天然气水合物典型特征综述
天然气水合物
一般来说, 人为地打破天然气水合物稳定存在的温压条件使其分解, 是目 前开采天然气水合物的主要途径。但是要考虑到天然气水合物作为储存 区地层的构成部分，在稳定该区域地层方面起着相当重要的作用。 众所周知, 二氧化碳是最重要的温室气体, 其在大气中含量增高是导致全 球气候变暖的主要原因之一。因此深海地层处置被认为是减少CO2排向 大气的有效手段。研究显示，当CO2 被收集起来并注入深海地层，将形 成CO2 水合物。 因此人们设想，若将CO2注入天然气水合物聚集层，既能将其中的CH4 置换出来， 又能有效减少CO2 向大气排放，还可以保持地层的稳定性 。由此Ebinuma及Ohgaki等于1996年提出了CO2 置换法开采天然气水 合物。
天然气水合物
天然气水合物简介
天然气水合物是在一定条件下由轻烃、二氧 化碳及硫化氢等小分子气体与水相互作用形 成的白色固态结晶物质，是一种非化学计量 型晶体化合物，或称笼形水合物，也称为可 燃冰、甲烷水合物、甲烷冰。
在自然界发现的天然气水合物多为白色、淡 黄色、琥珀色、和暗褐色，呈亚等轴状、层 状、小针状结晶或分散状。
形成原因
海洋生成
有两种不同种类的海洋存量。 最常见的绝大多数都是甲烷包覆于结构Ⅰ型的包合物，而且一般都 在沉淀物的深处才能发现。在此结构下，甲烷中的碳同位素较轻，因此 指出其是微生物由CO2的氧化还原作用而来。 在接近沉积物表层所发现较少见的第二种结构中，某些样本有较高 比例的碳氢化合物长链包含于结构Ⅱ型的包合物中。其甲烷的碳同位素 较重，据推断是由沉积物深处的有机物质，经热分解后形成甲烷而往上 迁移而成。
当存在游离水时，CO2 比CH4有更高的亲和势，更易使游离水形成水合 物，这有利于反应向正方向进行。 CO2与CH4的水合物均为结构Ⅰ型，发生在CO2与CH4水合物之间的置换 反应方程式为：
水合物综述3
水合物研究进展综述一、水合物的结构天然气水合物是一种笼形晶格包络物。
在水合物中，水分子形成一种点阵结构，气体分子则填充于点阵间的孔穴。
形成点阵的水分子之间由较强的氢键结合，而气体分子和水分子之间的作用力是范德华力。
1951年von stackelberg 和Muller 采用X射线衍射实验方法对水合物的结构测定后发现，水合物的结构有I型和II型两种，每种结构的水合物晶格单元均包含一定数量的大小不同的两种孔穴。
[1]最近，Ripmeester等人采用核磁共振及粉末衍射的实验方法发现了第三种水合物结构H [2]，即在稳定的H 型结构水合物中，烃类大分子占据晶格的大孔穴，必须同时有小气体分子占据晶格中的两个小孔穴，H型水合物改变了人们长期以来对气体水合物的认识，它表明一些烃类大分子在有小分子存在的情况下，也可以生成水合物。
结构I型属于体心立方结构，可由天然气小分子在深海形成，结构II型属于金刚石晶体立方结构，可由含分子大于乙烷小于戊烷的天然气或石油形成，结构H型属于六面体结构，可由挥发油或汽油等大分子形成。
[3]构成水合物孔穴的多面体有十二面体、十四面体、十六面体和二十面体四种，十二面体分为512和435663两种。
512和51262 构成I型结构水合物，512构成小孔穴，51262构成大孔穴。
II型结构是由512和51264构成，512构成小孔穴，51264构成大孔穴。
而H型结构水合物是由512、435663与51268构成。
512、435663分别构成两种小孔穴，51268构成大孔穴，每种晶体结构及其参数如表1、图1所示。
二、水合物的生成机理从分子水平上去阐述水合物的生成机理，目前仍旧处于起步阶段。
[5]中外许多研究人员都提出了一些自己的观点。
石油大学（北京）陈光进、郭天民认为：水合物的生成过程首先是络合过程，其次是溶解过程。
当气体分子溶解于水中，受到水分子的包裹，形成一些包腔。
包腔的体积取决于气体分子的体积，为了维持壁上水分子的氢键的饱和度，包腔的体积不随气体分子体积的变化而做连续变化。
水合物综述3
水合物研究进展综述一、水合物的结构天然气水合物是一种笼形晶格包络物。
在水合物中，水分子形成一种点阵结构，气体分子则填充于点阵间的孔穴。
形成点阵的水分子之间由较强的氢键结合，而气体分子和水分子之间的作用力是范德华力。
1951年von stackelberg 和Muller 采用X射线衍射实验方法对水合物的结构测定后发现，水合物的结构有I型和II型两种，每种结构的水合物晶格单元均包含一定数量的大小不同的两种孔穴。
