天然氣水合物資源開采方法研究(一) 理工論文

1、天然氣水合物資源開采方法研究(一) 理工論文 摘要 自然界中存在大量的水合物，這些水合物是已經(jīng)被認為是將來重要的能源，本文分析了天然氣水合物資源的特點，并綜合介紹了現(xiàn)階段提出的天然氣水合物開采方法及模型，對比分析了典型開采方法，如熱激發(fā)、降壓和注抑制劑等的優(yōu)缺點和經(jīng)濟性，評述了研究中存在的問題，并提出了今后研究的重點。關鍵詞 水合物 資源 開采 The Research of Natural Gas Production From HydrateAbstract There are a great deal hydrates in the Earth and hydrate reservoir

2、s have been considered as a substantial future energy resource. This paper analyzed the characteristics of hydrate reservoir, introduced the method and models of natural gas production from hydrate dissociation, investigated the relative merits and economical efficiency of typical method such as the

3、rmal stimulation, depressurization and inhibitor injection, and given out some suggests for the emphases of the research in the future.Keywords Gas hydrate; Hydrate reservoir; Natural gas production天然氣水合物（Natural Gas Hydrate，簡稱Gas Hydrate），又稱籠形化合物（Clathrate）。它是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等）下由水和天然氣組

4、成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物，其遇火即可燃燒。在自然界中存在的水合物絕大部分是甲烷水合物。通常情況下，從水合物分解得到甲烷是水合物體積的160多倍，而且以固態(tài)形式存在的天然氣的總量比地球上化石燃料貯量多一倍，所以人們已經(jīng)把水合物作為將來重要的能源貯備。另外甲烷含碳量少于煤或石油，甲烷產生的二氧化碳僅是煤的一半，是一種比較清潔的能源 。天然氣水合物由于其分布廣、規(guī)模大，因此從20世紀80年代初，美國、加拿大、日本等發(fā)達國家開展了本土和國際海底的調查研究和評價。至今，各國已經(jīng)對天然氣水合物勘探開發(fā)技術等方面進行了一系列深入細致的工作，取得了大量令人鼓舞的成果。但由于天然氣水合物的開發(fā)面

5、臨著經(jīng)濟和技術上的可行性問題，天然氣水合物的開發(fā)技術尚處于實驗階段。1 天然氣水合物礦藏的特點美國能源部R .D .Malone (1985)進行多年研究指出水合物存在于以下四個類型中：第一種類型是良好分散型水合物，在諸如墨西哥灣的密西西比峽谷和Orca地區(qū)中了發(fā)現(xiàn)該種樣品。第二種是結核狀水合物，其直徑為5cm，可存在諸如墨西哥灣的綠色峽谷中。該水合物氣體為從深處遷移的熱成因氣體。第三種是層狀水合物，分散于沉積物的各薄層中，例如：在 布萊克-白哈馬山脈發(fā)現(xiàn)的晶核，該水合物存在于所有的近海區(qū)域和永久凍土中。第四種是塊狀水合物，厚度為3-4m，水合物的含量為95%的，沉積物含量少于5%的，例如在遠

6、離中美洲海溝的DSDP84航次570井位發(fā)現(xiàn)的水合物樣品?，F(xiàn)在還不清楚該樣品是來自于生物起源還是來自于熱成因。當該水合物增長時，大部分氣體可轉移到水合物處，或者形成與斷層中，或當塊狀水合物增加時氣體擠壓沉積物。在大陸上，天然氣水合物形成帶范圍較小，大體上與凍結巖石發(fā)育帶一致。天然氣水合物形成帶的最大厚度為18002000m，其中最常見的厚度為7001000m。而在海洋中，天然氣水合物最初形成的海水深度是：在兩極地區(qū)約為100200m，在赤道附近地區(qū)為400600m，水合物的生成帶的厚度從幾米到500米。如果沉積物中的全部孔隙都被天然氣水合物充滿，則該沉積體變可形成一個相對不滲透的屏障，其下可以

7、聚集游離態(tài)的天然氣，如圖1所示。 圖1 典型水合物儲層示意圖2 天然氣水合物開采方法及模型天然氣水合物開采的思路基本上是首先將蘊藏于沉積物中的天然氣水合物進行分解，然后加以利用，現(xiàn)階段提出的方法可以歸為四類。21熱激發(fā)法這類方法的基本思路是利用各種加熱技術對天然氣水合物儲層進行加熱，使水合物層的溫度達到天然氣水合物的分解溫度以上使水合物分解，代表的方法是注蒸汽（圖2）和利用電（或磁）加熱。 圖2 熱激發(fā)開采天然氣水合物示意圖在熱刺激模型中，水合物產生的熱傳導控制技術有兩種。1）用熱水或蒸汽循環(huán)注入預熱井。該過程由兩個步驟組成。1）蒸氣或熱水輸入。2）水合物分解階段。3）產生氣體和水的階段。宏觀模型可確定蒸汽注射階段以及分解階段中，蒸汽輸入和裂化階段所需的平均儲壓和水的飽和度。輸入蒸氣過程中有熱損，其它熱量則消耗用于水合物的分解和對地層的加熱。研究表明：水合物的儲層最小應有15%的孔隙度，厚度應有7.5cm。如果注射液的溫度為340K和395K之間，則可滿足其經(jīng)濟可行性的需要。2）利用電磁或微波等直接加熱。為了更有效利用熱能，該模型一般在井下安裝加熱裝置，設備較復雜。如果利用微波加 關鍵詞:方法,研究,資源,天然氣,水合物,理工論文,天然氣水合物資源開采方法研究(一) 內容