天然气水合物--未来新能源及其勘探开发难度

据现有资料表明,全球石油天然气资源仅能维持40多年的需求.幸而国内外的科学家在全球沿海广大地区发现了天然气水合物,至少有近100处.它是一种冰冻状的固体水合物,每1 m3约含甲烷气达164 m3,说明它具有很高的能量密度.因此,可认为是未来的十分重要的可替代性能源;目前最困难的是研究其勘探与开发它所需的设备和技术.     

AlCl3介质中甲烷水合物相平衡PT轨迹

天然气水合物形成／分解过程和稳定存在的条件是能否进行天然气资源精确评价和水合物灾害防治的技术关键，用可视蓝宝石高压釜水合物实验装置，测定了甲烷水合物在AlCl3溶液中的三相（甲烷水合物－AlCl3溶液－甲烷气）平衡条件，结果表明，当压力在4．040－8．382MPa范围时，形成甲烷水合物的温度在272．15－278．15K之间，随着压力增大，生成甲烷水合物的温度下降，同时，对相同库尔浓度的AlCl3，KCl溶液和其他盐类介质中甲烷水合物生成／分解的PT轨迹和抑制作用进行了研究，并与前人分析结果进行了比较，获得了甲烷水合物相平衡压力与温度的经验公式，认为在盐类溶液（介质）中，AlCl3溶液对甲烷水合物生成具有很好的抑制作用。     

科技前沿

<正>我国将开发"可燃冰"我国计划于201 5年在中国海域实施天然气水合物的钻探工程。天然气水合物因外观像冰且遇火即燃,俗称"可燃冰",主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中。其甲烷含量占80%~999%,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1 000年,因而被各国视为未来石油、天然气的替代能源。这个工程将有力地推动中国"可燃冰"勘探与开发的进程,引发中国能源开发利用的"革命"。     

开发能源资源的思考与选择

人类大约在２１世纪后期将面临石油资源枯竭的问题。按传统的石油地质知识和理论,几乎没有可能再发现巨大的油田,从全球发展的角度,结合中国国情,我国未来能源的选择是：（１）研究和拓宽常规石油和天然气资源勘探领域,开发海域和西北诸盆地油气资源;（２）研究和发展非常规石油和天然气资源;非生物成因气、深层油气、甲烷水合物、煤层气等;（３）发展清洁煤技术和气化、液化技术,清洁高效、控制利用煤,以煤转电并注意保护     

青藏高原昆仑山垭口盆地发现天然气水合物赋存的证据

青藏高原多年冻土区是否存在天然气水合物一直是国内外广泛关注的问题,但一直没有确定的答案.通过钻探、地球物理测井以及气体地球化学研究,在昆仑山垭口盆地发现了天然气水合物赋存的证据.钻探发现250 m以下多个深度岩层存在大量气体释放异常,甲烷气体浓度为22%~32%,且具有天然气水合物分解间歇性释放的特征,这些气体释放层位具有显著的含天然气水合物特有的密度降低、侧向电阻率和声波波速的增大特征.同时多个深度上发现了与水合物分解产生甲烷密切相关的碳酸盐和黄铁矿等自生矿物.     

温和条件下甲烷水合物强化生成技术

基于水合物的固体天然气技术在天然气储运、二氧化碳埋存、海水淡化等技术领域具有广阔的应用前景,而强化温和条件下的水合物生成动力学是推动该技术应用的关键.本文通过乳液聚合法制备了–N(CH3)3+@PSNS纳米促进剂,评价了其与螺旋搅拌协同作用对甲烷水合物生成动力学的影响,并揭示了协同促进机理.研究表明,螺旋搅拌诱导的双向对流强化了反应釜内气液传质,增强了水合物早期生长动力学,而纳米促进剂增加了水合物的多孔特性,强化了后期水合物生长动力学,提高了低倾角下水合物转化率,两者协同作用大幅改善了温和条件下的水合效率.在温和条件下(3.8 MPa),水合物储气量在25°和35°倾角下分别为107.96和140.43 m3/m3,与纯水体系相比分别增加59.16%和91.74%.该研究使得温和条件下水合物高效制备成为可能,对推动水合物基固体天然气技术的应用具有重要的指导意义.     