[1]最近，Ripmeester等人采用核磁共振及粉末衍射的实验方法发现了第三种水合物结构H [2]，即在稳定的H 型结构水合物中，烃类大分子占据晶格的大孔穴，必须同时有小气体分子占据晶格中的两个小孔穴，H型水合物改变了人们长期以来对气体水合物的认识，它表明一些烃类大分子在有小分子存在的情况下，也可以生成水合物。
结构I型属于体心立方结构，可由天然气小分子在深海形成，结构II型属于金刚石晶体立方结构，可由含分子大于乙烷小于戊烷的天然气或石油形成，结构H型属于六面体结构，可由挥发油或汽油等大分子形成。
[3]构成水合物孔穴的多面体有十二面体、十四面体、十六面体和二十面体四种，十二面体分为512和435663两种。
512和51262 构成I型结构水合物，512构成小孔穴，51262构成大孔穴。
II型结构是由512和51264构成，512构成小孔穴，51264构成大孔穴。
而H型结构水合物是由512、435663与51268构成。
512、435663分别构成两种小孔穴，51268构成大孔穴，每种晶体结构及其参数如表1、图1所示。
二、水合物的生成机理从分子水平上去阐述水合物的生成机理，目前仍旧处于起步阶段。
[5]中外许多研究人员都提出了一些自己的观点。
石油大学（北京）陈光进、郭天民认为：水合物的生成过程首先是络合过程，其次是溶解过程。
当气体分子溶解于水中，受到水分子的包裹，形成一些包腔。
包腔的体积取决于气体分子的体积，为了维持壁上水分子的氢键的饱和度，包腔的体积不随气体分子体积的变化而做连续变化。
天然气水合物简析
浅谈天然气水合物天然气水合物是以CH4 为主，含少量CO2，H2S的气态烃类物质充填或被束缚在笼状水分子结构中形成的冰晶化合物，俗称“可燃冰”。
一．天然气水合物的存在类型及成因分析R D Malone 等对天然气水合物进行了多年的研究，指出天然气水合物存在有4 种类型第一种是良好分散水合物，均匀分布在岩石的孔隙或裂隙中；第二种是结核状水合物，其直径为5cm 水合物气体为从深处迁移的热成因气体；第三种是层状水合物，分散于沉积物的各薄层中，主要分布在近海区域和永久冰冻土中；第四种是块状水合物厚度为3-4CM，水合物的含量为95%沉积物含量为5%主要形成于断裂带等有较大的储存空间的环境中。
（图一）图一天然气水合物的存在类型根据形成环境的温度和压力条件，将天然气水合物的成因机制分为以低温条件为主控因素的低温成因型和以高压条件为主控因素的高压成因型。
（图二）低温成因型：形成天然气水合物时温度起主要控制作用，形成的条件是温度低而相对压力较小，如青藏高原冻土带浅部的天然气水合物和100-250m以下极地陆架海的天然气水合物。
高压成因型：随埋深增大，压力增高而温度也因地温梯度相应增高，高压力对形成天然气水合物的形成起主导因素如水深为300-4000m 的海洋天然气水合物基本上是在高压条件下形成的掌握了天然气水合物的形成条件，对开发利用时是采用热激发法还是降压法，化学剂法具有一定指导意义。
根据天然气的来源将天然气水合物成因机制分为原生气源型和再生气源型：原生气源型是指已存在的天然气田m 煤层气田深处迁移的热成因气体等因温度或裂隙压力或天然气浓度的变化而转变为天然气水合物, 在此过程中无外来物质的加入m 天然气水合物可与常规的天然气(油田) 煤层气(煤田) 相伴而生。
再生气源型是指特定的环境条件下, 海洋里大量的生物和微生物死亡后留下的遗体不断沉积到海底, 很快分解成有机气体甲烷, 这些有机气体, 在压力的作用下便充填到海底结构疏松的沉积岩孔隙中, 在低温和压力的作用下形成天然气水合物。
天然气水合物典型特征综述
关键词 ：天然气水合物 ； 现状； 特征
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｇ ａ ｓ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ ； ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｑ ｕ ｏ ； ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ
中 图分 类 号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ２ ２
