天然气水合物发展史

脱除天然气的水分是杜绝水合物生成的根本。 为了防止天然气生成水合物，一般有四种途径： 1) 提高天然气的流动温度； 2) 降低压力至给定温度时水合物的生成压力 以下；
3) 脱除天然气中的水分；
4) 向气流中加入抑制剂(阻化剂)。
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抑制剂的种类：
常 用 的 抑 制 剂 有 甲 醇 、 乙 二 醇 ( EG)、 二 甘 醇
天然气水化物的形成及防止
一、 概 述
• 气体水合物：是水不轻烃、CO2 及H2S等小分子气 体形成的非化学计量型笼形晶体化合物(clathratehy drates ),或称笼型水合物。 天然气水合物：是一种由水分子和碳氢气体分子组 成的结晶状固态简单化合物 （M·nH2O） 外观：如冰雪状，通常呈白色。结晶体以紧凑的格 子构架排列，不冰的结构非常相似。 组成：水合物是在一定压力和温度条件下，天然气 中的某些组分和液态水生成的一种丌稳定的、具 有非化合物性质的晶体。 密度：比水轻。
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• Ⅲ、加热解堵法：确认冰堵点后，给 其冰堵点缠绕伴热带或者是给冰堵点 加保温层，还可以用热水冲浇冰堵管 道，使水合物分解、被气流带走而解 除堵塞。
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FIN.
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(DEG)等。甲醇、乙二醇和二甘醇等。 从抑制剂结构及物化性质可看出：甘醇类的醚 基和羟基团形式相似于水的分子结构，不水有强的 亲合力。向天然气中注入的抑制剂不冷却过程凝析 的水形成冰点很低的溶液，天然气中的水汽被高浓 度甘醇溶液所吸收，导致水合物生成温度明显下降。 由于乙二醇同时具有挥发性低、吸收性强、再
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水分子
水分子笼
天然气水合物模型
天然气分子
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几个笼联成一体的形成物称为晶胞。
气体水合物的晶格 （a）I型结构体心立方晶格； （b）Ⅱ型结构金刚石型面心立方晶格

下 的稳 定性 及其 分 解 特性 是该 技 术 应 用 发 展 的 重 要 基 础 。 奇 异 自保 护效 应 的存 在表 明水 合 物 在 特定 的低 温 温 区 内具 有 良好 的
稳定 性 ， 这 也 为 开展 水 合 物 法储 运 天 然 气 提供 了有 力 的 理 论 和 试验 依 据 。综 述 了气 体 水合 物 自保 护 效 应 的研 究 『 万史 及 其 应 用
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天然 气化 工（ Ｃ 。 化 学与化 工 ）
２ ０ １ ４年 第 ３ ９卷
天然气水合物奇异自保护效应研究发展及其应用
温永刚 Ｌ ２ ， 陈秋 雄 ， 陈运 文 ， 樊栓 狮 ， 郎 雪梅 ， 王 燕 鸿
（ １ ． 深 圳市 燃气 集 团股份有 限公 司 ， 广东 深圳 ５ １ ８ ０ ４ ０ ；
２ ． 华南理 工大 学传 热强 化与 过程节 能教 育部 重点 实验 室 ， 广东
广州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
摘要 ： 采 用 水 合 物 法 进 行 天 然 气 储 运 是 目前 国 内外 正 着 力 开 发 的 一 种 新 型 天 然 气 储 运 技 术 ． 水 合物 在 不 同温 度 压 力 条 件
于 天 然气 储 运 的工 程 应 用 ， 指 出 了 自保 护效 应 研 究 中依 然 存 在 的 困惑 及 发 展 水 合 物 法储 运 天然 气 技 术所 面临 的 挑 战 。
关键词： 奇 异 自保 护 效 应 ： 天然 气 储 运 ； 气体水合物 ； 研 究 进 展
中图分类号： ， Ｉ ＇ Ｅ ８
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ０ ０ １ ． ９ ２ １ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ ． ８ ２ ． ０ ６

