天然气水合物——封存在海底的潜在能源
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具 有 巨大 的能 源开 发前 景 。 因此 ，
合 物 只 有 在 高 压低 温 条 件 下 才 是 已 引 起 世 界 各 国 尤 其 是 发 达 国 家 及 稳 定 的 ， 因 此 其 通 常 分 布 于 大 陆 能 源短 缺 国家 的高 度重 视 。美 国 、 边缘与冻土带。 日本 、德 国 、印 度 、加 拿 大 等 都 制 定 了 各 自 的 天 然 气 水 合 物 研 究 开 发 计 划 。 美 国政 府 顾 问 马 克 斯 预 言 ： “ 然 气 水 合 物 将 可 能 改 变 现 在 的 天
地 缘 政 治 模 式 ，美 国 、 日本 、印 度
等 国家 可 能 实 现 能 源 自给 ，它 将 强 烈 影 响 国际事 务及 对 外政 策 。一旦 天 然 气 水 合 物 被 开 发 利 用 ，现 存 的 世界能源 市场将彻 底改变 ”。
一入Ｉ合成的块状 天然气水合物燃烧时的状态
天 然 气 水 合 物 （ ｓＨｙ ｒｔ） 产 Ｇａ ｄａｅ是
于 大 陆 坡 海 底 和 永 久 冻 土 带 的一 种
新 型 能 源 资 源 ，是 在 高 压 低 温 下 由
水 和 天然 气形 成 的 冰态 超分 子笼 状 固 态 物 ，每 立 方 米 的 天 然 气 水 合 物 在 标 准 状 态 下 可 释 放 １ ０～１ ０ 方 ６ ８立 米 天 然 气 。 据 估 计 ，全 球 天 然 气 水
开 发 积 累 了 技 术 与 经 验 。 自２ Ｉ 纪 ９ 年 代 末 期 以 来 ，我 国 也 开 展 了 大 量 的 ０Ｊ ￣ ０
调 查 研 究 工 作 ，取 得 了 众 多 的成 果 ，在 南 海 和 东 海 都 相 继 发 现 了 天 然 气 水
合物存 在的地球 物理 与地球化学 异常 显示 。
由 天 然 冰 固 态 气 水 合 然 气 水
天然 气 水合 物 是一 种 合 物蕴 藏 的天 然气 总量 相 当 于全球 气 分 子 与 水 分 子 组 成 的 类 已探 明传 统 化 石 燃 料 总 碳 量 的 ２ ， 倍 化 合 物 。 自然 界 中 的 天 然 最 近 的 估 计 约 为 １２Ｘ １ ” 方 米 ， ． ０ 立 物 主 要 为 甲烷 水 合 物 。天
天 然 气 水 合 物 的 主 要 组 成 是 甲烷 气 。是 人 类 理 想 的 无 污 染 、 环 境 友 好 型 洁 净 能 源 。 早 Ｂ开 发 剃 用 天 然 气 水 合 物 。对 缓 解 能 源 压 力 、 改 善 能 源 结 构 、 保 护 环 境 ． 全 面 实 现 经 济 和 社 会 的 长 期 可 持 续 发 展 具 有 重 要的现 实意 义。
２ ０ － ２ ０ 年 由 加 拿 大 、 日本 、美 国 、 印度 和 德 国等 ５ 组 成 的 国 际 Ｍａｌ ０ １ ０２ 国 ｌｋ ｉ
天 然 气 水 合 物 开 发 计 划 对 加 拿 大 马 更 些 三 角 洲 冻 土 带 内 的 Ｍａｌ Ｌ ３ 井 ｌｋ５ 一 ８ ｉ 成 功 进 行 了 天 然 气 水 合 物 的 试 开 采 ，并 钻 探 了Ｍａｌ Ｌ ８ Ｍａｌ Ｌ ３ ｌ ｋ ３ 一３ 和 ｉ ｌ ｋ４ 一 ８ ｉ 两 口地 球 物 理 观 测 井 ，开 展 了 包 括 地 面 高 分 辨 反 射 地 震 、跨 井 地 震 Ｃ Ｔ、地 球 物 理 测 井 、岩 心 地 球 物 理 与 地 球 化 学 测 量 等 ，对 天 然 气 水 合 物 的 勘 探 与
物 。 深 海 环 境 中 的 天 然 气 水 合 物 首 先 是 由地 震 资 料 推 测 进 而 得 到 了 钻 探 的
证实。 随 着 深 海 钻 探 、大 洋 钻 探 与 地 震 调 查 的 发 展 ，人 们 发 现 天 然 气 水 合 物 在 世 界 大 陆 边 缘 广 泛 分 布 。 ２ 世 纪 ９ 年 代 以来 ，天 然 气 水 合 物 的 研 究 得 Ｏ Ｏ 到 了蓬 勃 发 展 。 １ ９ 年 后 ， 日本 、印 度 、美 国 等 国 先 后 设 立 天 然 气 水 合 物 ９５ 研 究 的 国 家 计 划 ，欧 盟 和 其 他 国家 也 纷 纷 推 进 了 天 然 气 水 合 物 的调 查 研 究 工 作 。美 国 和 日本 还 分 别 制 定 了２ ５ ２ １ 年 进 行 商 业 试 开 采 的 时 间 表 。 ０１ 和 ０ ６