文 献标 识 码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ － ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ３） １ １ － ０ ０ ３ ２ — ０ ２
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３ ２・
价 值 工 程
天然气水合物典型特征综述
Ｓ ｕ ｍｍ ａ ｒ ｙ ｏ ｎ Ｔｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｇａ ｓ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ
樊浩 Ｆ ＡＮ Ｈａ ｏ
（ 中 国 石油 辽 河油 田海 南 油 气勘 探 分 公 司 ， 盘锦 １ ２ ４ ０ １ ０）
对此 ， 从原 材 料和 配合 比开 始 ， 严格把 关， 进 场 的每 一 批 原 责砼 的养各种原材料 的含水 率， 及
时调 整 配 合 比 ， 保 证合 格 的 Ｃ Ａ 砂 浆 投 入 使 用 。 生 产 设备
３ 结 语 高 速 铁 路 的 高 标
１ 国内外天然气水合物勘探现状 １ ． １国 外 天然 气 水 合 物勘 探历 史 及 现 状 １ ９ ６ ５年 在 俄
作 者简介 ： 樊浩 （ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 男， 湖北潜江人 ， 硕士 ， 中级 工 程 师 ， 现 水合物。 与此同时， 美国 科 学 家 也在 研 究 海 底地 震 的 时候 ， 从 事海 洋 油 气 勘 探 。
因为它的外形就像是冰 一样 ， 但是可 以点燃。从化学结构 的角度看， 天然 气 水 合 物 是 甲烷 等可 燃 气 体 分子 外 面 包 裹 罗斯 西 西 伯 利 亚 的麦 索 亚 哈 油 气 田 的 永 久 冻 土 层 首 次 发
天然气水合物
天然气水合物一、简介天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。
因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。
分子式为CH4·8H2O。
组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S 等可形成单种或多种天然气水合物。
形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。
首先，低温。
可燃冰在0—10℃时生成，超过20℃便会分解。
海底温度一般保持在2—4℃左右，所以一般在冰土带的地方较多。
；其次，高压。
可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解。
最后，充足的气源。
海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。
海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。
二、特点天然气水合物具有分布广、资源量巨大、埋藏浅、能量密度高的特点。
1.分布广泛据推算，世界上占海洋总面积90%的海域具有天然气水合物形成的温压条件；据调查，世界天然气水合物矿藏的面积可达全部海洋面积的30%以上。
目前，实际上在所有海洋边缘水深大于300～500m 的大陆斜坡上均已发现了天然气水合物，在一些海洋边缘的深水海台或盆地的浅部地层中也都直接或间接地发现有天然气水合物，在极地冻土带和极地陆架海也发现有天然气水合物，证明天然气水合物分布十分广泛。
据初步研究，我国东海陆坡和南海陆坡及盆地具备天然气水合物的成矿条件和找矿前景，其中南海西沙海槽、台湾东南陆坡已发现天然气水合物存在的地球物理标志。
2.资源量巨大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，世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为（1.8～2.1）×1016m3，其热当量相当于全球已知煤、石油和天然气总热当量的2倍，也就是说，水合物中碳的总量是地球已知化石燃料中碳总量的两倍。
