天然氣水合物調(diào)查和研究現(xiàn)狀

1、天然氣水合物調(diào)查和研究現(xiàn)狀摘 要：天然氣水合物是21世紀(jì)潛在的新能源，它正受到各國(guó)科學(xué)家和各國(guó)政府的重視，本文簡(jiǎn)介了天然氣水合物和各國(guó)對(duì)其合物資源調(diào)查和研究現(xiàn)狀。1 什么是天然氣水合物天然氣水合物又稱固態(tài)甲烷，它是由天然氣與水所組成，呈固體狀態(tài)，其外貌極象冰雪或固體酒精，點(diǎn)火即可燃燒，因此有人稱其為可燃冰、氣冰、固體瓦斯。天然氣水合物的結(jié)晶格架主要由水分子構(gòu)成，在不同的低溫高壓條件下，水分子結(jié)晶形成不同類型多面體的籠形結(jié)構(gòu)。其分子式為MnH2O加表示甲烷等氣體，n為水分子數(shù)）。天然氣水會(huì)物的結(jié)構(gòu)類型有：I、11和H型。I型為立方晶體結(jié)構(gòu)、型為菱型晶體結(jié)構(gòu)、H型為六方晶體結(jié)構(gòu)。型天然氣水合物在自

2、然界頒最廣，而及H型水合物更為穩(wěn)定。它是在低溫高壓條件下，由水與天然氣（主要是甲烷氣，每平方米的天然氣水會(huì)物可釋放出164立方米甲烷和0.8立方米的水）結(jié)合形成一種外觀似水的白色結(jié)晶固體，主要存在于陸地上的永久凍土帶和海洋沉積物中。2 國(guó)際上天然氣水合物資源調(diào)查、研究現(xiàn)狀隨著世界上石油、天然氣資源的日漸耗盡，各國(guó)的科學(xué)家正在致力于尋找新的接替能源。天然氣水合物被稱為ZI世紀(jì)具有商業(yè)開發(fā)前景的戰(zhàn)略資源，正受到各國(guó)科學(xué)家和各國(guó)政府的重視。自60年代開始，俄、美、巴德、英、加等許多發(fā)達(dá)國(guó)家，甚至一些發(fā)展中國(guó)家對(duì)其也極為重視，開展了大量的工作。俄羅斯自60年代開始，先后在白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、

3、黑海、里海等開展了天然氣水合物調(diào)查，并發(fā)現(xiàn)有工業(yè)意義的礦體。即使近期經(jīng)濟(jì)比較困難，仍堅(jiān)持在巴倫支海和鄂霍茨克海等海域進(jìn)行調(diào)查或研究工作。位于西西伯利亞東北部的Messoyakha天然氣水合物礦田已成功生產(chǎn)了17年。美國(guó)科學(xué)家早在1934年首次在輸氣管道中發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物，它堵塞了管道，影響了氣體的輸送而開始了對(duì)水合物結(jié)構(gòu)及形成條件的研究。隨后美、加在加拉斯加北坡、馬更些三角洲凍土帶相繼發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的水合物礦藏。70年代初英國(guó)地調(diào)所科學(xué)家在美國(guó)東海岸大陸邊緣所進(jìn)行的地震探測(cè)中發(fā)現(xiàn)了似海底反射層（Bottom Similating，Reflector，英文稱 BSR）。緊接著于1974年又在深海

