天然气水化合物前沿研究(文献综述)

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1、单位代码学号1224150173分类号密级论文文献综述院（系）名称化学化工学院专业名称化学工程与工艺学生姓名smh2013年12月22日天然气水化合物前沿研究摘要：天然气水合物又称“可燃冰”是公认的21世纪替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨大。越来越多的科学家相信，米来洁净能源的最大一部分也许就藏在海底或高纬度永冻区。由于它的开发可能带来许多不可预测的风险，所以前期调查工作史为重耍。可燃冰丌采过程屮存在难点问题，减压法和综合法是现宥水合物幵采技术中经济前景比较好的幵采技术。关键词天然气水合物；现状；趋势；问题一、概述现在地球能源危机成为人家遇到巨人困难之一，能源的争夺成为引发国家之

2、间战争的重要因素。于是可燃冰作为一类非常规天然气资源，它的开采利用就显得十分重要。天然气水合物的定义：小分子气体（如甲烷至丁烷，氮，氧，二氧化碳，硫化氢等）和水在适当温度和压力T接触后形成的以叩烷为主（＞90%）的笼状水合物，又叫“可燃冰”或“甲烷水合物”。［1+3j据估算全球的天然气水合物的储量约为2XlO16m3成为剩余天然气储量的136倍。世界上天然气水合物所含的有机碳的总量，相当于全球已知煤、石油和天然气总量的2倍。而且分布状况很均匀，儿乎遍布全球的各大洲。其主要成分是甲烷，燃烧后儿乎没有污染，是一种绿色的新型清洁能源。根据我W海洋地质调查部门的调查，发现南海北部具宥&好的

3、可燃冰资源前景，并将南海可燃冰富集规律与幵采基础研究纳入了973计划，标志着中国对替代能源可燃冰重大基础研究已全面展开。目前,对可燃冰的研究发展已经W起Y各国政府和能源专家的广泛关注。二、天然气水化合物天然气水合物，主要成分是甲烷与水分子，是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的具有笼状结构的似冰状结晶化合物，气体分子多以甲烷为主（〉90%），所以也被称为T院水合物（MethaneHydrates）。天然气水合物与天然气的成分相近似，且更为、纯浄。简单地说，天然气水合物就是天然气（甲烷类,是细菌分解冇机物和原油热解吋所产生的）被包进水分子中，在海底低温和很高压力下形成的一种冰状的固

4、态晶体。纯净的天然气水合物呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接被点燃，因此，乂被形象地称为“可燃冰”。具体地来说，其结构就是若干个水分•了一般通过氢键合成为多面体笼•了，每一个笼子中包含有一个客体的天然气分还吋以是二氧化碳、氮气、硫化氢等小分子气体，它们被统称为气水化合物。其形成有两条途径：一是气候寒冷致使矿层温度下降，加上地层的高压力，使原来分散在地壳中的碳氢化合物与地壳中的水形成气一水结合的矿层；二是由于海洋里大量的生物和微生物死亡后留下的遗尸不断沉积到海底，并分解成甲烷、乙烷等宥机气体，宥机气体钻进海底结构疏松的沉积岩微孔，与水形成笼状包合物，是在独特的低温、高压条件下形

5、成的一个甲烷分子周m若干个水分子固态凝聚物，其分子结构复杂。其化学成分不稳定，可用MH20表示，M表示水合物中的气体分子，n为水分子数。［^6］三、天然存量、分布、利用前景目前，全球天然气水合物分布明显呈现受地理格局控制的特点。主要存在于世界范围内的沟盆体系、陆坡体系、边缘海盆陆缘，尤其是与泥火山、热水活动、盐泥底辟及大型断裂构造宥关的深海盆地中；另外还包括扩张盆地和北极地区的永久冻十区，大西洋的85%、太平洋的95%和印度洋的96%的地区中也含冇天然气水合物，并且主要分布于海平面下200〜600m的深度内。□前，世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏。各国科学家对全球天

6、然气水合物资源量较为一致的评价为2X1016m3,是剩余天然气储量(156X1014m3)的128倍。［7］据第28届岡际地质大会提供的资料显示，海底宥大量存在的天然气水合物，对满足人类1000年的能源需要。同吋，我国对可燃冰的重大基础研究也已全面展开，主要分布在南海海域、东海海域、ft藏高原冻土带以及东北冻土带。仅南海北部陆坡的可燃冰资源量就达185亿t油当量，相当于南海深水勘探已探明的油气地质储备的6倍。并且已经在南海部神狐海域获取了天然气水合物的岩心样品，从而成为继美岡、口木、印度之后第4个通过鬧家级研发计划采到水合物实物样品的国家。［8］四、可燃冰与地质、气候、全球变暖甲烷

7、是一种很强的温室气体，尽管它在大气中的生命周期大约12年，但20年后所产生全球暖化潜势GWP值可达62甚至100年后仍有21的数值。在甲烷包合物矿床内，大量的天然气从中瞬问释放的现象，有科学家们假设这会导致像过去和未来可能发生的气候变化。与此现象相关的事件冇二叠纪-三叠纪灭绝事件，以及A新世-始新世交替时期最大热量。天然气水合物还可能导致沉积物物理性质（如剪切强度和流变性等）、地球物理性质（如震波速和电导性）以及地球化学性质如孔隙流体成分的明显变化。物理性质的进一步变