天然气水合物简介

天然气水合物的危害与防止天然气水合物（又称冰火）是一种在高压和低温条件下形成的物质，由水和天然气分子相结合而成。

它主要存在于深海沉积物中，是一种潜在的能源资源。

然而，天然气水合物也具有一定的危害，并需要采取适当的措施进行防止和控制。

以下是有关天然气水合物的危害和防止方法的详细说明。

一、天然气水合物的危害1. 环境污染：天然气水合物的开采和开发过程中，会产生大量的废水和废气。

废水中含有一定浓度的盐和重金属等有毒物质，如果未经处理直接排放到环境中，将会对水体和生态系统造成严重污染。

废气中含有甲烷等温室气体，其对全球气候变化的影响也不可忽视。

2. 地质灾害：天然气水合物属于一种稳定的结构，在地质条件发生改变时，有可能导致其解聚释放出大量的天然气。

这些气体若在地下形成较大规模的气囊，有可能引发火灾、爆炸等地质灾害，对周围环境和人类的安全造成威胁。

3. 海洋生态系统破坏：天然气水合物存在于深海沉积物中，开采和开发这些水合物往往需要使用大量的设备和工具，这些设备在操作过程中可能会对海洋生态系统造成破坏。

例如，底部拖缆或钻浆泄漏可能导致海洋底栖生物死亡，捕捞设备的使用可能破坏底栖生物的生活环境。

4. 社会经济影响：天然气水合物是一种潜在的能源资源，如果能够成功开发和利用，将会对经济产生重大的影响。

然而，由于水合物开发技术的复杂性和风险性，开发难度较大，并且需要大量的资金投入。

一旦投资失败，将会对相关企业和国家的财务状况产生负面影响。

二、天然气水合物的防止1. 加强监管和管理：针对天然气水合物开采和开发活动，应加强监管和管理。

完善相关法律法规，建立健全的监测和检测机制，确保开发活动符合环境保护和安全标准。

对违规行为严肃追责，提高违法成本，减少不合规行为的发生。

2. 发展环保技术：开发天然气水合物的过程中，应加强环境保护技术研究和应用。

例如，开展废水处理和废气排放控制技术研发，提高处理效率和降低对环境的影响。

同时，应大力发展清洁能源技术，减少对水合物的依赖，推动可再生能源的发展。

每日科技名词天然气水合物天然气水合物natural gas hydrate又称：可燃冰定义：天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。

分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中。

学科：化工名词_原料与产品相关名词：天然气冻土矿物燃料【延伸阅读】天然气水合物，也称作甲烷水合物、甲烷冰、甲烷气水包合物或可燃冰，为固体形态的水于晶格（水合物）中包含大量的甲烷。

最初人们认为只有在太阳系外围那些低温、常出现冰的区域才可能出现，但后来发现在地球上许多海洋洋底的沉积物下，甚至地球大陆上也有可燃冰的存在，其蕴藏量也较为丰富。

天然气水合物存在于低温高压的环境，是海洋浅水生态圈中常见的成分，它们通常出现在深层的沉淀物结构中，或是在海床处露出，据推测是因地理断层深处的气体迁移后与海洋深处的冷水接触，通过沉淀和结晶等作用形成。

大陆区域的天然气水合物主要蕴藏于西伯利亚和阿拉斯加800米深的砂岩和泥岩床中。

海生形态的矿床分布于整个大陆棚（指大陆边缘倾斜平缓的海底地带），且可能出现于沉积物下或沉积物与海水接触的表面。

天然气水合物是未来很有潜力的重要矿物燃料来源。

世界上只有美国、日本、印度、中国四个国家通过国家级研发计划采到可燃冰实物样品。

中国自1999年起实施海域天然气水合物资源调查。

2007年6月12日，我国第一次开展天然气水合物钻探，科学家共在3个工作站成功获得天然气水合物实物样品。

2008年，首次在陆域上发现天然气水合物，使中国成为继加拿大、美国之后，第三个在陆域上通过国家计划钻探发现天然气水合物的国家。

2017年7月，首次海域天然气水合物试采圆满成功。

2017年9月22日，科学家首次在我国南海海域发现裸露在海底的天然气水合物。

2017年11月3日，国务院正式批准将天然气水合物列为新矿种，成为我国第173个矿种。

（延伸阅读作者：吉林农业大学资源与环境学院副教授王明辉）。

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。

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”。

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）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物（碳的电负性较大，在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键，构成笼状结构）。