水合物一旦形成后，就会减少管道的流通面积，产生节流，加速水 合物的进一步形成。
水合物不仅可能导致管道堵塞，也可造成分离设备和仪表的堵塞， 因此天然气输送过程中水合物的产生与预防是很重要的问题。
天然气长输管线水合物生成的预防
输气设备中由于天然气形成水合物而产生的危害是普遍的现 象，因此对其防治非常重要。
天然气水合物(Natural Gas Hydrates)也称水化物或简称水合物， 是在一定压力和温度条件下，天然气中某些气体组分与水形成的一种 复杂的但又不稳定的白色结晶固体，是一种类似于冰或雪的物质。密 度为0.88~0.90 g/cm3。其中可形成水合物的典型物质包括：CH4、 C3H6、C2H4、C2H6、CO2 和H2S 等。一般用M⋅nH2O 表示，M 为水 合物中的气体分子，n 为水分子数，如CH4⋅6H2O，CH4⋅7H2O， C2H6⋅7H2O 等。也有多种气体混合的水合物。
大量研究结果表明，水合物是由氢键连接的水分子结构形成笼形 结构，气体分子则在范德华力作用下，被包围在晶格中。至今，在 自然界已经发现了3 种水合物晶格结构：结构Ⅰ型、结构Ⅱ型、结 构H 型，晶格中含有无数大小不等的孔穴。在稳定的水合物中，一 些孔穴被气态化合物占据，称之为客体分子。只有分子尺寸和几何 形状适宜的气体才能进入孔穴。孔穴中可能仅含有一种气态化合物， 也可能含有不同化学种类的气体分子。在一稳定水合物中无需所有 孔穴均被填满，在Ⅰ型结构的晶格空穴中只能填充CH4、C2H6 小分 子烃类以及H2S等非烃分子；Ⅱ型结构中还可以容纳C3H8、C4H8等 较大的烃类气体分子；而H 型结构除了能容纳上述各种分子外，还 能容纳一般的原油分子i-C5。
降压控制
与管线加热技术原理相似，通过降低体系压力来控制水合物的生成。 有3 种极限情况：等温降压，压力十分缓慢地降低；等焓降压，压力迅 速降低，不发生热传递；等熵降压，压力通过理想膨胀机降低，不发生 热传递。实际的降压过程通常介于等温和绝热之间。

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。

天然气水合物的形成机理及防治措施X刘　佳,苏花卫(中原油田分公司,河南濮阳　457061) 摘　要:天然气水合物是在天然气开采加工和运输过程中,在一定温度和压力下,天然气与液态水形成的冰雪状结晶体。

在天然气开采加工和运输过程中,会堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。

本文通过分析天然气水合物的形成条件,得出了几条具有实际意义的水合物防治措施,对天然气的安全生产具有一定的现实意义。

关键词:天然气水合物;形成条件;防治措施 中图分类号:T E868 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0049—02 天然气水合物是在天然气开采加工和运输过程中,在一定温度和压力下,天然气与液态水形成的结晶体,外观形似松散的冰或致密的雪,它的相对密度为(0.8～0.9)[1];天然气水合物是一种笼形晶状包络物,即水分子借氢键结合成晶格,而气体分子则在分子力作用下被包围在晶格笼形孔室中;天然气水合物极不稳定,一旦条件破坏,即迅速分解为气和水。

在天然气开采加工和运输过程中,在管道中形成的水合物能堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。

只要条件满足,天然气水合物可以在管道井筒以及地层多孔介质孔隙中形成,这对油气生产和输送危害很大。

1　天然气水合物形成的条件1.1　水分生成水合物的首要条件是具有充足的水分[2],即管道内气体的水蒸气分压要大于气体-水合物中的水蒸气分压。

若气体中的水蒸气分压低于水合物中的水蒸气分压,则不能形成水合物,即使已经形成也会融化消失。

1.2　烃类及杂物研究表明,烃类物质并不是全部都可以形成水合物,直链烷烃中只有CH 4、C 2H 6、C 3H 8能形成水合物[3],支链烷烃中只有异丁烷能形成水合物。