天然气水合物
天然气水合物引言天然气水合物（Methane Hydrates），简称NGHs，在过去几十年中备受关注。
天然气水合物是一种特殊的化学物质，它是天然气和水形成的结晶化合物。
它的结构中包含了天然气分子（主要是甲烷）和水分子，形成了固体晶体结构。
天然气水合物存在于寒冷的深海底部和极地地区的沉积物中，被认为是一种巨大的未开发能源资源。
这篇文章将会介绍天然气水合物的形成过程、分布情况、潜在的能源潜力以及对环境和气候的影响。
形成过程天然气水合物的形成需要同时具备压力和温度条件。
在大部分的天然气水合物形成地点，地下水的渗透会将水带到脆弱的沉积物层中。
当水和天然气接触时，由于寒冷的温度和高压力，水和天然气中的甲烷分子会结合成为水合物晶体。
这种过程被称为水合物形成。
天然气水合物形成的主要条件是温度低于零下6摄氏度且压力超过200个大气压。
分布情况天然气水合物广泛分布于全球寒冷的海洋和极地地区。
它们主要存在于深海海底的沉积物中，以及北极地区的冻土和冰川中。
据估计，全球的天然气水合物资源量巨大，可能比现有的天然气储量还要多。
然而，由于水合物存在的极端环境条件和技术挑战，目前还没有进行大规模开采。
潜在的能源潜力天然气水合物被认为是未来能源的候选者之一，因为它们拥有巨大的能源潜力。
根据估计，全球的天然气水合物储量可能远远超过传统天然气储量。
特别是在亚洲地区，天然气水合物被视为减少对进口石油和天然气依赖的一种替代能源。
然而，天然气水合物的开采和利用面临着技术挑战和环境风险。
技术挑战天然气水合物的开采和利用面临着许多技术挑战。
首先，水合物形成的地点通常位于深海或极地等极端环境中，需要克服高压、低温和深水等条件。
其次，水合物本身的物理性质使得开采过程更加困难，因为水合物在外部环境下会分解成天然气和水，导致压力下降和结构不稳定。
此外，无论是开采还是运输天然气水合物，都需要解决海底管道技术和安全问题。
环境风险天然气水合物开采和利用会对环境产生一定的影响和风险。
天然气水合物的生物学特性和生产研究
天然气水合物的生物学特性和生产研究天然气水合物是一种新型的天然气储存形式，其化学结构为水分子和天然气分子形成的晶体，可在海底或极寒地区的冰层中获得。
虽然天然气水合物具有巨大的储量潜力和可再生性，但其生物学特性和生产研究仍然是当前研究的热点之一。
一、生物学特性天然气水合物中的天然气是由微生物代谢生成的，这些微生物主要为甲烷氧化细菌和甲烷生成细菌。
在海洋底部和极寒地区，这些微生物通过代谢过程将甲烷转化为无机碳和水。
其中的甲烷可以与水结合形成水合物。
此外，天然气水合物中还存在着一些特殊的微生物，如水合物真菌和甲烷厌氧细菌等。
这些微生物对于天然气水合物的形成和分解具有重要的作用。
二、生产研究在天然气水合物的生产过程中，关键问题是如何提高分解速率和从中提取天然气。
目前研究的方法主要有以下几种：1. 加热法加热法是将天然气水合物加热至一定温度，从而使其分解，释放出天然气。
这种方法可以提高分解速率，但也会造成温室气体排放和环境污染。
2. 地下气化法地下气化法是在天然气水合物地层中注入高压氧气或二氧化碳，从而加速水合物的分解，释放出天然气。
这种方法可以有效提高产气率和可处置性，但需要考虑地层的环境和安全问题。
3. 微生物技术微生物技术是指利用微生物代谢过程促进天然气水合物的形成或分解。
这种方法具有环境友好、无排放和低成本等优点，但需要解决微生物生长的限制和研究微生物代谢机制等问题。
4. 气体置换法气体置换法是指将地下天然气水合物层中的水以气体来代替，从而促进水合物的分解，释放出天然气。
这种方法的优点是无需加热或注入气体，但需要考虑置换气体的成本和环境影响。
最后要注意的是，天然气水合物的开采和利用应该注重环境保护和可持续性，避免对生态环境和人类健康造成影响。
需要建立严格的环保和安全规范，加强国际合作和共享技术，才能更好地利用这种“未来燃料”。
天然气水合物的地质特征及资源评价
天然气水合物的地质特征及资源评价天然气水合物是一种重要的天然气资源，它被广泛认为是未来能源发展的重要方向之一。
本文将从地质特征和资源评价两个方面进行论述。
一、地质特征天然气水合物是一种以甲烷为主要成分的冰样物质，形成于寒冷高压环境下，通常存在于深海沉积物中。