它可用mCH4·nH2O来表示，m代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。

组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。

形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物（Methane Hydrate）。

到目前为止，已经发现的天然气水合物结构类型有三种，即I型结构、II型结构和H型结构。

I型结构气水合物为立方晶体结构，其在自然界分布最为广泛，其仅能容纳甲烷（C1）、乙烷这两种小分子的烃以及N2、CO2、H2S等非烃分子，这种水合物中甲烷普遍存在的形式是构成CH4·5.75H2O的几何格架。

II型结构气水合物为菱型晶体结构，除包容C1、C2等小分子外，较大的“笼子”（水合物晶体中水分子间的空穴）还可容纳丙烷（C3）及异丁烷（i-C4）等烃类。

H型结构气水合物为六方晶体结构，其大的“笼子”甚止可以容纳直径超过异丁烷（i-C4）的分子，如i-C5和其他直径在7.5～8.6A之间的分子（表2）。

H型结构气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。

除墨西哥湾外，在格林大峡谷地区也发现了I、II、H型三种气水合物共存的现象。

天然气水合物结构类型天然气水合物（Gas Hydrate）是一种特殊的结晶化合物，由水分子和气体分子形成的固态晶体结构。

其中，水分子以六边形的结构排列，气体分子则嵌入在水分子的六边形晶格当中。

天然气水合物的稳定性取决于温度和压力，一般需要在高压低温的条件下形成。

天然气水合物广泛存在于海洋和陆地的冷寒地区，是重要的能源资源和环境地质问题。

根据水合物结构中气体分子的类型和排列方式，天然气水合物可分为多种结构类型。

下面将介绍几种常见的天然气水合物结构类型。

1. I型水合物（Structure I）I型水合物是最常见的天然气水合物结构类型，其中气体分子以单个分子的形式嵌入在水分子的六边形晶格当中。

这种结构类型适用于大部分低碳烷烃类气体，如甲烷、乙烷等。

I型水合物在低温高压条件下稳定，常存在于海洋沉积物中。

2. II型水合物（Structure II）II型水合物是由二氧化碳分子和水分子形成的结构类型。

在这种结构中，CO2分子以线性链的形式嵌入在水分子的六边形晶格当中。

II型水合物的稳定性较低，需要较高的压力和低温才能形成。

这种结构类型常见于深海寒冷地区。

3. H型水合物（Structure H）H型水合物是由大型气体分子（如烷烃类）形成的结构类型。

在这种结构中，气体分子以大团簇的形式嵌入在水分子的六边形晶格当中。

H型水合物的稳定性较低，需要更高的压力和较低的温度才能形成。

这种结构类型常见于陆地冷寒地区。

4. S型水合物（Structure S）S型水合物是由硫化氢分子和水分子形成的结构类型。

在这种结构中，H2S分子以线性链的形式嵌入在水分子的六边形晶格当中。

S 型水合物的稳定性较低，需要更高的压力和较低的温度才能形成。

这种结构类型常见于海洋沉积物中。

5. Clathrate水合物Clathrate水合物是由较大的气体分子形成的结构类型，气体分子以笼状结构嵌入在水分子的六边形晶格当中。

Clathrate水合物可以包括多种气体分子，如甲烷、乙烷、氮气等。

天然气水合物一、简介天然气水合物（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。

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”。

分子式为CH4·8H2O。

组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S 等可形成单种或多种天然气水合物。

形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。

首先，低温。

可燃冰在0—10℃时生成，超过20℃便会分解。

海底温度一般保持在2—4℃左右，所以一般在冰土带的地方较多。

；其次，高压。

可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解。

最后，充足的气源。

海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。

海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

二、特点天然气水合物具有分布广、资源量巨大、埋藏浅、能量密度高的特点。

1.分布广泛据推算，世界上占海洋总面积90%的海域具有天然气水合物形成的温压条件；据调查，世界天然气水合物矿藏的面积可达全部海洋面积的30%以上。

目前，实际上在所有海洋边缘水深大于300～500m 的大陆斜坡上均已发现了天然气水合物，在一些海洋边缘的深水海台或盆地的浅部地层中也都直接或间接地发现有天然气水合物，在极地冻土带和极地陆架海也发现有天然气水合物，证明天然气水合物分布十分广泛。

据初步研究，我国东海陆坡和南海陆坡及盆地具备天然气水合物的成矿条件和找矿前景，其中南海西沙海槽、台湾东南陆坡已发现天然气水合物存在的地球物理标志。

2.资源量巨大天然气水合物是全球第二大碳储库，仅次于碳酸盐岩，其蕴藏的天然气资源潜力巨大。

据保守估算，世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为（1.8～2.1）×1016m3，其热当量相当于全球已知煤、石油和天然气总热当量的2倍，也就是说，水合物中碳的总量是地球已知化石燃料中碳总量的两倍。

天然气水合物的危害与防止天然气水合物（Natural Gas Hydrates）是一种在高压和低温条件下形成的固态结构，它由天然气分子（主要是甲烷）和水分子组成。