微波对天然气水合物形成/分解过程的影响

天然气水合物是潜在的清洁能源, 储量巨大. 高效开发利用天然气水合物, 具有重要意义. 微波加热作用速度快, 应用比较灵活, 有希望用于开采各类型天然气水合物资源及水合物储运技术. 实验研究了2450 MHz、不同微波功率下天然气水合物的形成/分解过程, 初步分析了微波对天然气水合物相平衡的影响, 并在van der Waals-Platteeuw模型的基础上进行了计算. 结果表明: 一定功率的微波可降低水合物形成的过冷度和诱导时间, 20 W微波状况下, 过冷度减小约3℃, 诱导时间由4.5 h缩短到1.3 h; 发现微波可使水合物快速分解, 随着水合物的分解, 产生的分解水加速了水合物的分解, 分解水与微波具有协同作用; 相同压力下, 微波可提高水合物的相平衡温度. 天然气水合物分解过程中各组分介电性质的差异造成了反应体系在分解过程中存在显著的温度差异, 微波加热分解水合物存在多种因素的共同作用.     

深水天然气水合物及其管道输送技术

深水天然气水合物是具有广阔应用前景的非常规天然气资源.开采出的深水天然气水合物通过管道输送是实现水合物资源开发、利用的关键环节.输送过程中,管道内的压力、温度会不断发生变化,使得管道内出现伴随水合物生长或分解的复杂气液固三相流动.本文介绍了天然气水合物资源分布情况和开采方式,综述了近年来天然气水合物生长、分解动力学和含水合物颗粒的气液固多相流动方面的研究进展,分析了深水天然气水合物输送管道的安全性.指出未来在深水水合物输送方面应坚持实验与理论相结合的研究手段,着重开展以下三个方面的研究内容:第一是考虑管流作用下天然气、水、水合物三相界面之间的传热传质特点,以及气液流速、流型对传热传质的影响,建立多组分气体水合物生长、分解动力学模型;第二是综合考虑水合物颗粒的微观受力和流体对固相的携带能力,分析水合物颗粒的聚集特征、流动特性以及在管道中的沉积规律;第三是考虑水合物颗粒的生长、分解与管道内流速、流型和压降之间的耦合作用,建立伴随水合物颗粒生长、分解、聚集、沉积的气液固多相管输模型,定量描述水合物颗粒的发展过程和三相流动规律,为深水天然气水合物输送管道的设计、运行和管理提供理论与技术支撑.     

科学造假丑闻的深思

长期以来,由于石油、天然气等资源的大量消耗,全球能源日渐匮乏.全世界都在谈节能,大力提倡循环利用资源,创造可持续发展的人类社会经济.今天,开发太阳能、风能、水能等可持续利用的绿色能源已成为热门的科技课题,成了全世界节约能源的一条主要途径.     

海底气体水合物

外大陆架边缘的海洋沉积物中存在大规模气体水合物已成为地学界的共识.海底气体水合物是由甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质.根据目前的粗略估计,赋存在气体水合物中的碳约为1013t,相当于全球其他化石燃料中碳含量的两倍.由于气体水合物处于亚稳定状态,因此它既可作为21世纪潜在的能源资源,又可在非稳定状态导致海底滑塌和滑坡等地质灾害,并可通过释放甲烷显著影响全球气候.     