在大陆边缘海区域，尤其是寒冷海域，水合物的分布较为集中。
例如，日本周边的太平洋和东海地区就是天然气水合物资源较为丰富的地区之一。
天然气水合物的地质成因和分布与多种因素相关。
首先，水合物主要形成于寒冷高压环境下，通常位于水深超过300米的海底，这与沉积物中的温度和压力有关。
其次，水合物的分布还与有机质的供应和分解有关。
在水合物分布区域，大量有机质在深海中沉积，并通过微生物的作用产生甲烷，进而形成水合物。
此外，地壳构造和海洋条件对水合物的形成和分布也起到重要影响。
例如，构造断裂、隆起等地质构造特征可以导致水合物的聚集，形成较为丰富的资源。
同时，海洋环境的氧化还原条件，如适中的溶解氧和硫酸盐含量，也对水合物的稳定性和分布起到一定影响。
二、资源评价天然气水合物作为一种新兴的能源资源，其潜在储量巨大，但开采与利用仍然具有一定的挑战。
因此，对水合物资源进行评价显得尤为重要。
目前，国际上对水合物资源评价主要依据于地质勘探和采样工作。
通过地球物理探测、钻孔取样、海底观测等手段，可以获取与水合物有关的地质信息。
这些信息包括水合物的存在性和分布特征，如水合物含量、水合物层的厚度和覆盖范围等。
通过对这些数据的分析，可以初步评估水合物的资源潜力。
然而，水合物资源的评价还受到技术和经济因素的限制。
目前，天然气水合物的开采技术仍然相对不成熟，开发成本高，且存在环境风险。
因此，对水合物资源的评价不仅需要考虑其潜在资源量，还需要综合考虑技术可行性、经济可行性以及环境影响等因素。
此外，对于天然气水合物资源的评价还需要考虑未来能源需求的变化和替代能源的发展。
随着清洁能源的广泛应用和能源结构调整的推进，天然气水合物的开发与利用可能会受到一定影响。
天然气水合物科普
二、天然气水合物优势
优势之一：分布广阔
天然气水合物的全球分布
天然气水合物主要分布于 海洋陆坡区 和陆地永久冻土带 海底天然气水合物 主要分布区有大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美 东部陆缘、非洲西部陆缘等 ,西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、新西 兰北部海域等 , 东太平洋海域的中美海槽等 , 印度洋的阿曼海湾 , 南极的罗 斯海和威德尔海 , 北极的巴伦支海和波弗特海以及大陆内的黑海与里海等 。 陆上寒冷永冻土 中的天然气水合物主要分布在西伯利亚、青藏高原、阿拉 斯加和加拿大的北极圈内。 目前，世界上已经有 40多个国家（地区）开展了可燃冰的勘探、试验和 开采研究，美国、俄罗斯、加拿大和日本等过进展较快。
据计算，从地下开采 1立方米的可燃冰， 将在地下形成164立方米左右的压力空缺。 集中大量开采可燃冰，还可能造成大陆
架动荡甚至海床塌方，导致海啸，海底 滑坡等灾害。而且固结在海底沉积物中 的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水 合物中释出，还会改变沉积物的物理性
该船是为广州 海洋地质调查局 建造的特种船舶，
是以海底天然气 水合物资源调查 为主，兼顾海洋 地质、海洋矿产 资源调查、地震 地球物理调查、 水文调查的多学 科、多技术手段 为一体的远洋调 查船。
四、“天赐宝藏”OR“上帝陷阱”
可燃冰中甲烷的温室效应是二氧化碳的
2美0国倍历，史全上球最海严底重的可漏燃油冰事中故的—甲20烷10年总量约 为英国地石球油大公气司中(BP甲)在烷墨总西量哥的湾外30海0的0倍钻。如果 可井平燃台冰发在生开爆采炸过，导程致中1发1名生工泄作人漏员，死大量甲 烷亡，气3体19万分桶解原出油来持，续经泄漏由了海8水7天进。入大气层，
亚洲成为了目前，特别是海域天然气水合物研究的中心。
天然气水合物
天然气水合物在外观上是白色的结晶体，类似于冰或 致密的雪。它的化学成分不稳定，一般用M nH2O 表示，M 为水合物中的气体分子，n为水分子的个数。也有多种气 体混合的水合物。水合物的相对密度为0.96到0.98之间， 可浮于水面，而沉于液烃中。天然气水合物是笼形包合 物:水分子借氢键形成了笼形多面体骨架，其中有孔穴， 孔穴体积由气体分子所占据，被包围在骨架中。甲烷、 乙烷和硫化氢可以占据较小的孔穴，而丙烷和丁烷只能 占据较大的孔穴，大于正构丁烷的分子因太大而不能形 成水合物。
