祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征

西南石油大学天然气水合物的开采分离方法综述一、课题国内外现状天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

形成天然气水合物有三个基本条件：温度、压力和原材料。

一旦温度升高或压强降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。

因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。

天然气水合物甲烷含量占80%～99.9%，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。

目前，30多个国家和地区已经进行“可燃冰”的研究与调查勘探，最近两年开采试验取得较大进展。

我国计划于2015年在中国海域实施天然气水合物的钻探工程，将有力推动中国“可燃冰”勘探与开发的进程。

日本2013年3月12日成功从爱知县附近深海可燃冰层中提取出甲烷，成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。

日本希望2018年开发出成熟技术，实现大规模商业化生产。

采掘试验由日本经济产业省属下的石油天然气金属矿物资源机构实施。

该机构利用地球深处探测船“地球”号，从爱知县渥美半岛附近约1000米的海底挖入330米，到达可燃冰层后，通过把可燃冰中的水分抽出降低其压力，使水和甲烷分离，然后提取出甲烷，整个过程约用了4小时。

因从20 世纪80 年代开始，美、英、德、加等发达国家纷纷投入巨资相继开展了本土和国际海底天然气水合物的调查研究和评价工作，同时美、加、印度等国已经制定了勘查和开发天然气水合物的国家计划。

特别是日本和印度，在勘查和开发天然气水合物的能力方面已处于领先地位。

世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏，世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。

产业洞察网《可燃冰市场调研与发展趋势研究报告》显示1960年，前苏联在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17亿立方米。

青藏高原湿地冻土区活动层甲烷排放特征张富贵;张舜尧;唐瑞玲;王惠艳;杨志斌;周亚龙;孙忠军【摘要】青藏高原作为地球陆地碳循环系统的重要组成部分,一直是科学家和环保工作者关注的热点,天然气水合物的发现是否会引发环境和地质灾害再次引起科学家甚至政府部门的重视.本文选用甲烷通量、近地表大气甲烷浓度、土壤甲烷浓度和甲烷稳定碳同位素为监测指标,以祁连山天然气水合物试采区为研究区,开展甲烷排放监测.结果表明:①祁连山高寒草原、高寒草甸区甲烷排放具有季节性变化和区域分布特点,最大排放值为19.2mg/m2·h,最大吸收值为-108 mg/m2·h,表现出巨大的碳汇潜力,对青藏高原碳循环具有重要意义;②甲烷碳同位素显示冻土区活动层大量存在微生物,10～30 cm甲烷主要微生物成因,微生物活跃期在夏季,冬季则减弱,微生物的代谢影响着甲烷的氧化和产生,嗜甲烷菌的存在对甲烷的排放起很大的控制作用;③试采前后近地表大气甲烷含量没有出现“爆炸式”增长,这与研究区天然气水合物的赋存状态和储量及试采方式有关;④甲烷排放受多种因素的影响,应加强对土壤温度、土壤湿度和pH值等因素的进一步研究.%As an important part of the earth's terrestrial carbon cycle,the Tibetan Plateau has become a hot place of warmhouse gas emission.The effect of gas hydrate exploration on ecological environment deserves much attention.In this paper,the authors studied the flux and isotope of subsurface methane in gas hydrate area of the Qilian Mountain.Some conclusions have been reached:1.Methane emission from alpine steppe and alpine meadow shows seasonal features.The maximum emission value is 19.2 mg/m2 · h and the maximum absorption value is-108 mg/m2 · h,demonstrating the role of carbon sink.2.Methane isotope data show that there exist a large number ofmicroorganisms in the active layer of permafrost region.The methane in 10 ～ 30cm is the cause of microorganism,which is relatively active in summer and inactive in winner.The metabolic process of microorganism changes the oxidation-reduction of methane,and bacteria addicted to methane leads to the emission of methane.3.As for the occurrence state of gas hydrate and the way of exploration,the phenomenon of blast increase of methane in near-surface atmosphere does not appear.4.The emission of methane is influenced by many factors,and hence the study of temperature,moisture and PH value of soil needs further research.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2017(041)006【总页数】10页(P1027-1036)【关键词】天然气水合物;甲烷排放;环境效应;冻土区;青藏高原【作者】张富贵;张舜尧;唐瑞玲;王惠艳;杨志斌;周亚龙;孙忠军【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;成都理工大学地球科学学院,四川成都 610000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】P632青藏高原是世界上最大的低纬度湿地冻土区，多年冻土面积约150万km2，占世界多年冻土面积的7%[1]，湿地面积13.19万km2，占世界湿地面积的1.5%，由于其独特的气候特征，形成了世界上独一无二的高原湿地生态系统，成为地球陆地碳循环系统的重要组成部分[2]。

