我国可燃冰开采研究取得新进展

由中国科学院广州能源研究所天然气水合物中心承担的中国科学院知识创新工程方向性项目“天然气水合物(可燃冰)开采中若干关键问题的研究”，在天然气水合物于多孔介质中的形成／分解条件、外场控制天然气水合物分解速度、化学药剂对天然气水合物分解的影响、天然气水合物热物理性质等相关基础研究方面取得了重要进展。     

天然气水合物实验检测与分析技术

天然气水合物在资源和环境上的重要性,已引起世界各国的高度关注。目前实验室采用多种检测及分析技术对天然气水合物进行研究,取得了一系列研究成果。光学检测可应用于非沉积物的水合物实验;电阻法将在研究水合物成核机理中发挥重要作用;温压法、超声检测、TDR及CT技术也可有效地检测水合物的生成与分解过程;衍射法、拉曼光谱及核磁共振可用于确定水合物晶体结构;DSC则为研究水合物的分解行为提供了新思路。     

天然气水合物沉积物分解过程中本构关系研究

天然气水合物具有储量大、分布广泛、清洁燃烧等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。为了实现天然气水合物资源的安全高效开采,对其沉积层的力学稳定性进行系统评估是十分必要的。本研究在实验室内重塑了40%孔隙度的天然气水合物沉积物试样,并基于力学实验设备,对其在不同围压条件下分解过程中的力学强度及变形进行了一系列测试,获取了相应的应力应变数据。研究结果表明,水合物分解会造成沉积层强度的降低。此外,基于实验数据,在借鉴土力学邓肯-张本构模型的基础上,考虑了围压及分解时间对沉积物力学特性的影响,本文构建了适用于不同围压条件下天然气水合物沉积物分解过程中的本构模型,研究结果表明,该模型可以较好地模拟沉积物试样在分解过程中的应力应变关系,可为实现天然气水合物的安全开采提供一定的理论依据。     

天然气水合物开采的方法及对环境的影响

介绍了天然气水合物形成机理。介绍了热力开采法、降压法、分解促进剂注人法、CO2置换法等目前世界上主要的开采方法原理、工艺及适用范围等。分析了开发天然气水合物对自然环境的影响,对我国进行天然气水合物开发提出了建议。     

海底天然气水合物地层钻井潜在风险及控制措施

天然气水合物是一种清洁高效能源,其广泛分布于大陆永久冻土带和海洋环境中,其中海洋环境又以海洋大陆斜坡和深海盆地为主。对海底天然气水合物地层进行钻井是研究海底天然气水合物及获得海底地层油气资源最直接的手段之一,但海底天然气水合物地层地质环境复杂,钻井面临诸多风险。本文通过综合分析海底天然气水合物地层的储层特性,探讨了海底地层中天然气水合物分解与再形成对钻井工程的影响、可能诱发的地质灾害及环境效应,并提出了相应的应对措施,以期为我国海底天然气水合物地层钻井提供参考。     

天然气水合物能源利用及天然气水合物汽车

简要介绍了天然气水合物的结构及性能，地层及天然气水合物能源利用的广阔前景和存在的问题，分析和综述了水合物储存天然气的有关技术及天然气水合物汽车的研究现状。     

末次冰期以来珠江口盆地深水区天然气水合物稳定带演化

珠江口盆地深水区具备优良的天然气水合物成藏条件,是南海重要的天然气水合物资源勘探区。利用CSMHYD软件模拟预测了天然气水合物相平衡条件下,现今珠江口盆地的天然气水合物稳定带厚度分布和末次冰期以来水合物稳定带厚度的演化特征,同时讨论了晚更新世冰期以来海平面、底水温度对该区天然气水合物稳定带变化的影响,以及水合物分解对环境的影响。结果表明：（1）水深超过600 m的海域具备形成天然气水合物的温压条件;水合物稳定带平均厚度245 m,其中南部稳定带的最大厚度超过330 m,是有利的水合物勘探区;（2）中层水团温度上升很可能是新仙女木末期珠江口盆地深水区天然气水合物分解的主要诱发因素;（3）B/A暖期到YD冷期结束时水合物稳定带面积减少约0.65×10⁴ km²,分解释放的甲烷量约0.38×10¹³ m³,折算成总碳量约为1.9 Gt。     

天然气水合物气藏开发技术探讨

天然气水合物是本世纪最具开发前景的替代能源，开发天然气水合物资源，对我国宏观能源战略决策和可持续发展具有重大的现实意义。文章概述了天然气水合物气藏的特点和国外水合物气藏勘探项目的进展．对热激发技术、降压技术和化学试剂技术等3种技术进行了对比分析，并着重研究了微波加热技术和CO2置换技术。微波加热技术的优点是作用速度快、设备简单、灵活性高、不会对储层造成任何污染。CO2置换技术的优点是利用天然气水合物生成和分解的机理，不仅考虑了经济地开采资源，并且还提出了在开采后消除对海底环境产生有害影响的对策。     

天然气水合物——一种巨大的潜在能源

天然气水合物—一种巨大的潜在能源李强王焕新承德石油高等专科学校化工系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...     