尽管天然气水合物具有巨大的储量和能源潜力，但其开采和利用过程中存在一些危害和安全隐患。

本文将分析天然气水合物的危害，并探讨如何预防这些危害。

天然气水合物的危害主要有以下几个方面：1. 环境破坏：天然气水合物存在于大部分海洋沉积物中，开采和提取过程中可能对海洋生态系统造成破坏。

例如，钻井过程可能导致海底沉积物的搅动和悬浮物的释放，影响海洋生物群落的生存。

此外，开采过程中可能产生有害物质的排放，对周围环境和生物多样性造成损害。

2. 碳排放：天然气水合物是一种含有高能量的化石燃料，其燃烧会产生二氧化碳和其他温室气体。

大规模开采和利用天然气水合物可能导致更多的碳排放，加剧全球变暖和气候变化。

3. 安全风险：天然气水合物在高压和低温条件下稳定，但一旦被提取和运输，其结构会发生解体，释放出大量的天然气。

如果在处理和储存过程中不能有效控制这些天然气的释放，可能会导致爆炸和火灾等事故，对工作人员和设施造成威胁。

面对这些危害，我们可以采取以下措施来预防和减轻天然气水合物的危害：1. 发展清洁能源：减少对天然气水合物的依赖，积极发展和利用可再生能源，如太阳能和风能。

这样不仅可以减少天然气水合物的开采和利用，还可以降低碳排放和减缓气候变化的影响。

2. 做好环境保护：在天然气水合物的开采和提取过程中，应采取一系列措施来保护生态环境。

例如，选择适当的钻井技术，减少对海底沉积物的搅动和破坏；加强环境监测，及时发现和解决可能对海洋生物造成的威胁。

3. 加强安全管理：在天然气水合物的处理和储存过程中，应严格遵守安全操作规程，确保操作人员的安全。

这包括对设施和设备进行定期检查和维护，建立应急预案，以及培训操作人员的安全意识和技能。

4. 技术研发和创新：加大对天然气水合物开采和利用技术研发的投入，提高开采的效率和可持续性。

天然气水合物引言天然气水合物（Methane Hydrates），简称NGHs，在过去几十年中备受关注。

天然气水合物是一种特殊的化学物质，它是天然气和水形成的结晶化合物。

它的结构中包含了天然气分子（主要是甲烷）和水分子，形成了固体晶体结构。

天然气水合物存在于寒冷的深海底部和极地地区的沉积物中，被认为是一种巨大的未开发能源资源。

这篇文章将会介绍天然气水合物的形成过程、分布情况、潜在的能源潜力以及对环境和气候的影响。

形成过程天然气水合物的形成需要同时具备压力和温度条件。

在大部分的天然气水合物形成地点，地下水的渗透会将水带到脆弱的沉积物层中。

当水和天然气接触时，由于寒冷的温度和高压力，水和天然气中的甲烷分子会结合成为水合物晶体。

这种过程被称为水合物形成。

天然气水合物形成的主要条件是温度低于零下6摄氏度且压力超过200个大气压。

分布情况天然气水合物广泛分布于全球寒冷的海洋和极地地区。

它们主要存在于深海海底的沉积物中，以及北极地区的冻土和冰川中。

据估计，全球的天然气水合物资源量巨大，可能比现有的天然气储量还要多。

然而，由于水合物存在的极端环境条件和技术挑战，目前还没有进行大规模开采。

潜在的能源潜力天然气水合物被认为是未来能源的候选者之一，因为它们拥有巨大的能源潜力。