4、鉆探巖芯中獲取天然氣水合物樣品，并釋放出大量甲烷，證實(shí)了似海底反射與天然氣水含物有關(guān)。1979年美國(guó)借助深海鉆探計(jì)劃（DSDP）和大洋鉆探計(jì)劃（ODP），長(zhǎng)期主持和組織了此項(xiàng)工作，最早指出天然氣水合物為未來的新型能源，并繪制了全美天然氣水含物礦床位置圖。積極參加這項(xiàng)工作的還有英國(guó)、加拿大、挪威、日本和法國(guó)等。1991年美國(guó)能源部組織召開美國(guó)國(guó)家天然氣水合物學(xué)術(shù)討論會(huì)。最為重要的是1995年冬ODP64航次在大西洋西部布萊克海臺(tái)組織了專門的天然氣水合物調(diào)查，打了一系列深海鉆孔，首次證明天然氣水會(huì)物廣泛分布，肯定其具有商業(yè)開發(fā)的價(jià)值。同時(shí)指出天然氣水會(huì)物礦層之下的游離氣也具有經(jīng)濟(jì)意義。以甲烷碳量計(jì)

5、算，初步估計(jì)該地區(qū)天然氣水合物資源量多達(dá)100億噸，可滿足美國(guó)105年的天然氣消耗。在天然氣水合物取得一系列研究成果的基礎(chǔ)上，美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)主席莫爾斯于1996年把天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)作為當(dāng)今六大成就之一。因此，美國(guó)參議院于1998年通過決議，把天然氣水合物作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國(guó)家級(jí)長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，要求能源部和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局等有磁部門組織實(shí)施，其內(nèi)容包括資源詳查、生產(chǎn)技術(shù)、全球氣候變化、安全及海底穩(wěn)定性等五方面的問題，擬每年投人資金20xx萬美元，要求20xx年達(dá)到計(jì)劃目標(biāo)，20年將投入商業(yè)性開發(fā)。亞洲東北亞海域是天然氣水合物又一重要富集區(qū)。80年代末ODP127、131航次在日本周緣海域進(jìn)行鉆探

6、，獲得了天然氣水會(huì)物及BSR異常廣布的重要發(fā)現(xiàn)。美國(guó)能源部的Krason在1992年日本東京召開的第29屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上表明在日本周緣海域共發(fā)現(xiàn)9處的BSR分布區(qū)。天然氣水合物礦層位于海底以下150-300M處，礦層厚度分別為3m、5m、7m，總厚為15m。估計(jì)在日本南海海槽的BSR頒面積約35000Km2。由于美國(guó)能源部發(fā)表了上述評(píng)估數(shù)據(jù)，加之日本油氣能源短缺，它引起了日本通產(chǎn)省、科技界及企業(yè)界的高度重視。1995年日本通產(chǎn)省資源能源廳石油公司（JNOC）聯(lián)合10家石油天然氣私營(yíng)企業(yè)制定了1995-l999年宏偉的甲烷天然氣水合物研究及開發(fā)推進(jìn)初步計(jì)劃，投資6400萬美元。通過對(duì)日本周邊海域

7、，特別是南海海槽、日本海東北部的鄂霍茨克海的靶區(qū)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)南海海槽水合物位于水深8501150m離岸較近，易于開發(fā)。水會(huì)物賦存一砂巖和火山沉積物中，其也隙度為35，水合物充填率達(dá)85，初步評(píng)價(jià)，日本南海海槽的天然氣水合物甲烷資源量為7.4l012m3，可滿足日本100年的能源消耗。德國(guó)從80年代后期還曾利用太陽(yáng)號(hào)調(diào)查船與其他國(guó)家合作，先后對(duì)東太平洋俄勒岡海域的卡斯凱迪亞增生楔，以及西南太平洋和白令海域進(jìn)行了水合物的調(diào)整。在南沙海槽、蘇拉威西海、白令海等地都發(fā)現(xiàn)了與水合物有關(guān)的地震標(biāo)志，并獲取了水合物樣品。印度在1995年全國(guó)地質(zhì)地球物理年會(huì)上統(tǒng)一了認(rèn)識(shí)，認(rèn)為天然氣水含物已成為現(xiàn)今地質(zhì)工作的主題。在印度科學(xué)和工業(yè)委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下制定了全國(guó)天然氣水合物研究計(jì)劃，投資5600萬美元。迄今為止，印度已在其東西地