此外,天然气中的杂质组分H 2S 、CO 2、N 2和O 2等也可促使水合物的生成。

通常,天然气组分中C 2以上烃类含量不高,它们主要形成I 形水合物。

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天然气水合物容易堵塞的部位
• 如果是冰堵, 它应当处在低洼处最低点 下游距最低点较近的地方; 如果是水合物堵 塞, 应处在比冰堵远一点的地方, 但不会太 远。大的方位可通过听声音和看地形方式, 找出地势较为低洼容易积水的地方,以确定 管道发生水合物堵塞或冰堵的具体位置。
水合物解堵措施
• 1. 注入防冻剂法：一般可从支管、压力表短节、放空管等处注入防冻 剂, 降低水合物形成的平衡曲线。若管线或井筒内发生水合物堵塞, 可 注入甲醇、乙二醇、二甘醇等水合物抑制剂来解除堵塞。具体方法是 将水合物抑制剂加入井筒内, 溶解油管内的水合物, 并随产出气体流动, 解除管线内水合物的堵塞。 • 2. 加热法将天然气的流动温度升至水合物形成的平衡温度以上, 使已 形成的水合物分解。对于地面敷设的集气管线, 可采取在管外用热水 或蒸汽加热管线的方法, 但一般情况下应避免使用明火加热。实验研 究证明, 水合物与金属接触面的温度升至30℃~40℃就足以使生成的 水合物迅速分解 • 3. 降压解堵法卸压解堵的方法在现场应用较广泛。在井场,集气站或 集气管线已形成水合物堵塞时, 可将部分气体经放空管线放空, 使压力 在短时间内下降。当水合物的温度刚一低于管壁温度, 生成的水合物 立即分解并自管壁脱落被气体带出。
天然气水合物的危害
• 水合物在输气干线或输气站某些管段( 弯头) 阀 门、节流装置等处形成后, 天然气的流通面积减少, 从而形成局部堵塞, 其上游的压力增大, 流量减少, 下游的压力降低, 因而影响管道输配气的正常运行。 同时, 水合物若在节流孔板处形成, 还会影响天然 气流量计量的准确性。若不能及时清除水合物, 管 道会发生严重拥堵, 由此导致上游天然气压力急剧 上升, 造成设备损坏和人员伤害事故。 给天然气 的开采、集输和加工带来危害,造成流量下降同时 增加了能量的损耗，严重会使气流断面切断，处 理时很困难又费时。

图1天然气水合物晶体结构模型Figure 1Crystal structure model of natural gas hydrate天然气水合物是以CH 4为主，含少量CO 2、H 2S 的气态烃类物质充填或被束缚在笼状水分子结构中形成的冰晶化合物。

在一个烃类气体分子的周围包围着多个水分子，水分子通过氢键紧密缔合成三维网状，将烃类气体分子纳入网状，体中形成水合甲烷，其晶体结构模型如图1。

这些水合甲烷象淡灰色的冰球，可以象酒精块或蜡烛一样燃烧，故称为“可燃冰”,其密度为0.905～0.91g/cm 3，化学式为CH 4·n H 2O ，只要把结构中的“水”去掉，就是一种理想的燃料。

从能源的角度看，天然气水合物可视为高度压缩的天然气。

理论上讲，1m 3的天然气水合物在标准大气压下（0.101MPa ）可以释放出164m 3的天然气和0.8m 3的水，其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右，且燃烧几乎不产生有害污染物，是一种新型的清洁环保能源，是公认的地球上尚未开发的、巨大的能源宝库。

世界天然气水合物储量约为2×1016m 3，相当于地球上所有开采石油、天然气和煤的总量的2倍，约为剩余天然气储量（156×1012m 3）的128倍。

海底作者简介：蒋向明（1964—），男，教授级高级工程师，1986年毕业于湘潭矿业学院，中国矿业大学工程硕士。

责任编辑：樊小舟天然气水合物的形成条件及成因分析蒋向明（中国煤炭地质总局水文地质局，河北邯郸056004）摘要：从天然气水合物的晶体结构模型出发，说明了其组成成分及结构特征。

