新世纪的非常规能源——天然气水合物由实验研究向现场试采转变

2000-2002年，美国和加拿大的天然气水合物研究与开发项目比以往有了显著的增多，导致这一变化的因素有以下几个方面：美国2000年颁布了《甲烷水合物研究与开发法案》，能源部(DOE)实施了美国国家甲烷水合物研究开发计划；国际间发起了多个涉及天然气水合物的合作研究项目；国际油气生产企业对于天然气水合物的兴趣已不再局限于仅进行前沿学术研究。     

新世纪非常规能源的曙光—天然气水合物

2001年在尼斯举行的世界天然气会议上,国际天然气联盟（IGU）的第9工作委员会预测,未来30年世界天然气需求将由1998年的2．2万亿m^3增加到3．7万亿－4．8万亿m^3,届时发电用天然气将达到1．7万亿m^3／年,约占天然气需求总量的36％。     

非常规能源很难替代天然气

国际天然气联合会（IGU）估计,今后20年,世界天然气储量将会从2009年的178万亿立方米增加到213万亿立方米。同期内,年产量将从3．8万亿立方米增加到4．6万亿立方米。上述产量中除常规气外,还包括页岩气、微密气层气以及煤层气。天然气产量的增长主要靠澳大利亚、俄罗斯、中东和中亚,而且非常规气产量增长较快。     

天然气水合物的能源潜力

北极大陆永久冻土区以及全球大陆边缘外侧海底大型天然气水合物聚集的发现，增强了人们对天然气水合物作为一种可能能源的兴趣。但在把天然气水合物视为一种切实可行而且成本可以负担的天然气供应源之前，人们必须解决一些重大的技术难题。北极天然气水合物研究的综合信息表明，永久冻土区天然气水合物的埋深可能在130～2000m之间。近海大陆边缘天然气水合物的存在主要是根据称作海底模拟反射层的异常地震发射层来推断的，这些反射层的分布深度在海底之下100～1100m之间。目前全球海洋和永久冻土区天然气水合物聚集的天然气资源量估计约有2万万亿m^3。在一些根本问题上，例如所圈定的天然气水合物聚集的天然气数量以及含水合物地层的天然气水合物含量，人们的观点很不一致。这说明我们对天然气水合物仍知之甚少。最近，日本、印度和美国等国家已经启动了雄心勃勃的国家项目，以进一步考察天然气水合物的资源潜力。这些项目可能有助于回答一些关键问题，例如天然气水合物储层的性质、开采系统的设计以及最为重要的开采成本和经济性。     

日本海域天然气水合物开发技术进展

为了深入了解日本在海域天然气水合物试采过程中获得的经验和教训,给我国天然气水合物的开发提供借鉴和参考,系统介绍了日本第二次海域天然气水合物试采过程,并对日本2次试采技术和存在的问题进行了比较分析,归纳和总结了日本在天然气水合物试采方面的主要技术进展。研究发现,日本在2次天然气水合物试采过程中均遇到了出砂等技术问题,在钻井完井、防砂、人工举升、监测和原位测试等技术方面仍存在显著不足。结合日本在海域天然气水合物开发技术上取得的进步和不足,提出了统一协调研发工作、形成具有自主知识产权的开发设备体系和建立具有针对性的勘查与试采规范等建议。      

我国21世纪非常规能源的战略研究

天然气水合物作为一种新的烃类资源在人类未来能源中具有极大的潜力,天然气水合物由于储气量大、成本低,与天然气液化、管道输送相比,有一定的优势。由于天然气水合物大多储藏在水深300m以下的海底沉积物及冻土地带中,我国多年冻土面积占国土面积的22.4%~27.0%,主要分布在青藏高原和东北内蒙、黑龙江省的北部。我国即将修建的青藏铁路沿线(羌塘盆地)正好处于4000~5000m以上的高寒地区,广泛分布着永冻层,据估计永冻层长达510多公里,是形成天然气水合物的良好环境,这一带又严重缺乏燃料。建议将天然气水合物“可燃冰”列入中国国土资源勘探计划。开采天然气水合物对于解决21世纪中国能源问题显得特别重要,根据日本开采南海海槽的甲烷天然气水合物和前苏联开采位于西西伯利亚东北的叶尼塞—哈坦加坳陷的麦索亚哈天然气气田的经济指标,开采1m3天然气,成本约0.25~0.35元人民币,而天然气销售价为0.4~0.55元人民币,一般每1m3天然气的利润为0.15~0.25元人民币,可见经济效益是相当可观的。     

替代石油的能源——天然气水合物

天然气水合物作为巨大的潜在能源，其形成演化的研究引人注目。目前科学估算的天然气水合物含甲烷资源占全球化石燃料（煤、石油、天然气）甲烷总资源的53%。但是，由于其独特的性质和赋存环境，天然气水合物对未来世界能源需求的贡献将取决于开采技术的进步和巨大经费的投入。为此文章对天然气水合物在全球的储量及分布情况、国内外研究动态进行了分析研究，并介绍了几种可能的开采方法，提出了值得注意的问题与对策。     

