度、压力、盐度等介质条件的控制。研究发现可燃冰的形成有3个基本条件：(1)温度在0℃左右，最高限是20℃；再高就分解了；(2)压力大于3MPa；(3)有丰富的甲烷气源和水源。环境温度接近0℃时只需3个大气压便可形成可燃冰；若是在只有一个大气压的环境中，则必须达到一76℃的低温时可燃冰才能够形成。此外，压力越大，形成的可燃冰越不容易分解；在足够大的压力下，可燃冰在18℃时仍能维持稳定。不过这种依靠压力维持的稳定状态也是有极限的．一旦温度超过20度再

5、太的压力也无能为力，甲烷气体便会逸出，导致可燃冰分解。可燃冰的形成条件和存在状态可燃冰的形成条件和存在状态研究发现可燃冰的形成有3个基本条件：(1)温度在0℃左右，最高限是20℃；再高就分解了；(2)压力大于3MPa；(3)有丰富的甲烷气源和水源。目前科学家已经认识到到自然条件下可燃冰的形成主要有两种形式。一种是生物成因，另一种是热成因，也可能由两种成固混合前成。生物成因是指在细菌等微生物的作用下，沉积物中含有的碳元索转化为甲烷；在适当的温度和压力条件下，甲烷与水发生作用，转化为气水合物。即可燃冰。生物成幽的可燃冰通常具有甲烷浓度高、但空间分布较为

6、分散的特点。热成因的可燃冰通常与石油、天然气的形成和运移密切相关。由于板块运动或断层活动，在板块边缘或地层中会不断产生裂缝、空隙等可供气体移动的通道．地层深部的生油母质干酪根因热解而产生的天然气便有机会沿着这些通道上升到洋底表面或陆地上的冻土层附近。在压力作用下．这些天然气与温度很低的海水或冻土层中的水发生作用，便形成了可燃冰。热成因形成的可燃冰一般分布较为集中，饱和度也比较高，而且其底部往往蕴藏着具有工业开采价值的天然气。可燃冰的形成条件和存在状态地球深海底部的温度通常低而稳定，常年保持在24℃，水深300米左右处便可达到30个大气压。因此，较深

7、的海底环境便成为形成和保存可燃冰的理想场所。据科学家推断，大约90％的大洋水域空间可以形成可燃冰。也就是说，可燃冰在海洋水生态圈中应是常见的成分。除了海底，陆地上也有能够形成可燃冰的适宜环境。据研究人员推断，大约30％的陆地具备可燃冰的形成条件，是发现可燃冰的潜在地区。目前人类已经发现的可燃冰主要存在于北极地区的永久冻士带内，以及海底，陆坡、陆基和海沟等广阔海水之下的海底沉积层中，其蕴藏量是相当可观的。可燃冰的形成条件和存在状态目前科学家提出了多种天然气水合物成因机制，概括起来可分为两类：一是静态形成体系，即现存的天然气田因温度或孔隙压力或天然气浓

8、度的变化而转变为天然气水合物，在此过程中无外来物质的加入。天然气储层若受到冷却作用引起地温降低、压缩作用导致天然气压力增加