通过对温度—压力平衡条件的差异性分析，揭示了天然气水合物形成的基本条件，对其赋存类型及成因进行了分类，对我国及全球天然气水合物分布情况进行了说明，并以青海木里煤田为例，对天然气水合物的形成条件和成因进行了详细的论述，认为：变质作用及煤化作用使煤田内丰富的煤炭资源不断产生煤层气,当煤层气沿断层破碎带及裂隙运移至含水岩层或含水裂隙时,在温度和压力的作用下遇水形成天然气水合物。

天然气水合物的制备及其利用研究天然气水合物（natural gas hydrates，简称NGHs）是一种自然界常见的天然储气层，属于一种冷却情况下，天然气与水分子产生结合所形成的天然化合物，在深海底部和极寒地区普遍存在。

天然气水合物的资源量极为丰富，被认为是未来能源的重要来源。

因此，天然气水合物制备及其利用的研究一直是研究人员的热门领域。

一、天然气水合物的制备天然气水合物的制备方法目前主要有三种：实验室制备、自然生成和现场模拟。

实验室制备方法是通过模拟自然界寒冷条件下天然气与水分子产生结合的情况，制备出天然气水合物。

实验室制备的天然气水合物大多应用于基础研究和工业应用的实验示范。

这种方法的主要问题在于产量偏低，难以实现大规模生产。

自然生成方法是指天然气水合物在天然条件下形成并被发现，这种方法是实现大规模生产的前提条件。

自然生成的天然气水合物是基于地下沉积物、地下通道、临近海底的沉积物等自然环境条件而形成的，例如，北极圈附近的气水合物、深海水下的气水合物等。

现场模拟方法是指通过在实验条件下模拟自然界天然气水合物形成过程，实现天然气水合物的制备。

这种方法能够模拟天然环境的局部情况，实现样本研究和气水合物制备等研究。

二、天然气水合物的利用天然气水合物的利用应用值得重视。

目前已经有一些成功的应用范围，例如天然气水合物可以用于生产液化天然气，也可以应用于海底气田开发、致冷剂、能源助燃等领域。

其中，天然气水合物可以用于生产液化天然气的方法，便是通过将天然气水合物加压加温，让其生成气态天然气，气态天然气则经过进一步的压缩和冷却而进入液态状态，最终得到液化天然气。

液化天然气相比于常规的天然气储存和运输方式，具有更高的储存密度和更方便的运输方式，也具有更低的环境影响和更高的能源综合利用效率。

除此之外，天然气水合物还可以应用于海底气田的开发。

海底气田的采取受到水压和海底温度等因素的制约，而将天然气水合物作为储气层，可以在大幅减小地球环境的影响下，实现海底气田的开采并提高采收率。

3 特点
天然气水合物具有高能 量密度、资源丰富、无 燃烧产物和环境友好等 特点。
天然气水合物的开发与利用
1
开发历程
天然气水合物的开发始于20世纪60年
开发现状
2
代，经历了不断的实验研究和技术突 破。
目前，天然气水合物的商业开发仍处
于初级阶段，但已取得了一些关键进
展。
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利用前景
天然气水合物可能成为未来能源的重 要替代品，具有广阔的利用前景。
天然气水合物的未来发展
1
发展趋势ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测
天然气水合物的发展前景广阔，将成为能源行业的重要一环。
2
技术难题解决方案
持续的技术研发和创新将帮助解决天然气水合物开发中的技术难题。
3
政策支持分析
政府的政策支持将成为天然气水合物发展的重要推动力。
结束语
1 未来展望
天然气水合物作为一种重要的能源资源，其开发与利用将在未来发挥重要作用。
天然气水合物的应用
能源领域
天然气水合物可作为天然气的替代品，满足 能源需求，并适应未来能源趋势。
其他应用领域
天然气水合物也具有广泛的应用领域，包括 医药、生物学和矿产等领域。
天然气水合物市场前景
1 市场潜力分析
天然气水合物市场潜力巨大，可能在未来成为能源市场的重要组成部分。
2 投资前景分析
天然气水合物的商业开发需要大量的投资，但可能带来可观的经济回报。
2 总结回顾
通过本课件的学习，我们对天然气水合物有了更深入的了解，并认识到其潜力与挑战。
《天然气水合物》PPT课 件
天然气水合物是一种具有巨大能量储备的资源，本课件将介绍其定义、形成 原理和特点，探讨其开发与利用、应用领域以及市场前景，同时分析其风险 与挑战并展望未来发展。