天然气水合物研究进展

天然气水合物是由甲烷等气体分子和水分子在低温高压条件下形成的冰雪状笼形包合物，作为全球物理一地质作用的产物，它广泛分布在陆地永冻层和海底沉积层，初步研究结果表明，我国南海北部陆缘可能存在天然气水合物矿藏，全球天然气水合物蕴含的有机碳数量巨大，是一种潜在能源，同时对全球的气候变化有着重要影响。     

碱金属和稀土金属氧化物修饰的NiO/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究

天然气是非常丰富的石化燃料资源,对其优化利用而受到世界各国的高度重视.现有的已工业化的天然气加工利用方法主要为间接法,即由CH_4经水蒸汽重整制合成气,然后由费托反应等再进一步转化为汽油、柴油、甲醇、乙二醇等各种液体燃料和有机化工原料;此外,还有氯化氧化制氯化甲烷、高温裂解制乙炔等.但缺点是:设备复杂,投资大,高温高压,腐蚀性大等.目前处于开发阶段的几种主要甲烷催化转化方法:(1)甲烷氧化偶联制取乙烯、乙烷,     

南海北部神狐海域沉积物颗粒对天然气水合物聚集的主要影响

天然气水合物在海底沉积物中的饱和度是对其资源评价的重要参数.掌握水合物饱和度的影响因素对其能源和气候环境效应的评估有重要的意义.沉积物粒度属性与水合物饱和度的关系,几十年来仍停留在简单统计和定性认识层面.本研究以南海神狐SH3站位样品为研究对象进行粒度、比表面积的测量,以此为基础建立模型表征沉积孔隙大小、水合物相平衡改变量,探讨沉积物颗粒对天然气水合物饱和度的影响及其影响机理.实验结果显示,水合物产出于极细粉砂层(粉砂含量60%).赋存水合物的地层含有极细砂以上的粗粒组分(10%),而其上覆和下伏不含水合物的地层不含有这一粗粒组分.天然气水合物饱和度并非简单依赖于砂(63mm)的含量,而与较粗的部分砂(125mm)含量统计上存在更好的相关性.沉积颗粒的比表面积呈现较为平滑的走势,水合物产出层位的沉积物具有较小的比表面积(8~14 m~2/g),而不含水合物的层位其比表面积16 m~2/g.孔隙度一定的前提下,沉积孔隙的大小主要由沉积颗粒的比表面积决定,且两者呈反比关系.沉积物颗粒的比表面积比其粒度更有优势,与水合物饱和度呈现良好的相关性,可用以定量化分析沉积孔隙大小、天然气水合物相平衡条件的改变,是研究沉积物颗粒影响天然气水合物分布有效且经济的参数指标,同时也还需要大量实验的验证或改进.     

漫谈核动力

现在,世界各国对燃料的需求量与日俱增,在近100年内消耗量已增加了20倍,而且还正以每10年翻一番的速度增长着.六十年代初期全世界能源消耗量约为40亿吨标准煤值,而七十年代初期就已达到了80亿吨标准煤值.目前能源嫌料消耗已经很大,今后在很长时期内还要提供更大量的能源燃料,这就迫使世界各国不得不认真考虑能源开发的问题. 自然界中可利用的能量资源是繁多的.为了弥补有机能源(煤、石油、天然气)的不足,世界各国正在进行太阳能、地热和潮汐能等能源的实验研究工作,但由于气候、地理条件和利用效率的限制,这些能源的大规模利用还有一定困难.     

下五洋“捉”油

海洋中有丰富的油气资源。古代海洋生物遗骸沉到海底,被泥沙掩埋,几百万年之后在海底的压力和温度下就变成了石油或天然气。石油或天然气穿过疏松岩层向上流动,被致密的岩层固封起来,就形成了油气田。1986年在美国加利福尼亚州近海钻出了第一口近海油井。以后在许多大陆架上都发现了油田。目前已探明海底石油天然气储量大体上和陆地储量相当,海上石油产量约占全世界石油产量的30％。 在海上开采石油比较麻烦,比     