天然气水合物中甲烷的地球化学研究

采集了世界各地的水下天然气水合格样品并分析了其中烃类气体成分和甲烷碳同位素组成后认为，进入水昌格结构中的甲烷分子主要是微生物还原沉积极有机质的ＣＯ２而产生的。     

结构H型天然气水合物的储藏特性研究

设甲烷分子占据5个小格(3个5^12和2个4^35^66^6)，最大的格子(1个5^126^8)由较大的可溶性烷烃(新己烷)分子所填充，计算结构H型天然气水合物储存甲烷气的最大潜能，为201sm^3／m^3，相当于-162℃下甲烷气储藏容量的1／3；在甲烷气只占据小孔穴的情况下，结构H型水合物储藏甲烷气的潜能大于结构Ⅰ型和Ⅱ型水合物(分别为56和154sm^3/m^3)。在震动室反应器装置中测定了结构H型水合物的储藏能力，加入0．1％卵磷脂或聚乙烯基吡略烷酮(PVP)使等容、压力补偿、恒压条件下转换成水合物的水量增加，即形成的天然气水合物的量增加，而且卵磷脂促进水合物形成的作用强于PVP。等容条件下结构H型天然气水合物形成和分解的压力～温度关系曲线表明，在PVP特别是卵磷脂存在下，水合物形成中压力降较大，形成的水合物融化和分解温度都较高，即水合物的稳定性较大。图3表2参9。     

中国科学院天然气水合物研究新进展

中国科学院的天然气水合物研究始于20世纪90年代初，从1990-2001年院属有关单位率先在国内完成甲烷水合物实验合成、系统介绍国外天然气水合物研究进展、组织天然气水合物学术会议、开办天然气水合物信息网等，引领和推动了全国此领域的研究活动。     

海域天然气水合物试采实践与技术分析

天然气水合物作为当下备受关注的潜在新型清洁能源资源,绝大部分赋存于水深大于300 m的海底沉积层中,日本与中国相继应用深水钻井船和半潜式平台进行了海域天然气水合物的试采实践,均取得一定成果。中国南海海域天然气水合物储量丰富,进一步探究行之有效的方法与工艺,实现安全、稳定、高效的商业化开采,对于解决日益严峻的能源紧缺及环境恶化问题具有重要意义。通过国内外技术调研,对降压、注热、注剂等开采方法进行研究,结合日本海域天然气水合物的试采实践,对其试采的前期准备、设计准则与难点、工艺方案、生产测试系统关键组成部分以及存在的气液分离效率、出砂、流动保障等问题进行深入分析,并提出了相关的优化改进建议,为后续海域天然气水合物试采设计和施工提供借鉴。     

用“非常规技术”解决非常规天然气问题——斯仑贝谢非常规天然气白皮书

在油气产量日趋下降而需求又日益增长的时代，如何经济地从非常规能源获得天然气，是矿物燃料开采遇到的下一个难题。煤层气(CBS)、致密地层天然气和水合物资源数量巨大、潜力长久，这些非常规能源正推动着技术进步。北美洲诱人的天然气价格和对世界市场前所未有的兴趣，将使非常规天然气进入未来能源的最前沿。斯仑贝谢不断增加投资，达到一年15000万美元，来解决天然气开采中的技术难题。     

一种巨大的潜在能源——天然气水合物

一种巨大的潜在能源──天然气水合物李强，孙乃有，王焕新在特定的温度和压力下，天然气与水结合可生成一种外观似冰的白色结晶固体——天然气水合物。虽然人们在很多年前对该水合物就有所觉察，但并未引起足够的重视。至本世纪７０年代初，随着石油天然气工业的进一步发...     

天然气水合物的应用技术

天然气水合物应用技术是近年来发展起来的一系列新兴工业技术。综述了天然气水合物的应用技术,对在能源、天然气储运、污水处理与海水淡化、气体混合物分离、水合物蓄冷、液体的近临界和超临界萃取、生物蛋白酶提取以及水溶液浓缩等方面的应用情况进行了概述,展望了天然气水合物应用技术的发展方向。     

国外天然气水合物研究方兴未艾

随着世界石油供给的短缺，目前各国致力于天然气水合物的研究正在加强，最引人注目得是美国、印度和日本，三国均发起了雄心勃勃的研究计划。其他国家如英国、法国、澳大利亚、挪威等也制定了天然气水合物详细的研究和开发计划。天然气水合物这种非常规能源的影响将是巨大的，一些能源进口国，如印度和日本，国内水合物形成的甲烷有可能降低对昂贵能源进口的依赖性。