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天然气水合物:能源与环境科学的前沿问题

气水合物是一种由气体分子和水分子在特定压力和温度条件下形成的具有笼形结构的冰状固态物质’‘’。一个单位体积的气水合物分解后可释放出100~300倍于这个体积的气体“-‘’。气水合物发现于19世纪初,很长时间科学家的研究只局限在实验室对其进行结构、稳定性、生成与分解等纯科学方面’“。本世纪30年代,输气管线中发现有气水合物生成,这种物质严重影响了气体的正常输送,因此专家们的注意力转向了预报输气管线中气水化合物的生成和研究如何消除其堵塞管线的方法’‘’。本世纪50~60年代,前苏联学者认为地壳浅层沉积物存在有适合天然气水合物形成的层带,即天然气水合物生成带,并有可能形成规模宏大的工业性天然气水合物矿田”‘。6O年代后期,世界上第一个天然气水合物矿田——麦索雅哈气田在西西伯利亚盆地发现。后来,深海钻探计划(1968年8月~1983年11月)和大洋钻探计划(1985年1月~1995年)实施过程中,天然气水合物也在全球很多海域发现“‘自7...  (本文共3页) 阅读全文>>

《海洋地质与第四纪地质》1980年40期
海洋地质与第四纪地质

南海北部陆缘天然气水合物初探

当水和天然气在高压和冰点以上温度的条件下混合时,会产生一种像冰一样的固态物质,称作天然气水合物(gashydrate)。对它的发现和研究工作已有180多年的历史。Davy于1810年第一次在实验室发现氯气的水合物,Faraday(1823)和Vilard(1888)对它进行了研究,他们的工作表明,在一定温度与压力条件下,甲烷与乙烯可形成水合物。图1是Vilard从实验工作中所得的甲烷形成水合物之温度—压力曲线,他当时只做到4000PSI(磅/2)的压力。Kobayshi(1949)和Marshal(1964)进一步做实验,修改了Vilard曲线,将压力延至10000PSI。30年代,俄罗斯科学家发现远东的天然气输送管道内存在由天然气和水所形成的水合物,并阻塞管道送气。1957年,Katz对天然气水合物的形成条件及其转换特性进行了全面总结。1974年,Stol在美国东海岸外的布莱克外脊处之深水沉积中发现地震波存在速度异常,后来解...  (本文共8页) 阅读全文>>

《海洋地质动态》1981年20期
海洋地质动态

海底天然气水合物中细菌的甲烷氧化作用:其对极端环境中生命的意义

天然气水合物是一种类似冰状的结晶固体,晶体中烃和非烃气体被水分子的刚性构架所封存。因为是由细菌的甲烷水合物(结构Ⅰ)和复杂的热成天然气水合物(结构Ⅱ和H)二者构成,所以墨西哥湾陆坡的天然气水合物在全球环境中是非常典型的。结构Ⅱ水合物和结构H水合物含有与地下深处烃类系统中渗漏为油和气有直接关系的各种热成烃和CO2。露头存在于墨西哥湾陆坡海底复杂的生物地球化学和物理动态环境下的热成天然气水合物与甲烷水合物相比较,通常埋藏在数十或数百米的沉积物中。依靠甲烷或H2S的复杂化学合成群落(细菌席、管状蠕虫、贻贝类、蛤类及其它有机体)空间上与天然气水合物相连。此外,最近发现的多毛类蠕虫(“冰蠕虫”)直接丛生在墨西哥湾陆坡海底的天然气水合物露头表面。Carney(1994)首先假设天然气水合物在浅层沉积物中富集甲烷,水合物分解可以释放出游离的甲烷气以驱动海底化学合成群落所需要的以细菌为中介的多种过程。我们在本项研究中的发现对此假设不仅给予支持,...  (本文共4页) 阅读全文>>

《地球科学进展》1990年20期
地球科学进展

青藏高原多年冻土区天然气水合物的研究前景和建议

1概况通过对当今各种能源在技术、经济和储量上的比较,天然气以清洁、优质、高效、低成本和符合环境保护时代要求得到国际社会的认同,并被列为首选的和理想的能源。据此,许多国家纷纷调整和制定新能源战略和政策,促进天然气消费。第20届世界天然气大会得出结论:21世纪将是天然气时代。随着天然气需求量与日俱增,探明天然气储量的任务也日趋紧迫。各国除了勘探常规天然气资源外,还在加大力度、不断寻找和开发利用非常规天然气资源。19世纪60年代俄罗斯麦索雅哈天然气水合物矿田的发现和开发,向人类展示了新能源的曙光。作为非常规天然气藏的天然气水合物以其超过现有可燃矿物资源2倍的巨大储量和广泛的地域分布(90%的海域和27%的陆地———主要是多年冻土区,都具备天然气水合物赋存的温度和压力条件)而轰动世界,被誉为“21世纪新能源”。近年来,许多国家把探明本国天然气水合物资源和做好开采准备,列入能源对策的重要目标,投入巨资,成立专门的研究机构。美国成立了天然气...  (本文共4页) 阅读全文>>

《地球科学进展》1990年40期
地球科学进展

世界天然气水合物研究开发现状和前景

1世界天然气水合物研究历程回顾从1810年英国Davy〔1〕在实验室首次发现气水合物和1888年Vilard〔2〕人工合成天然气(甲烷)水合物后,人类就再没有停止过对气水合物的研究和探索。在这将近200年的时间内,全世界对天然气水合物的研究大致经历了3个阶段〔3〕(表1)。第一阶段是从1810年Davy合成氯气水合物和次年对气水合物正式命名并著书立说〔2〕到20世纪30年代初。在这120年中,对气水合物的研究仅停留在实验室,且争议颇多。自美国Hammerschmidt〔1〕1934年发表了关于水合物造成输气管道堵塞的有关数据后,人们开始注意到气水合物的工业重要性,从负面加深了对气水合物及其性质的研究。这就是气水合物研究史上的第二个阶段。在这个阶段,研究主题是工业条件下水合物的预报和清除、水合物生成阻化剂的研究和应用。本世纪60年代特罗费姆克等〔1〕发现了天然气的这样一个特性,即它可以以固态形式存在于地壳中。特罗费姆克等的研究工作...  (本文共10页) 阅读全文>>

《海洋地质动态》1999年09期
海洋地质动态

天然气水合物甲烷量及资源量的计算

1 天然气水合物的分布1.1 永久冻土带天然气水合物的分布陆地环境的天然气水合物仅分布在永久冻土带。目前已经确认或推测的地点有8处,其中俄罗斯北部5处,阿拉斯加和加拿大北极海沿岸区3处(Kvenvolden,1998;Collett1993,1994)。1.2 海区天然气水合物的分布根据Kvenvolden等(1993)统计,天然气水合物在水域(海域以及湖沼环境)的分布有47处。到1996年,加上日本周边海域的发现,共计57处。其中,太平洋(白令海、颚霍茨克海、日本海)27处,大西洋(加勒比海、墨西哥湾、黑海)15处,印度洋2处,北极海6处,南极周边海域5处,湖沼环境(里海及贝加尔湖)2处。海底天然气水合物确认的主要方法是地震记录中存在的似海底反射层(BSR)以及实地钻探和柱状取样分析。此外,地震记录的速度振幅异常VAMP(Velocity-amplitudefeature),钻探时的测井记录,气体分析孔隙水低盐浓度异常也是推...  (本文共5页) 阅读全文>>