根据估计，全球的天然气水合物储量可能远远超过传统天然气储量。

特别是在亚洲地区，天然气水合物被视为减少对进口石油和天然气依赖的一种替代能源。

然而，天然气水合物的开采和利用面临着技术挑战和环境风险。

技术挑战天然气水合物的开采和利用面临着许多技术挑战。

首先，水合物形成的地点通常位于深海或极地等极端环境中，需要克服高压、低温和深水等条件。

其次，水合物本身的物理性质使得开采过程更加困难，因为水合物在外部环境下会分解成天然气和水，导致压力下降和结构不稳定。

此外，无论是开采还是运输天然气水合物，都需要解决海底管道技术和安全问题。

环境风险天然气水合物开采和利用会对环境产生一定的影响和风险。

天然气水合物资源一、天然气水合物是什么说到天然气水合物，很多人可能会一头雾水。

别着急，听我慢慢说。

天然气水合物就是一种“奇特”的物质，它的名字听起来很高大上，对吧？水合物其实就是水和天然气的一种结合，想象一下，一个气体被“包裹”在冰晶中，像是泡泡糖被包进了糖衣一样。

很酷吧？你可能会问，这个天然气水合物有什么用？它有什么神奇之处？先别急，慢慢来。

天然气水合物就是天然气的储存方式之一，它的储量庞大到让人咋舌。

可以这么说，如果我们能有效利用天然气水合物，那简直是挖到了“宝藏”。

这个东西通常藏在海底或者冻土里，是一种被压制在低温高压下的物质。

就像你压了个气球，气体还是存在，但却被“困”在了冰块中，动弹不得。

只有等到它被解冻，温度升高时，天然气才能释放出来。

所以，如果能找到有效的方法提取，它不仅能提供丰富的天然气，还能成为能源领域的一颗“明珠”。

二、天然气水合物的能源价值天然气水合物到底有多牛呢？给你打个比方，这玩意儿就像是一个“隐形”的能源巨头。

世界上大部分的天然气储量都在大海底或者冰冻的土地里，普通人根本接触不到。

而天然气水合物的储量，估计能支撑咱们用个几百年都不成问题，甚至可能更久。

你看看，海底的这个“大宝藏”如果能被我们开发出来，可能就能解决一部分能源短缺的问题，未来的能源供应可能就不用这么捉襟见肘了。

天然气水合物有一个优势，那就是相对来说比石油煤炭更环保。

燃烧天然气释放的污染物比燃烧石油和煤炭要少很多。

想想看，大家都在为雾霾操心，空气质量越来越差，天然气水合物的出现，或许能成为缓解这一问题的“救世主”。

它既能减少碳排放，又能提供稳定的能源供应，真的是一箭双雕呀！三、开发天然气水合物的挑战说到开发天然气水合物，咱得现实一点。

虽然它潜力巨大，但要真把这个“宝藏”挖出来，还得面临不少挑战。

你得知道，这玩意儿藏得很深，海底几千米，或者冻土里好几百米。

像冰块一样的天然气水合物需要在特殊的条件下才能释放出来，这个过程可不是简单的。

天然气水合物结构天然气水合物，说白了就是一种天然气和水结合形成的固体物质。

嗯，听起来有点复杂对吧？不过其实它就像冰块里藏着天然气一样。

你能想象冰箱里放一个超级厉害的冰块，不仅能凉快，还能帮你解决能源问题吗？这就是天然气水合物的魅力！它是一种存在于寒冷地方的天然资源，像极了我们生活中的“冰山一角”，但却比冰山更加“有料”。