“天然气水合物”可能造成的海上灾害
我国现状
储量丰富:南海北部蕴藏量相当于陆地石油天然气
资源的一半
研究落后国际水平
•1992年：中科院兰州分院，《国外天然气水合 物研究进展》 •2001年：中国地质大学，《海洋地质与可燃冰》 •2002年：国家天然气水合物专项 •2003年：中国天气水合物研讨会 近5年来已在南海等3处发现天然气水合物 预计在2020年进行开采。
三种结构
“I”型：2个512空隙＋6 个51262空隙；8M·46H2O “II”型： 16个512空隙＋8个51264空隙；24M·136H2O “H”型：3个512空隙＋2个435663空隙＋1个51268空隙； 6M·34H2O
形成原因
海洋生物和微生物死后， 海洋生物和微生物死后，尸沉海底 海底水温较低，压力大， 经过细菌分解 海底水温较低，压力大， 成为甲烷、 成为甲烷、乙烷等可燃气体 进入海底的沉积岩，与水结合成可燃冰。 进入海底的沉积岩，与水结合成可燃冰。
世界上可燃冰的总资源量相当于全球已知煤、 世界上可燃冰的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然 气的2倍 气的 倍。 年的需求。 可满足人类 1000 年的需求。 天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、 天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成 藏物化条件优越等特点，被公认为 世纪新型洁净高效能源 世纪新型洁净高效能源。 藏物化条件优越等特点，被公认为21世纪新型洁净高效能源。
物理化学性质
一、天然气水合物存在方式： 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。 二、气水合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性：
(1)相同的组合状态的变化－流体转化为固体。 (2)均属放热过程，并产生很大的热效应。0℃融冰时需用0.335kJ的热量，0 －20℃分解天然气水合物时每千克水需要500－600kJ的热量。 (3)结冰或形成水合物时水体积均增大，前者增大9％。后者增大26％-32％。 (4)水中溶有盐时，两者相平衡温度降低，只有淡水才能转化为冰或水合物。 (5)冰与气水合物的密度都小于水，含水合物层和冻结层密度都小于同类的 水层。 (6)含冰层与含水合物层的电导率都小于含水层。 (7)合冰层与含水合物层弹性波的传播速度均大于含水层。

甲烷水合物的存在和稳定性及其在能源领域的应用一、甲烷水合物的概述甲烷水合物（Methane Hydrate）是一种天然气水合物，通常在海底深处和冷海洋沉积物中发现。