2020年5月3日星期日
甲醇的蒸汽压比较高，注入管线和设备后容易汽化进 入湿气内，之后均匀地进入水相防止水合物生成。
乙二醇或二甘醇蒸汽压低，必须喷头雾化成小液滴散 于气流内。
当甲醇注入量超过0.11m³/h，不经济，需换乙二醇。
3、天然气脱水。天然气脱水的工艺方法一般包括:低 温脱水、溶剂吸收法脱水、固体吸附法脱水和化学反应 法脱水。
2020年5月3日星期日
形成水合物的压力-温度曲线
2020年5月3日星期日
液态水
低温
高压
气流速度和方向 改变的地方，即
气流的滞区
在节流阀、阀门关 闭不严处
形成水化物
2020年5月3日星期日
三、阻止天然气水合物生成的措施
1、给天然气加热，并且使天然气温度维持在水的露点 （-7℃/10MPa）以上或天然气水合物形成温度（12℃/MPa ）以上。 伴热带
2、向气流中加入阻化剂 (水合物抑制剂)，天然气中的 水分溶于抑制剂中，改变水分子间的相互作用，达到抑制 水合物形成的目的。
目前在天然气工业中多用甲醇和乙二醇或二甘醇作抑 制剂。甘醇类的醚基和羟基团形式相似于水的分子结构， 与水有强的亲合力。向天然气中注入的抑制剂与冷却过程 凝析的水形成冰点很低的溶液，天然气中的水汽被高浓度 甘醇溶液所吸收，导致水合物生成温度明显下降。
天然气水合物
化学选修3《物质结构与性质》P85选题2天然气水合物（一种潜在的能源）天然气水合物——可燃冰一、可燃冰相关概念可燃冰：天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。
（又称笼形化合物）甲烷水合物（Methane Hydrate）：用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。
组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。
形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物。
又因外形像冰，而且在常温下会迅速分解放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”）。
因为可燃冰的主要成分为甲烷，为甲烷水合物，而甲烷在常温中为气体，熔、沸点低，所以甲烷为分子晶体，因而可燃冰也为分子晶体。
可燃冰存在之处：天然气水合物在自然界广泛分布在大可燃冰陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。
天然气水合物在全球的分布图在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而其是一种重要的潜在未来资源。
笼状化合物（Clathrate）：在天然气水合物晶体中，有甲烷、乙烷、氮气、氧气二氧化碳、硫化氢、稀有气体等，它们在水合物晶体里是装在以氢键相连的几个水分子构成的笼内，因而又称为笼状化合物。
天然气分子藏在水分子中水分子笼是多种多样的二、可燃冰的性质可燃冰的物理性质：（1）在自然界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色亚等轴状、层状、小针状结晶体或分散状。
（2）它可存在于零下，又可存在于零上温度环境。
（3）从所取得的岩心样品来看，气水合物可以以多种方式存在：①占据大的岩石粒间孔隙；②以球粒状散布于细粒岩石中；③以固体形式填充在裂缝中；或者为大块固态水合物伴随少量沉积物。
可燃冰的化学性质：1、在冰的空隙（“笼”）中可以笼合天然气中的分子的原因：(1)气水合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性：①相同的组合状态的变化——流体转化为固体；②均属放热过程，并产生很大的热效应——0℃融冰时需用0.335KJ的热量，0～20℃分解天然气水合物时每克水需要0.5～0.6KJ的热量；③结冰或形成水合物时水体积均增大——前者增大9％，后者增大26％～32％；④水中溶有盐时，二者相平衡温度降低，只有淡水才能转化为冰或水合物；⑤冰与气水合物的密度都不大于水，含水合物层和冻结层密度都小于同类的水层；⑥含冰层与含水合物层的电导率都小于含水层；⑦含冰层和含水合物层弹性波的传播速度均大于含水层。
工艺设备培训-天然气水合物的成因与特性