你看，天然气水合物是怎么形成的呢？它需要低温、高压的环境，像是海底或者极地地区。

在这些地方，天然气会和水结合在一起，形成类似冰的晶体。

而这个过程可不是随便能发生的，要有特定的条件。

要是你从海底捞上一块天然气水合物的“冰块”，它可能在地面上就融化了，结果就只剩下天然气气体飘到天上去了。

所以它的存在本身就是一个谜，既神秘又充满潜力。

那它有什么用呢？这个问题可有意思了！你想，天然气水合物含有的天然气量可是非常巨大的。

有些专家估计，海底的天然气水合物储量，简直可以媲美全球所有已知的天然气储量。

嗯，没错！你可以把它想象成一个巨大的“能源宝库”，只不过它藏在海底或者寒冷的地带，不是随随便便就能挖出来的。

而一旦我们能掌握开采技术，这个“宝库”就能变成我们日常生活中的大能量来源了。

不过，嘿，说到天然气水合物的开采，难度可不小。

开采它需要的技术非常复杂。

你要知道，这可不是在地面上挖个坑就能搞定的事。

海底的压力那么大，一不小心就可能发生危险。

天然气水合物一旦暴露在常温下，它的结构就会崩溃，天然气会瞬间释放出来。

这个过程可能会带来环境风险，甚至导致一些意想不到的麻烦。

所以，说起来开采天然气水合物，看似一块“大蛋糕”，但吃下去也得小心咯。

天然气水合物的环境影响也不可忽视。

咱们都知道，天然气是化石能源的一种，燃烧它会产生温室气体。

如果开采不当，释放出来的天然气就会加剧全球变暖。

海底一旦发生“天然气水合物的大爆炸”，后果可不堪设想。

所以，在开发这个“宝藏”之前，我们得仔细考虑清楚，怎么保证它的开采不会破坏环境，或者给地球带来新的麻烦。

简述天然气水合物的形成条件天然气水合物是一种在海洋和极地等低温高压环境中形成的天然气固体化合物，它是由天然气分子和水分子组成的晶体结构。

天然气水合物具有高储量、广分布、清洁环保等特点，被认为是未来能源发展的重要方向之一。

本文将从形成条件、地质环境、化学反应等方面对天然气水合物进行详细介绍。

一、形成条件1.低温高压条件天然气水合物的形成需要特殊的地质环境，其中最主要的就是低温高压条件。

在大多数情况下，天然气水合物的形成需要温度在0℃以下，压力在10MPa以上。

这样的低温高压条件通常只存在于深海和极地等特殊环境中。

2.适宜的沉积环境除了低温高压条件外，适宜的沉积环境也是天然气水合物形成的必要条件。

通常情况下，这种沉积环境需要满足以下几个方面：（1）富含有机质：富含有机质的海底沉积物可以提供充足的碳源，为天然气水合物的形成提供必要的条件。

（2）适宜的温度和压力：适宜的温度和压力可以促进天然气水合物晶体结构的形成，同时也有利于天然气分子与水分子之间的相互作用。

（3）适宜的盐度和pH值：适宜的盐度和pH值可以影响天然气水合物晶体结构的稳定性，从而对其形成产生影响。

二、地质环境1.深海环境深海环境是天然气水合物最主要的地质环境之一。

在深海中，温度低、压力高，同时还存在大量富含有机质的沉积物。

这些特殊环境为天然气水合物形成提供了必要条件。

此外，在深海中还存在许多地质构造，如冷泉、火山口等，这些构造也是天然气水合物形成和富集的重要场所。

2.极地环境极地环境也是天然气水合物形成和富集的重要场所之一。

在北极和南极等区域，温度极低，压力极高，同时还存在大量富含有机质的沉积物。

这些特殊环境为天然气水合物形成提供了必要条件。

三、化学反应1.天然气分子与水分子之间的相互作用天然气水合物的形成是由于天然气分子与水分子之间的相互作用。

在低温高压条件下，天然气分子会与水分子形成一种稳定的晶体结构，从而形成天然气水合物。

2.甲烷和其他气体之间的相互作用除了天然气分子和水分子之间的相互作用外，甲烷和其他气体之间的相互作用也是影响天然气水合物形成和稳定性的重要因素。