它是由甲烷分子和水分子在一定条件下形成的晶体，化学式为CH4·5.75H2O，是一种富集天然气的重要方式。

甲烷水合物最早被发现是在18世纪，但直到20世纪60年代才被人们重视。

现在已经发现了世界各大洋深处和北极地区的大量甲烷水合物储量，具有极高的开发价值。

二、甲烷水合物的形成机理甲烷水合物是在一定条件下，水分子和甲烷分子形成的晶体。

在自然状态下，当温度和压力较低时，水分子可以通过氢键作用形成六面体晶体结构。

当水分子的温度低于0℃和压力高于正常大气压时，容易将甲烷分子吸附在六面体空隙中。

这时，甲烷和水分子的相对分布会呈现出一种典型的格子排列方式，即甲烷分子的底面中心与六面体角或边上的氧原子相接触。

同时，甲烷分子之间也会通过范德华力相互作用形成氢键。

三、甲烷水合物的稳定性甲烷水合物的稳定性与其所处的温度和压力、化学环境等因素有关。

一般来说，甲烷水合物只有在特定的温度和压力下才能稳定存在。

由于甲烷水合物是在海底深处和极寒的环境中形成，因此它的稳定性与外部环境密切相关，温度过高或压力过低都可能导致水合物分解和释放出甲烷等天然气。

四、甲烷水合物在能源领域的应用由于甲烷水合物具有丰富的储量和高的开采价值，因此在能源领域有着广泛的应用。

首先，甲烷水合物是天然气的重要来源之一。

据估计，全球甲烷水合物储量在1.5万亿-5万亿立方米之间，已经超过了传统的石油和天然气储量总和。

开采甲烷水合物可以有效缓解天然气短缺问题，并为能源领域的可持续发展作出贡献。

此外，甲烷水合物还可以作为一种新型的能源储存材料。

目前，研究人员已经开展了关于甲烷水合物的高压储氢实验，证明了甲烷水合物在储存氢气方面具有很高的潜力。

这为推动清洁能源的发展提供了新的思路和方法。

此外，甲烷水合物在环境保护方面也具有着重要意义。

关键词 天然气水合物 资源潜力 分布 危害 中图分类号： Ｔ Ｅ Ｏ １
０引 言
文献标识码 ： Ａ
年来受气候变化 的影 响，青藏高原的多年冻土正在发生着退 这 将 会 对 天 然气 水 合 物 的 分布 产 生 或 大 或小 的影 响 ， 这 样 天然气水合物是分布于深海沉积物或 陆域永久 冻土 中， 化， 由天然气和水在高压低温条件下形成 的类冰状的结晶物质 。 势必会产生相应 的气候和 环境 问题 。 因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧 ， 所 以又被称为“ 固体瓦 斯” 或者“ 可燃冰” 和“ 气冰” 。天然气水合物是一种新的矿产 ３南海地 区的天然气水合物 的研究状况 在 海 洋 中 ，存 在 于 海 底 深 部 的有 机 质 所 形 成 的 油气 通 过
天然气水合物 。此外， 在我国东海陆坡 、 南海北部陆坡、 台湾 海海域还没有实际采 到天然气水合物的样 品，但是结合 已有 地球 物 理 、 地球 化 学 资 料 ， 我 国南 海 海 域 的 天然 气 水 东北和东南海域 、 冲绳海槽 、 东沙和南沙海槽等地域均有天然 的地 质 、 气水合物产出的 良好地质条件。
藏量 。
目前许多科学研 究者对天然气水合物 的勘探、开发及利 定带 的厚度也 比较 大。由于多年冻土区的渗透性极低 ，可视 为隔水层 ， 可 以很好地 阻止下部的游 离气体 向上迁移和聚集 ， 用 进 行 了大 量 的研 究 ，天 然 气 水 合物 是一 种 具 有 巨大潜 力 的
构成 了水合物形成 时的 良好的圈闭条件 ，当其下部的天然气 能源 ，在 中 国 的青 藏 高 原 多 年 冻 土 区和 南 海 区 域 的 资源 量 巨 在某一深度处聚集 时，只要温度压力适 宜即可形成天然气水 大 ，但 是 其 开 采 会对 海 底 地 质 和 全 球 的气 候 变 化 产 生 一 系列 合物 。多年冻土的融化会提高孔隙压力 ，在多年冻土的底 部 的影 响 。因 此 ， 在 对 天 然 气水 合 物 进 行 研 究 ， 探 明其 资源 量 的 过 程 中 ，也 应 该研 究 和 建 立 新 的 天然 气 水 合 物 勘 探 开 发 技 术 会 产 生 异 常 超 高压 力 。 青藏高原是世 界上海拔最高的多年 冻土 区，平均海拔在 体系 ， 从而保 障将勘探开发过程 中的危害降到最低 。 ４ ０ ０ ０米 以上 ， 据估算多年冻土 区的面积约为 １ ． ４ ｘ １ ０ ６ ｋ ｍ２ 。青 藏高原的多年冻土区主要分布在阿尔金——祁连 山高 山多年 参考文献 １ ］ 赵林． 青藏高原多年冻土活动层 的冻融过程 以及季节冻土的变化［ Ｄ ］ ． 中国 冻土区、 羌塘高原大片连续多年冻土 区、 青南 山原和东部高山 ［ 岛状多年冻土 区、念青唐古拉山和喜马拉雅 山高山岛状 多年 冻土区。在青藏 高原多年冻土区，多年冻土 的地温梯度接近 或者略大于多年冻土底板附近融土 的地温梯度，而融土 的地 温梯度越 小， 越容 易形成天然气水合物， 这就构成了青藏高原 多年冻土区形成天然气水合物适宜的温度压力条件。但是近