7.0
0.05146 0.07376 0.10020 0.14740 0.20405
由表1可知，压力越高，温度越低，天然 气中的饱和含水量就越少；压力越低， 温度越高，天然气中的饱和含水量就越 多。管道输送的天然气是经过处理的干 气，在压力为4.5MPa、温度为－13 ℃时， 天然气标准饱和含水量在0.052g/m3以下， 仅在低于－ 20 ℃时，才达到实际饱和 含水量，因而在管道运行中天然气不易 析出游离水。
• 经检查，管道不正常压差与通讯及设备 误动作无关。通过观察，发现压差继续
增大，其中红泉村、云彩岭、巨羊驼的 压力分别为2.6，3.5，3.5Mpa。表明在红 泉村至云彩岭段已发生局部水合物冰堵。
五、水合物的预防和处理
• 预防输气管道水合物 形成的措施主要由 以下几项。
• 1、减少施工试压中遗留下来 的水。 • 2、对新投运的管道，应定期加入抑制剂，
• 经分析发现，输气管道内游离水的含量 与管道所处的地形、地貌及清管次数密 切相关，如陕京输气管道1999年1月发生 的冰堵，就是由于在试压期间，大量的 游离水遗留在低洼处未被清出所致。
三、管道内水合物形成区域的预测
• 1、以查图法确定形成水合物的最低压力 • 可确定生成水合物的最低压力。具体方
• 对于运行一段时间的输气管道，可通过 实测气体水露点的方法判断水合物可能 形成的区域，对形成水合物进行预测。 以1998年10月实测的陕京天然气管道在 常压下水露点为例，分析如下：
由表2中水露点的变化可以看出，神池至应 县段水露点发生突变，从－33 ℃上升到 －5 ℃，表明管道自400公里以后，积水 较多，天然气由于吸收管道内的游离水， 含水量增加较快，满足了生成水合物的 含水条件，由此判断水合物可能形成的 区域是神池以后。
天然气水合物定义及结构特征
天然气水合物定义及结构特征《天然气水合物：神奇的自然奥秘》
嘿，大家知道吗？有一种特别神奇的东西叫做天然气水合物。
那它到底是啥呢？其实啊，简单来说，它就是由天然气和水在特定条件下形成的一种像冰一样的东西。
我给你们讲个事儿啊，有一次我去海边玩，那海边的景色可真美呀！我在海边溜达的时候，就听旁边有人在谈论天然气水合物。
我当时就特别好奇，这到底是个啥玩意儿呢？后来我才知道，原来它在海底有很多呢！
天然气水合物的结构可有意思啦！就好像是一个个小格子，天然气分子就藏在这些小格子里面。
它就像是大自然创造的一个神秘小盒子，把天然气好好地保护起来了。
想象一下啊，在深深的海底，有着那么多的天然气水合物，它们安静地待在那里，等待着人们去发现和了解它们。
这多神奇呀！
总之呢，天然气水合物就是这样一种有着特别定义和有趣结构特征的东西。
它就像是大自然给我们准备的一份神秘礼物，等着我们去慢慢揭开它的面纱呢！以后有机会呀，我还想去多了解了解它，看看它还有哪些神奇的地方。
嘿嘿！。
天然气水合物综述
天然气水合物综述杜娟，宋维源辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁阜新（123000）E-mail：nlan@摘要：天然气水合物的研究目前在国内外已经成为研究的热点，本文综合了国内外关于天然气水合物的研究资料，对天然气水合物的5个主要研究内容：物理性质、研究历程、成因、赋存以及开发技术作了系统的、简要的阐述，并提出了天然气水合物研究的发展方向及研究趋势，文章对于以后的天然气水合物的研究者的研究可以作为一个较为全面的参考。
关键词：天然气水合物，物理性质，成因，研究进程，赋存，开发技术中图分类号：TE5现在人们普遍认为天然气水合物是自然界赐予人类21世纪的新型能源，天然气水合物在自然界大量存在，已经是不争的事实。
但由于它属于非常规能源，且它的研究涉及到地球物理学、流体力学、地貌地质学等众多学科，因而天然气水合物的研究是一个复杂多变的过程，所以对它的研究必须是系统和具体的。
此外，我国冻土总面积居世界第三位，海域辽阔，因此，研究天然气水合物是非常有必要的[1-2]。
1 天然气水合物的物理性质和分类1.1 天然气水合物的物理性质天然气水合物，又叫做“可燃冰”、“ 固体瓦斯”、“ 气冰”、英文名为Natural Gas Hydrates(以下简称为NGH)。
通常是在特定的高压(﹥0.6 Mpa)低温(﹤300K)条件下由天然气和水形成的类冰状非化学剂量型笼型化合物[3]。