一、天然气水合物的形成条件天然气水合物是一种在极低温和高压下形成的天然气和水的复合物。

它主要形成于海底或极寒地区的冰层下方，具体的形成条件主要包括以下几个方面：1.温度条件：天然气水合物的形成需要极低的温度，在摄氏零下10度至零下20度左右的温度范围内，水分子能够与天然气分子形成结晶结构，形成水合物。

2.压力条件：高压也是天然气水合物形成的重要条件。

海底深层的巨大压力能够促进水合物的形成，使得天然气分子和水分子更容易结合。

3.适宜的气体组成：天然气水合物的形成需要适宜的气体成分，一般为甲烷等轻烃类气体。

不同的气体组成会影响水合物的形成过程和稳定性。

二、天然气水合物的分布规律天然气水合物主要分布在全球的冷海域和极寒地区，其分布规律主要受以下几个因素影响：1.海底地质构造：海底地质构造是影响天然气水合物分布的重要因素之一。

裂陷盆地、深海扇、海底隆起等不同地质构造对水合物的分布和储量都有一定影响。

2.沉积环境：海底沉积环境的不同也会对水合物的分布产生影响。

例如富营养的海域、富有机质的沉积环境更有利于水合物的形成。

3.气候环境：气候环境对水合物的分布同样有一定影响，寒冷气候和丰富降水的地区更容易形成水合物。

4.地球动力学作用：地球内部的构造和地质运动也会对水合物的形成和分布产生一定影响。

三、结语天然气水合物的形成条件和分布规律是一个复杂而又有待深入研究的课题。

随着人们对海底资源的深入挖掘，天然气水合物的开发利用将成为未来的重要方向。

对于天然气水合物的形成条件和分布规律的深入研究，不仅能够为天然气水合物资源的有效勘探和开发提供理论依据和技术支持，同时也对于保护海洋环境、促进海洋科学研究和应对气候变化等方面具有重要意义。

希望在未来能够有更多科研人员投入到天然气水合物的研究中，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

四、天然气水合物的形成机制天然气水合物的形成机制涉及到天然气和水在特殊条件下的化学反应过程。

在海底或极寒地区的极低温和高压环境下，天然气分子和水分子发生相互作用，从而形成天然气水合物。

第五章油气聚集与油气藏的形成5.17 天然气水合物一、基本概念及分类天然气水合物是在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成似冰状的固态水合物。

自然界中存在的天然气水合物的天然气主要成分为甲烷，又称为甲烷水合物（Methane Hydrates）。

有时乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳及硫化氢也可与甲烷一起形成固态混合气体水合物，故又称固态气水合物(Solid Gas Hydrates）。

天然气水合物是甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质，其分子式为M·nH2O，其中M是以甲烷气体为主的气体分子数，n为水分子数。

天然气水合物实质上是一种水包气的笼形物。

其中的水结晶成等轴晶系，水分子形成刚性笼架晶格，每个笼架晶格中均包括一个主要为甲烷的气体分子。

（图据张厚福等，1999）天然气水合物结构图天然气水合物的组成我国天然气水合物分布有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）天然气水合物的气体来源形成水合物的气体主要有3种来源：沉积物中的有机质在细菌降解作用下产生的生物成因气；深部有机物或石油在热裂解作用下产生的热解成因气；由火山作用产生的无机成因气。