天然气水合物研究进展提纲z天然气水合物基本特征z天然气水合物地质成储条件z天然气水合物勘探开发若干指标z天然气水合物应用展望1-1. 水合物成分与结构11水合物成分与结构天然气水合物，又称甲烷气体水合物g y)（Methane gas hydrate), 由天然气与水所组成，呈固体状态，其外貌极像冰，即，雪或固体酒精，点火即可燃烧，故也可称为“可燃冰”、“气冰”、“固体瓦斯”。

天然气水合物的结晶格斯架主要是由水分子所构成，在不同的高条件下，子形低温高压条件下，水分子结晶形成不同类型的多面体结构，形状像鸡笼，有笼形构称故有“笼形结构”之称11水合物成分与结构1-1. 水合物成分与结构已经发现的天然气水合物结构有三种，即结构I型、结构II 型和结构H型。

结构I 型气水合物为立方晶体结构，在自然界分布最为广泛，仅I 型能容纳甲烷（C1）、乙烷（C2）等小分子的烃以及N2、CO2、H2S等非烃分子，大约6个水分子“包嵌”1个气体分子；结构II 型气水合物为菱型晶体结构，水分子间的空穴可容纳丙烷II 型（C3）及异丁烷（i-C4）等烃类；结构H型气水合物为六方晶体结构，其大的“笼子”甚止可II 型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。

目前I 、II 、H型三种气水合物在自然界均有发现H 型1-1. 水合物成分与结构11水合物成分与结构水合物形成于低温高压地带，具有很大的能量密度及丰富的储量，清洁，高效，是潜在而亟待开发利用的新型能源11水合物成分与结构1-1. 水合物成分与结构海洋是碳的最大储库，碳的循环对烃类资源的形成和环境的变化发挥关键作用12水合物形成条件1-2. 水合物形成条件温压条件甲烷气体水合物的形成与稳定性严格受温度、压力、水、气组分相互关系的制约。

一般而言，水合物形成的最佳温度是O-10℃，压力则应大于100大气压（约10MPa）12水合物形成条件1-2. 水合物形成条件物源条件生物气通常来自气水合物层上下的有机质，通过甲烷菌自生自储的甲烷储集而成水合物层的下伏沉积物或沉积岩富含微生物和有机碳时可通储集而成。

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。

厚的冰川覆盖层下 ， 那里是世界能源库所在地 。 大约 ２ ％的陆地和 ９ ％多的海 ７ ０ 域都含有气水合物 ； 陆地上 的气水合物产在 ２ ０米 一 ０ ０米深处 ， ０ ２０ 洋底之下沉
积物 中的气水合物深埋在 ５ ０ ． ０ ０ 米 一 ０米处。 ８
许多行星都有天然气水合物 。 一些天文学 家和行 星科学家已经认识 到在 巨 大的外层 天体 （ 土星 、 如 天王星 ） 及其卫 星 中， 天然气水合物是 重要的化合物 。 这种化合物也很可能存在于包括哈雷彗星在 内的彗星头部 。
耳 。”可见 ， 天然气水 合物将 成为本世纪 的一种 主要 能源 ， 是能 源的一个新领
域。
天然气水合 物 ， 也称气 体水合 物 （ 简称 Ｇａ Ｈ ｄａ 。 由天 然气与水 ｓ ｙ ｒｔ 是 ｅ）
分子在高压 （ 大于 １ Ｏ个大气压或 １ＭＰ 和低温 （℃一 ０（） Ｏ ０ ａ）
天 然 气 水 含 ｛ ｆ 白
— —
２ １世纪的新能源
杨 丽
近年来 ， 石油资源的 日益短缺 ， 油价的不断飙 升 ， 石油争夺战 的白炽化和公
开化 ， 无一不增加 了人们对未来能 源世界的恐慌 ， 天石油用完 了， 有一 我们还能 用什么？所以寻找和开发利用清洁 、 、 高效 潜力巨大的新 能源 ， 已经是包括 中国 在内的世界各 国解决未来能源问题 的主要出路。 “ 谁掌握 天然 气水合物 的开采技术 ，谁就 可以执 ２ １世纪世 界能源之牛
答：
３选文运用的最主要的说明方法是什 么？ ． 运用这种说 明方法有什 么表达作
用？
答：
４请 你说说 下列 句子 中加着重 号的词语为什 么不能去掉？ ．
（） １形成天然气水合物的辜 号气体为甲 对甲 烷， 烷分子 超过９％的 含量 ９ 天