21世纪的新能源--甲烷水合物

1999年10月，日本石油公司计划将派遣一艘钻井船开赴离OMAEZAKI海湾约60公里的海面上，钻井队员向950米深的海底开钻。经普通钻头开采到软泥层后，再改用金刚钻头继续向下，便触及到坚硬的冰冻层。这种冰冻物质被称为甲烷水合物，一个时常亲绕在世界各大石油公司、大学研究机构科学家耳边的名字。科学家们发现，在海洋下面和极地永冻土层中蕴藏有极丰富的甲烷水合物，这是一种由天然气和水混合而成的结晶状物质，看上去几乎跟冰的状态一样，一经点燃即会燃烧。过去，天燃气工业专家把这种物质看作是一种偶尔阻塞管道的有害物。如今，科…     

科学造假丑闻的深思

长期以来,由于石油、天然气等资源的大量消耗,全球能源日渐匮乏。全世界都在谈节能,大力提倡循环利用资源,创造可持续发展的人类社会经济。今天,开发太阳能、风能、水能等可持续利用的绿色能源已成为热门的科技课题,成了全世界节约能源的一条主要途径。     

南海发现“可燃冰”

从中国科学院广州能源研究所获悉，经初步判定，南海海底有巨大的“可燃冰”带，能源总量估计是全国石油总量的一半。与石油、天然气相比，“可燃冰”的优点更为突出。1立方米的“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气。目前全球公认的“可燃冰”总能量是所有煤、石油、天然气总和的2－3倍。除了南海外，我国东海也发现了“可燃冰”的踪迹。据悉，国家已经开始组织力量就全国“可燃冰”资源进行勘察。目前，该研究项目已被列为中国科学院院长特别项目，主持该项目的樊检狮教授的实验室正进行超前的实验──研究怎么开采和运输“可燃…     

科学造假丑闻的深思

长期以来，由于石油、天然气等资源的大量消耗，全球能源日渐匮乏。全世界都在谈节能，大力提倡循环利用资源，创造可持续发展的人类社会经济。今天，开发太阳能、风能、水能等可持续利用的绿色能源已成为热门的科技课题，成了全世界节约能源的一条主要途径。     

南海东沙东北冷泉流体的来源和性质:来自烟囱状冷泉碳酸盐岩的证据

大陆边缘海底冷泉活动区往往赋存有大量的冷泉碳酸盐岩,冷泉碳酸盐岩的类型和地球化学特征记录了过去海底富甲烷冷泉流体活动的状况.相对于在海水-沉积物界面上生长的化学礁灰岩和碳酸盐结壳等冷泉碳酸盐岩类型,形成于海底以下流体通道周围的烟囱状冷泉碳酸盐岩能更忠实地反映过去海底冷泉流体的信息.本文对采集自南海东沙东北的高镁方解石质烟囱状冷泉碳酸盐岩进行了详细研究,在定量分析碳酸盐物相及其碳氧同位素组成的基础上,结合产出环境特征和年龄对其形成温度进行约束,利用高镁方解石-水体系氧同位素分馏方程计算沉淀流体的氧同位素组成,研究古富甲烷冷泉流体的来源与性质,并探讨其与海底天然气水合物藏之间潜在的成因联系.研究认为,南海东沙东北陆坡烟囱状冷泉碳酸盐岩的碳源自生物成因甲烷,它的形成与海底天然气水合物藏的破坏密切相关.古冷泉流体的δ18O值为（1.9‰±0.3‰）^{0.6‰±0.3‰}V-SMOW（Vienna standard mean ocean water）之间变化,平均1.4‰±0.3‰ V-SMOW.经估算,水合物分解释放出来的流体在冷泉流体中的贡献最高可达45.7%.分析认为,古海平面下降和陆缘海底峡谷的下切,以及海底滑坡等气候与环境变化因素是导致南海东北陆坡水合物藏曾经遭受破坏的主要原因.研究区广泛分布的烟囱状冷泉碳酸盐岩指示水合物分解释放的甲烷在渗漏出海底之前已经有相当一部分被硫酸盐-甲烷转换带附近的微生物捕获和消耗转化,最终以冷泉碳酸盐岩形式实现了永久封存.