天然气水合物可作为深部气藏的良好盖层,也可形成水合物气田。

形成天然气水合物需具备的四个基本条件:①充足的天然气和水，天然气主要是生物成因气，其次热成因气；②较低的温度，一般温度低于10℃；③较高的压力，一般压力大于10MPa；④有利的储集空间。

最重要的是低温和高压条件，且温度与压力可在一定范围内相互补偿。

气体水合物的压力-温度图解（据D.L.Katz等，1959）二、天然气水合物形成与分布二、天然气水合物形成与分布气体水合物的形成要求压力随温度线性升高而呈对数地增加，因而在大多数沉积盆地中，压力增加的幅度都远远无法满足这个要求，水合物在21～27℃温度下都将分解，因而形成水合物的深度下限约在1524m，随各地地温梯度的不同而有所变化。

可燃冰，即天然气水合物，分子式CH4·8H2O，密度0.9 g/cm3，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。

因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”，可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。

特点1：高能：“冰块”里甲烷占80%～99.9%，可直接点燃，同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油要多出数十倍，1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水，其甲烷能效是常规天然气的2-5倍。

特点2：储量大：全世界拥有的常规石油天然气资源，将在40年或50年后逐渐枯竭。

而科学家估计，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。

特点3：清洁无污染：可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。

开采方法：开采方案主要有三种。

第一是热激化法。

利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。

但此方法难处在于不好收集。

海底的多孔介质不是集中为“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。

如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。

方案二是减压法。

减压开采法是一种通过降低压力促使天然气水合物分解的开采方法。

但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。

方案三是“置换法”。

研究证实，将CO2液化，注入1500米以下的洋面，就会生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就会沉入海底。

如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来。

开采弊端：会导致甲烷气的大量散失，从而使大气中的温室气体含量急剧增加；“可燃冰”埋藏于海底的岩石中，不易开采和运输。

天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。

天然气水合物中的甲烷，其温室效应为CO2的20倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。

天然气水合物的研究和应用天然气水合物（Natural Gas Hydrates，NGHs）是一种广泛存在于海底等低温高压环境中的天然气储存形式。

其中天然气以限制性捆绑水分子的形式被固定在水合物分子中，带来了巨大的储气量和储量潜力，同时也面临着技术难度、环境保护和经济效益等问题。

本文将就天然气水合物的研究、应用和未来展望进行探讨。

一、天然气水合物的发现和性质在19世纪，人们就已经在冰球岛的壳牌油田开掘中发现了天然气水合物。

随着海洋科学和石油勘探技术的发展，人们对天然气水合物的形成、分布、储量等方面有了更深入的认识。

目前已经发现了全球超过30个国家的水合物分布，总量估计达到10万亿立方米以上，比当前已开采的石油、天然气总量还要多。

天然气水合物的形成需要低温高压环境，一般在水深500米以上的海底沉积物中形成。

水合物分子为八面体结构，每个八面体分子中由6个水分子包围着1个天然气分子。

天然气分子主要是甲烷和少量乙烷等烷烃，烷烃的数量和种类取决于地质和气候条件。

天然气水合物的密度为0.9 g/cm³，比一般气体的密度大20到30倍，因此也被称为“固态天然气”。

二、天然气水合物的开采难题由于天然气水合物深藏于海底，固态且密度大，开采难度极大，需要高度发展的技术和设备支持。

一般而言，天然气水合物的开采并不直接进行，而是通过将水合物升到一定深度使其转变为气态天然气，再通过管道输送到海面上。

但这种技术和设备的研发和运用需要消耗大量的资源和能源，并且需要面对海底环境、恶劣天气和地震等因素的影响，也就带来了极大的经济和环境风险。

三、天然气水合物的应用前景天然气水合物储量丰富，意味着对于全球能源短缺问题的缓解有着重要意义。

同时，纯度高、热值佳、易于储存等天然气水合物的特点，使其在能源领域拥有极为广泛的应用前景。

目前，日本、韩国、中国等国家均在积极探索天然气水合物的开发与利用途径。

除了在能源领域的应用，天然气水合物还有着广泛的研究价值。