天然气水合物论文_天然气水合物实例

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浅析天然气水合物

油气储运09-1

杜小均

2009440128

序号：2 摘要：本文分别介绍了天然气水合物作为能源的重要意义以及存在的开采技术问题，以及天然气水合物生成和分解可能造成的危害以及防止危害发生的措施。关键词：天然气水合物

生成意义

危害

天然气水合物是在一定温度和压力条件下，含水天然气生成的水与烃类气体的结晶体，外表类似致密的雪，是一种笼形晶状包络物，义称“可燃冰”。

形成天然气水合物的条件；（1）必要条件：气体处于水汽的饱和或则过饱和状态并存在游离水。有足够高的压力和足够低的温度。（2）辅助条件：压力的脉动，气体的高速流动，因流向突变产生的搅动，水合物的晶种的存在及晶种停留在特定物理位置如弯头，孔板，阀门等。1天然气水合物作为能源的重要意义

天然气水合物是全球第二大碳储库，仅次于碳酸盐岩，其蕴藏的天然气资源潜力巨大。据保守估算，1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的。燃烧后只生成水和二氧化碳，对环境污染小。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50-60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。海底可燃冰分布的范围约4000万立方米，占海洋总面积的10%，据保守统计，全世界海底天然气水合物中储存的甲烷总量约为1.8亿亿立方米，约合1.1亿万吨。海底可燃冰的储量可够人类使用1000年。

作为新型的高效清洁能源，天然气水合物具有广阔的开发前景，据估计，目前至少有30多个国家和地区针对天然气水合物进行了调查和研究，有相当的投入且取得了重大的发现。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。美国于1969年开始实施可燃冰调查。1998年，把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。日本关注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价，钻探了7口探井，圈定了12块矿集区，并成功取得可燃冰样本。它的目标是在2012年进行商业性试开采。加拿大、印度、韩国、挪威也各自制定了研究计划。“可燃冰”的取样和探矿上，我国从1999年起开始实质性的调查和研究，虽比美、日等国起步晚、水平低，但近年来基础研究进步很快，我国已在南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等地发现“可燃冰”存在的证据。发改委的报告称，目前仅在南海北部估计的“可燃冰”储量，就相当于中国陆上石油总量的50%左右，预计可在2010~2015年试开采。2开采天然气水合物存在的问题

众多的优点和巨大的储量，让人们对“可燃冰”的应用前景充满期待，但从目前的情况看，实现“可燃冰”的商业开发，最少要解决两个瓶颈问题。

一是技术关。开采“可燃冰”最大的难点是保证井底稳定和甲烷气不泄漏、不引发温室效应。天然“可燃冰”呈固态埋藏于海底的岩石中，不管是勘探还是开发，最终都需要通过钻探来实现目标，一方面需要深水作业，对技术要求很高，另一方面，“可燃冰”遇减压便会迅速分解，如果处理不当，或者“可燃冰”矿藏受到破坏，都会导致甲烷气体的大量泄漏，加剧全球温室效应。此外，海底开采还可能破坏地壳稳定和平衡，造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方，甚至导致海啸。

目前世界上许多国家都在研究开采方法。科学家们提出的开采方案主要有三种。第一种是热解法，使其由固态分解出甲烷蒸汽，但如何布设管道并高效收集是难以解决的问题。第二种是降压法，利用核辐射效应使其分解，但也面临着布设管道和收集的难题。第三种是置换法，设想将二氧化碳液化注入“天燃冰”储层，用二氧化碳将甲烷分子置换出来。

二是成本关。美国和日本的研究表明，目前“可燃冰”开采成本高达200美元/立方米，按照每立方米“可燃冰”释放的能量相当于180立方米天然气计算，折合成本达到每立方米1美元以上，而国内天然气的开采成本不到其八分之一。“可燃冰”成本居高不下的原因，首先是勘探规模太小，其次是勘探费用高。

由此看来天然气水合物被真正的广泛利用还需要一定的时间。3天然气水合物的危害

天然气水合物产生和分解都有可能产生灾害，主要有以下三种灾害；（1）油气管道堵塞

天然气水合物一旦形成后，它与金属结合牢固，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，进而造成管道，阀门和一些设备的堵塞，严重影响管道的安全运行。我国某长距离输送管道，在多次投产后出现多系水合物的堵塞，造成很大的经济损失。（2）海底滑坡

在海底，天然气水合物是及其脆弱的，轻微的温度增加或压力释放都有可能使它失稳而产生分解，从而影响海底沉积物的稳定性，甚至导致海底滑坡（3）海水毒化

一旦海底天然气水合物因突发因素而失稳分解，大量的甲烷气体将进入海水，结果是海水被还原，造成缺氧环境，进而引起海洋生物大量死亡，甚至导致生物 事件发生。地史上不排除这种可能性。4预防天然气危害的措施

油气管道堵塞防治：① 天然气进入输气管道之前应进行充分脱水，使天然气水露点低于管线周围介质最低温度5～7℃，这是预防形成水合物及冰堵的根本方法。② 天然气进入输气管道时应进行必要的监督、检测，由供气方定期提供气质化验单(内容有天然气露点、水分、天然气成分等)，防止水及污物的进入。③ 向输气管道中添加化学反应剂，吸收天然气的水分，降低天然气的水露点。④ 在输气管道的天然气入口处应安装除液器，并适当缩短除液器、分离器排水、排污周期。⑤ 场站的调压阀、分离器、除液器等易产生冰堵部位加电伴热或水加热。

从以上两个方面可以看出天然气水合物的发现给人类带来新的希望，具有重要的战略意义，但是同时天然气水合物的形成和分解又会造成很大的灾难。所以我们在开发利用的同时也应高提高技术防止水合物在管道中形成以及在海底中不被破坏。参考文献：

梁平 王天祥 天然气集输技术 石油工业出版社 2008年 樊栓狮 天然气水合物储存与运输技术 化学工业出版社 2004年 金庆焕 张光学 杨木壮 天然气水合物资源概论 科学出版社 2006年 刘鹏 关于天然气水合物开采引发的海底滑坡的思考 《科协论坛（下半月）2010

年05期