３ ０
ＯＣＥ ＡＮＷＯＲ Ｄ Ｌ
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早 在 ２ ０ 前 ，国 外 学 者 就 在 实 验 室 中发 现 了 天 然 气 水 合 物 。 在 ２ 世 ０年 Ｏ 纪 ３ 年 代 ，前 苏 联 科 学 家 在 天 然 气 管 道 中发 现 了 天 然 气 水 合 物 的存 在 。 直 Ｏ ￣ ６ 年 代 ，科 学 家 才 在 西 伯 利 亚 西 部 冻 土 带 下 面 的 沉 积 物 中 首 次 发 现 了 自 ］ Ｗ０ 然 界 中 的 天 然 气 水 合 物 。７ 年 代 ，人 们 在 海 洋 沉 积 物 中 发 现 了 天 然 气 水 合 Ｏ
Ｏ 故来发之 封ｒ源海 ｏｏ能的路 ｃ： 开洋 面 ｅｄ ｏ未 ｎ ｗ 事 ｌ
天然气水台物
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封存在海底的潜在能源
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◎ 宋海斌 樊栓狮 耿建华 陈多福
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｛ 图中断示为天然气水合物分子的笼状结捣 。被 包在 中闻 的是 甲烷 气分子
，
南海 东 北 前 一 段 韵 面 显 示 的 似 海 底
反射 ｛ Ｒ／ ８ｓ
目前 普 遍 公 认 ，天 然 气 水 合 物 在 全 世 界 范 围 内广 泛 存 在 ，地 球 上 大 约 有 ２ ％ 的 陆 地 是 形 成 天 然 气 水 合 物 的 潜 在 地 区 ， 而 在 大 洋 海 底 ，约 有 ９ ％ ７ ０ 的 面 积 也 属 潜 在 区 域 ，主 要 存 在 于 极 地 和 高 原 的 永 久 冻 土 区 以及 水 深 超 过 ３ ０ 的 海 底 、陆 坡 中 。 通 过 天 然 气 水 合 物 形 成 的相 平 衡 条 件 以 及 海 底 水 ０米 温 、地 温 梯 度 等 数 据 分 析 认 为 ，在 永 冻 区 天 然 气 水 合 物 分 布 的深 度 大 约 是 地 面 下 ３ ０～２ ０ 米 的 深 度 ，而 在 大 洋 海 底 分 布 的 深 度 是 从 海 底 开 始 到 海 ０ ００
合 物 只 有 在 高 压低 温 条 件 下 才 是 已 引 起 世 界 各 国 尤 其 是 发 达 国 家 及 稳 定 的 ， 因 此 其 通 常 分 布 于 大 陆 能 源短 缺 国家 的高 度重 视 。美 国 、 边缘与冻土带。 日本 、德 国 、印 度 、加 拿 大 等 都 制 定 了 各 自 的 天 然 气 水 合 物 研 究 开 发 计 划 。 美 国政 府 顾 问 马 克 斯 预 言 ： “ 然 气 水 合 物 将 可 能 改 变 现 在 的 天
地 缘 政 治 模 式 ，美 国 、 日本 、印 度
等 国家 可 能 实 现 能 源 自给 ，它 将 强 烈 影 响 国际事 务及 对 外政 策 。一旦 天 然 气 水 合 物 被 开 发 利 用 ，现 存 的 世界能源 市场将彻 底改变 ”。
一入Ｉ合成的块状 天然气水合物燃烧时的状态
天 然 气 水 合 物 （ ｓＨｙ ｒｔ） 产 Ｇａ ｄａｅ是
于 大 陆 坡 海 底 和 永 久 冻 土 带 的一 种
新 型 能 源 资 源 ，是 在 高 压 低 温 下 由
水 和 天然 气形 成 的 冰态 超分 子笼 状 固 态 物 ，每 立 方 米 的 天 然 气 水 合 物 在 标 准 状 态 下 可 释 放 １ ０～１ ０ 方 ６ ８立 米 天 然 气 。 据 估 计 ，全 球 天 然 气 水
开 发 积 累 了 技 术 与 经 验 。 自２ Ｉ 纪 ９ 年 代 末 期 以 来 ，我 国 也 开 展 了 大 量 的 ０Ｊ ￣ ０
调 查 研 究 工 作 ，取 得 了 众 多 的成 果 ，在 南 海 和 东 海 都 相 继 发 现 了 天 然 气 水