天然气水合物地热场分布特征

天然气水合物广泛分布于海底和永久冻土带。通过统计世界上已发现水合物或水合物标志的地区的热参数值，发现水合物分布区具有低热流的特征；由于水合物本身的低热导率特性，导致水合物分布区的热导率值较低；含水合物的沉积物由于水合物的分解，岩心温度也较低。通过研究南海的热场特征，发现南海的吕宋海槽、西沙海槽附近、湄公盆地和台西南盆地几个地区热流值较低，可能是有利的水合物远景区。     

热激励的CO_2置换CH_4水合物的实验研究

CO_2置换CH_4水合物具有在开采天然气水合物的同时储藏CO_2的功能.天然气水合物因其可燃烧、燃烧后污染小、储量巨大等特点被认为是未来最有可能的能源替代品,但CO_2置换天然气水合物存在反应周期长、置换速率低的缺点.提出了一种借助CO_2水合物生成热量激励CH_4水合物分解的方法,在低温、高压的纯水体系中,研究了温度为275.15 K,置换压力分别为2.3、2.5、2.8、3.0 MPa时有热激励和无热激励两种置换反应的区别.研究结果表明,有热激励的置换反应,由于提供了额外的热量,使CH_4水合物更易分解,从而加速了置换反应的发生,提高了置换速率.     

天然气水合物开发的水平井控水控砂完井研究进展

2020年第二次南海水合物试采证明水平井是实现产业化的重要途径,计划在2030年南海天然气水合物商业开发中补齐粤港澳大湾区天然气供给的短板。但我国海洋水合物甜点多赋存在高含水、边底水丰富的非成岩泥质粉砂储层,水平井开发过程中储层水（排液）易携泥砂（出砂）脊进突入井筒导致产量降低,水平井控水控砂完井是产业化的瓶颈问题之一。针对第二次水平井开发水合物出现的新问题,分析了海洋天然气水合物储层开发过程中的水平井非均衡排液出砂情况,总结了国内外水平井控水控砂实验、模拟和现场的进展,提出了水平井开采水合物控水控砂的难点及我国面临的挑战。分析结果表明,天然气水合物储层开发的水平井控水控砂与常规油气开发存在共性问题,也有其自身分解特点及其赋存的非成岩储层有关的特性问题。针对我国海域天然气水合物储层间各向异性明显、潜在的“四气合采”和“碳封存”,对水合物水平井控水控砂抽取和注入提出了具体的研究思路及建议,以期推动海洋天然气水合物产业化开发进程。     

“CH4-CO2”置换法开采天然气水合物

天然气水合物作为一种储量巨大的清洁能源,其开采价值已引起越来越多的关注。当前天然气水合物开采技术仍不足以商业化应用,还需进一步的实验研究进行理论支撑。二氧化碳置换开采天然气水合物被认为是能同时实现天然气水合物开采与二氧化碳减排、封存的双赢技术,近年来得到了较广泛的研究。置换过程中,混合天然气水合物的热力学和结构性质是预测含水合物沉积物中的热流和水合物解离所需的热量以及评估水合物储层的CO₂储存能力的关键因素。本综述在调研国内外天然气水合物开采技术研究现状的基础上,围绕CO₂置换开采天然气水合物的热力学特性、微观机理与置换效率等,总结了各研究取得的成果,针对置换研究中存在的问题进行了分析,认为当前置换法开采天然气水合物最关键难点在于提高置换效率,而解决该问题的根本在于从热力学和动力学角度弄清楚置换反应的微观机理及控制性因素,明确置换机理,从而在未来的研究有的放矢。     