冻土区——天然气水合物形成的“风水宝地作者：达瑞来源：《石油知识》 2013年第4期达瑞随着非常规能源的需求量与日俱增的压力，人们致力于石油天然气替代能源的步伐也迅速加快。

天然气水合物的研究进展尤速。

大量的研究证实，在海洋深部和陆地的永冻带是天然气水合物形成、聚集的“风水宝地”。

相比之下，陆地的天然气水合物的勘探开发难度要低一些，人们对它们的研究也就更详细。

陆上极地环境天然气水合物的特征与永冻带密切相关。

一般认为，自从上新世（距今约1.88Ma）以来的热条件导致了永冻带的形成和天然气水合物的持续存在。

现代地图表明，北半球大约20%的土地被永冻带所覆盖。

地质学研究和关于海底条件的热力学建模也表明在北极海的大陆架内可能存在永冻带和天然气水合物。

在更新世的多次冰期时期，从北极的地面区域到大陆架当今水深120m处之内的广大范围内的温度条件都非常适宜永冻带和天然气水合物“遗留”下来。

实际上，陆上近岸处的天然气水合物仅仅能与永冻带紧密相存。

未来能源——天然气水合物19世纪20年代早期，在英格兰工作的JohnFaraday就开始了对新发现的天然气和氯气的研究。

在他的实验中，当温度下降至“寒冷的气候条件”时，气态氯和水就形成了固态的氯水合物。

Faraday实验室里生成的这种“奇物”以水为主分子，氯是外来分子。

这些创新性合成实验可以称为世界上最早的生成联合化合物的报道，即我们现在所知的天然气水合物的合成报道。

氯水合物依然被认为是一种实验室产物，其部分原因在于它形成的限制性条件可以通过实验室技术进行验证。

许多分子在特定条件下都可以形成水合物，一般以各种笼形包含物的形式存在。

这些笼形水合物是“化学”性的，具有独特的非键合性质，科学家们对它们的研究大约已经延续了二百年。

在20世纪30～40年代，在自然环境中，天然气在工业管线中往往会形成像蜡一样的硬壳结晶而发生堵塞，这种情况在较冷区域尤甚。

这种管线的结晶物质常常十分稳定而且即使在冬季的温度和压力环境下，也会给油气工业造成经济损失。

青藏高原东部多年冻土区工程地质条件与评价摘要文章紧密结合作者自身工作实践，就青海省天峻县多年冻土区的工程地质条件进行了具体分析，并提出了冻土防治的具体措施。

关键词青藏高原；冻土区；融沉；防治1 研究意义冻土对温度非常敏感且易变，它是在地壳内热源和外热源的综合作用下形成、发展、退化及消亡。

冻土由固体矿物颗粒、粘土塑性冰包裹体和液相水（未冻水和强结合水）和气态包裹体（水气和空气）组成，它们都各有其特性，彼此相互联系，相互作用。

冻土的发育对与工程建设影响极大，研究的目的在于工程建设时能合理的避让、利用多年冻土，使人们的生活、生产顺利进行。

中国是继俄罗斯、加拿大之后的世界第三大冻土国。

冻土面积约占国土面积的75%，其中季节冻土占52.6%，多年冻土占22.4%。

青藏高原的多年冻土位于高纬度多年冻土南界以南，属于高海拔多年冻土，是世界上中、低纬度地带海拔最高，面积最大的多年冻土区，面积约为149×104km2，占中国多年冻土总面积的70%。

国外对于冻土的研究多侧重于冻结状态下冻土强度、应力-应变特点、压缩变形等方面的研究，对冻土融化引起的变形破坏研究较少。

国内近年来在冻土物理、化学及力学性质研究方面取得重要进展。

对冻土中质迁移、成冰及冻胀机理提出了一些新的概念；对冻融过程中微结构的变化及其特征的研究取得了新进展；对冻土中碳氢水合物的形成条件及其基本性质进行了深入研究，为寒区地下能源的调查与开采提供了科学依据；对冻土流变机制、屈服准则及本构关系提出了新的认识；对冻土在应力作用下的微结构变化、损伤理论及物理蠕变模型的研究有了突破性进展；提出了预报冻土长期强度的一些新方法（如时间一温度比拟法对热力学方法等）；对含盐冻土等特殊土质的物理、化学及力学性质研究取得了一批新的成果。

从上个世纪70年代开始，全球进入一个升温的时期，青藏高原作为全球气候的“启动器”和“放大器”受升温影响更加明显，据国内外有关部门监测，青藏高原气温正以每10年0.35℃的速率上升。