合物存 在的地球 物理 与地球化学 异常 显示 。
由 天 然 冰 固 态 气 水 合 然 气 水
天然 气 水合 物 是一 种 合 物蕴 藏 的天 然气 总量 相 当 于全球 气 分 子 与 水 分 子 组 成 的 类 已探 明传 统 化 石 燃 料 总 碳 量 的 ２ ， 倍 化 合 物 。 自然 界 中 的 天 然 最 近 的 估 计 约 为 １２Ｘ １ ” 方 米 ， ． ０ 立 物 主 要 为 甲烷 水 合 物 。天
天 然 气 水 合 物 的 主 要 组 成 是 甲烷 气 。是 人 类 理 想 的 无 污 染 、 环 境 友 好 型 洁 净 能 源 。 早 Ｂ开 发 剃 用 天 然 气 水 合 物 。对 缓 解 能 源 压 力 、 改 善 能 源 结 构 、 保 护 环 境 ． 全 面 实 现 经 济 和 社 会 的 长 期 可 持 续 发 展 具 有 重 要的现 实意 义。
２ ０ － ２ ０ 年 由 加 拿 大 、 日本 、美 国 、 印度 和 德 国等 ５ 组 成 的 国 际 Ｍａｌ ０ １ ０２ 国 ｌｋ ｉ
天 然 气 水 合 物 开 发 计 划 对 加 拿 大 马 更 些 三 角 洲 冻 土 带 内 的 Ｍａｌ Ｌ ３ 井 ｌｋ５ 一 ８ ｉ 成 功 进 行 了 天 然 气 水 合 物 的 试 开 采 ，并 钻 探 了Ｍａｌ Ｌ ８ Ｍａｌ Ｌ ３ ｌ ｋ ３ 一３ 和 ｉ ｌ ｋ４ 一 ８ ｉ 两 口地 球 物 理 观 测 井 ，开 展 了 包 括 地 面 高 分 辨 反 射 地 震 、跨 井 地 震 Ｃ Ｔ、地 球 物 理 测 井 、岩 心 地 球 物 理 与 地 球 化 学 测 量 等 ，对 天 然 气 水 合 物 的 勘 探 与
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证实。 随 着 深 海 钻 探 、大 洋 钻 探 与 地 震 调 查 的 发 展 ，人 们 发 现 天 然 气 水 合 物 在 世 界 大 陆 边 缘 广 泛 分 布 。 ２ 世 纪 ９ 年 代 以来 ，天 然 气 水 合 物 的 研 究 得 Ｏ Ｏ 到 了蓬 勃 发 展 。 １ ９ 年 后 ， 日本 、印 度 、美 国 等 国 先 后 设 立 天 然 气 水 合 物 ９５ 研 究 的 国 家 计 划 ，欧 盟 和 其 他 国家 也 纷 纷 推 进 了 天 然 气 水 合 物 的调 查 研 究 工 作 。美 国 和 日本 还 分 别 制 定 了２ ５ ２ １ 年 进 行 商 业 试 开 采 的 时 间 表 。 ０１ 和 ０ ６
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早 在 ２ ０ 前 ，国 外 学 者 就 在 实 验 室 中发 现 了 天 然 气 水 合 物 。 在 ２ 世 ０年 Ｏ 纪 ３ 年 代 ，前 苏 联 科 学 家 在 天 然 气 管 道 中发 现 了 天 然 气 水 合 物 的存 在 。 直 Ｏ ￣ ６ 年 代 ，科 学 家 才 在 西 伯 利 亚 西 部 冻 土 带 下 面 的 沉 积 物 中 首 次 发 现 了 自 ］ Ｗ０ 然 界 中 的 天 然 气 水 合 物 。７ 年 代 ，人 们 在 海 洋 沉 积 物 中 发 现 了 天 然 气 水 合 Ｏ
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目前 普 遍 公 认 ，天 然 气 水 合 物 在 全 世 界 范 围 内广 泛 存 在 ，地 球 上 大 约 有 ２ ％ 的 陆 地 是 形 成 天 然 气 水 合 物 的 潜 在 地 区 ， 而 在 大 洋 海 底 ，约 有 ９ ％ ７ ０ 的 面 积 也 属 潜 在 区 域 ，主 要 存 在 于 极 地 和 高 原 的 永 久 冻 土 区 以及 水 深 超 过 ３ ０ 的 海 底 、陆 坡 中 。 通 过 天 然 气 水 合 物 形 成 的相 平 衡 条 件 以 及 海 底 水 ０米 温 、地 温 梯 度 等 数 据 分 析 认 为 ，在 永 冻 区 天 然 气 水 合 物 分 布 的深 度 大 约 是 地 面 下 ３ ０～２ ０ 米 的 深 度 ，而 在 大 洋 海 底 分 布 的 深 度 是 从 海 底 开 始 到 海 ０ ００