新能源气体水合物及其发展应用前景

随着能源紧缺问题的加剧，科学家们把更多的目光投向了新能源的开发和利用。20世纪中期，科学家发现了天然气体水合物这一新的替代能源，并不断地对此物质进行研究和探索，希望人类能尽早地真正生产和利用气体水合物，缓解人类社会能源短缺的问题。文章介绍了气体水合物的组成结构、形成和分解机理、天然水合物在地球上的蕴藏分布和开采情况及其在工业上的应用前景，并对气体水合物的研究方向提出了看法。     

Micro-CT造影剂在多孔介质内水合物-水两相分辨中的应用评价

天然气水合物资源开采过程中涉及多孔介质内固(水合物)-液(水)-气(天然气)复杂相态转变及多相流体流动与热质传递,因此实现多相流体的相分辨是开展研究的关键问题之一。利用Micro-CT技术,以四氢呋喃水合物(THF)作为研究对象,开展了固(水合物)-液(水)两相分辨的造影剂效果评价研究。发现溶液内添加造影剂KI的分辨效果要远好于NaCl,KI的分辨效果随着质量分数的增加先增加后减小,最后处于较低值维持不变,KI质量分数为6%时分辨效果最好,可以实现多孔介质内小密度差的水与水合物相分辨及水合物分解过程相界面变化的动态可视化检测。基于此,利用阈值法可以进一步实现分解过程中水合物饱和度的定量分析,获取多相流动过程的各相流体原位和度变化数据。     

可燃冰生成过程的晶体形态及气体分子传输机理研究

可燃冰是国际公认的21世纪最具应用前景的一种新能源。开采天然气水合物资源对缓解能源危机、解决我国能源短缺、降低CO_2排放等问题有重要的现实意义。国内外对天然气水合物的特性研究主要集中在宏观尺度,对微观尺度的研究较少。通过实验手段从微观尺度研究可燃冰生成过程的晶体形态特征及分子传输机理。研究发现可燃冰在纯水体系和表面活性剂溶液中的结晶特征存在明显的差异,且在形成过程中甲烷分子先进入水合物的小孔穴,再进入水合物大孔穴,可燃冰在表面活性剂溶液和纯水中形成的均为结构I型气体水合物。研究结果对进一步深入认识天然气水合物的形成和分解特性具有重要的研究价值。     

天然气水合物分解不可能导致大量温室气体释放

正Energy Daily,2017-02-10根据美国地质调查局(USGS)和罗切斯特大学科学文献的最新解释性评论,因气候变暖导致的甲烷水合物的分解不可能导致大量的甲烷释放到大气中。甲烷水合物也称为天然气水合物,是天然存在的甲烷与水的冰状形式,它在窄范围内的压力和温度条件下是稳定的。天然气水合物主要发生在水深超过1000~1650ft的海底沉积物中,     

海洋天然气水合物地层钻井安全问题研究进展

由于天然气水合物的特性及海底天然气水合物地层地质环境的复杂性,在海洋天然气水合物地层进行钻井作业时会面临诸多的安全问题。目前科研工作者主要通过实地钻井项目、实验研究及数值模拟的方式对海洋天然气水合物地层钻井安全问题展开研究。本文基于对国内外海洋天然气水合物钻井安全问题研究的广泛调研,针对海洋天然气水合物地层钻井面临的主要安全问题及其最新的研究进展进行了讨论和总结。同时,分析了海洋天然气水合物地层钻井安全问题研究目前存在的问题以及未来研究的重点方向。     

21世纪的新能源——天然气水合物

天然气水合物 (ＧａｓＨｙｄｒａｔｅｓ)是天然气和水在特定条件下所形成的一种透明的冰状结晶体 ,又称“可燃冰”、“气冰”、“固体瓦斯” ,是一种清洁高效、使用方便的新能源 ,被誉为 2 1世纪能为人类提供电力的燃料。越来越多的科学家相信 ,未来洁净能源的最大一部分也许就藏在海底或高纬度永冻区。1　天然气水合物的构成和性能1 1　构成天然气水合物与天然气的成分相近似 ,且更为纯净。简单地说 ,天然气水合物就是天然气 (甲烷类 ,是细菌分解有机物和原油热解时所产生的 )被包进水分子中 ,在海底低温和很高压力下形成的一种冰状的固态…     

冰成天然气水合物机理分析

将冰粉与石英砂均匀混合，在一定条件下形成天然气水合物。实验研究表明冰成天然气水合物没有诱导区，开始就进入水合物的成长区。从气-固反应动力学出发，研究了冰成水合物形成机理：冰成天然气水合物过程是冰晶分子对气体分子的吸附、催化和络合相互作用的过程。