天然气水合物
Natural Gas Hydrate
它可用 M·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 系 水合成物物天以。然及气CO的2、成N分2、如HC2HS 4等、可C形2H成6、单C种3H或8、多C种4H天10然等气同 形成天然气水合物的主要气体为甲烷
合物层下方的游离气或其他流体来降低天然气水合物层的压力 。
特点：
不需要连续激发,成本较低,适合大面积开采,尤其适用于存在下伏游离 气层的天然气水合物藏的开采
是天然气水合物传统开采方法中最有前景的一种技术。
限合物藏位于温 压平衡边界附近时,减压开采法才具有经济可行性
8
天然气水合物开采方法
化学试剂注入开采法
通过向天然气水合物层中注入某 些化学试剂,以破坏天然气水合 物藏的相平衡条件, 促使天然气 水合物分解 。
如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、 丙三醇等,
9
天然气水合物开采方法
化学试剂注入开采法 特点：
可降低初期能量输入 所需的化学试剂费用昂贵 对天然气水合物层的作用缓慢 还会带来一些环境问题
3
天然气水合物的发现
1810:发现气体水合现象 1930-1940：天然气的管线中常有甲烷气水包合物的
结晶阻碍传输 1964：西伯利亚冻原区首次发现自然的甲烷气水包合
物 1977：大西洋的震测探勘也发现深海的富含甲烷气水
包合物的岩层 2000之后：致力于甲烷气水包合物的研究
4
天然气水合物的开采
直接注入热流体加热→火驱法加热→井下电磁加热→微波加热
+ 特点：
– 可实现循环注热 – 作用方式快。
+ 缺点：
– 需要消耗大量能量 – 热利用效率较低 – 只能进行局部加热

天然气水合物及其开发利用研究进展班级：高分子13-3 姓名：*** 学号：*********** 摘要：天然气水合物是继煤、石油和天然气等能源之后的一种潜在新型能源，本文简要介绍了天然气水合物的由来、性质和特征，根据目前国内外研究现状，概述了天然气水合物勘探开发方面的国际研究新进展，以及我国在这方面取得的研究进展，归纳了目前的问题并展望了发展的方向和趋势。

1天然气水合物天然气水合物是近六十年来发现的一种新的矿产资源，它由天然气（主要为甲烷）和水在高压低温条件下形成的类冰状的非化学计量的、笼形结晶化合物。

因其外观像冰而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”、“气冰”。

天然气水合物具有使用方便、燃烧高效清洁、埋藏浅等特点，被誉为21世纪最具有商业开发前景的战略资源，预测储量是煤炭、石油、天然气资源总和的2倍，截至2009年全球共发现116处天然气水合物产地。

目前已有40多个国家和地区正在进行天然气水合物的研究与勘探。

2国际研究新进展目前对于天然气水合物的研究主要包括：天然气水合物的成因分析及其物理化学特性；天然气水合物的勘探技术研究；天然气水合物的开发技术研究及其相关开采、储运、分离和应用等；天然气水合物的潜在环境影响评估及其与全球气候变化的关系(梅东海，1996；Makogon，1997；陈作义等，2002)。

下文对这几方面根据国内外几年研究进展简要介绍。

2.1 天然气水合物的成因分析及物理化学特性天然气水合物中甲烷的成因有3种，分别是热成因、微生物成因和二者混合成因。

在墨西哥和里海两处发现了主要由热成因甲烷形成的天然气水合物。

Kvenvolden(1993)通过对布莱克外海岭甲烷和cO，的同位素研究，证明该处甲烷主要为微生物成因。

Kvenvolden(1995)通过对于采自世界各地的水下天然气水合物样品中的烃类气体成分和甲烷碳同位素组成进行分析，认为形成的甲烷分子主要为微生物成因。