形成NGH的主要气体是甲烷，当甲烷含量超过气体总量的99.9%时又可称为甲烷水合物。
NGH的分子式可以表示为CH4·n(H2O)，从理论上讲，n值可以是5.75或者 5.67，但是实际上一般为6.3～6.6 [4]。
在这种化合物中，水分子(主体分子)通过氢键作用形成具有一定尺寸空穴的晶格主体，较小的气体分子(客体分子)则包容在空穴中，主客体分子之间则由范德华力来相互作用，从而形成温压变化易分解、遇火可燃烧的外观雪花或松散的冰状的固态化合物。
何谓天然气水合物
何谓天然气水合物(多图)天然气水合物，也称气体水合物（gas hydrate），是由天然气与水分子在高压（>100大气压或>10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质。
因天然气中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫天然气水合物为甲烷水合物（methane hydrate或methane gas hydrate）。
天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以象酒精块一样被点燃，故也有人叫它“可燃冰”。
天然气水合物外貌天然气水合物可以象酒精一样燃烧从化学结构来看，天然气水合物是这样构成的：由水分子搭成象笼子一样的多面体格架，以甲烷为主的气体分子被包含在笼子格架中。
不同的温压条件，具有不同的多面体格架。
天然气水合物结构从物理性质来看（表1），天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电介常数和热传导率均低于冰。
天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。
此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。
表1 天然气水合物的物理性质及与其它物质的比较参数纯水合物含水合物沉积物含气沉积物饱和水沉积物冰声波Vp(km/Sec) 3.25～3.6 2.05～4.50.06～1.45 1.6～2.5 3.8声波Vs(km/Sec) 1.60.14～1.560.38～0.39Vp/ Vs（0℃） 1.95 1.88密度（g/cm3）0.912 1.15～2.41.26～2.42平均1.750.916中子孔隙度（石灰岩单位%）50～6070体积模量（-1℃） 5.68.8剪切系数（-1℃） 2.4 3.9柏松比0.330.33电阻率（Ω·M） 1.751～3电介常数（0℃）5694热传导率（-10℃，W/m·K）0.49±0.022.23。
天然气水合物典型特征综述
作者：樊浩单位：中国石油辽河油田海南油气勘探分公司124010作者简介：樊浩（1979-），男，湖北潜江市人，硕士，中级工程师，现从事海洋油气勘探。
标题：天然气水合物典型特色综述大纲：归纳国内外天然气水合检查研究的勘探进展情况，详细地介绍判识天然气水合物的地球物理和地球化学特色。
要点词：天然气水合物；现状；特色0 序言天然气水合物, 也称“气体水合物”, 是由天然气与水分子在高压、低温条件下形成的一种固态结晶物质。
由于天然气中80%～ 99.9%的成分是甲烷, 故也有人将天然气水合物称为甲烷水合物。
天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体, 容颜似冰状 , 易点燃 , 故也称其为“可燃冰”。
在天然气水合物晶体化学构造中, 水分子构成笼型多面体格架, 以甲烷为主的气体3分子包裹于其中。
这是一种新式的潜藏能源, 全球资源量达 2.1 ×1015m , 是煤炭、石油和天然气资源总量的两倍 ,拥有巨大的能源潜力。
因此 , 世界各国特别是各发达国家和能源短缺国家均高度重视天然气水合物的检查研究、开发和利用研究。
1国内外天然气水合物勘探现状1.1 外国天然气水合物勘探历史及现状天然产出的水合物矿藏首次在 1965 年发现于俄罗斯西西伯利亚永久冻土带麦索亚哈油气田。
1972—1974 年,美国、加拿大也在阿拉斯加、马更些三角洲冻土带的油气田区发现了大规模的水合物矿藏。
同期 ,美国科学家在布莱克海岭所进行的地震探测中发现了“拟海底反射层 (BSR)”。
1979 年 ,国际深海钻探计划(DSDP)第 66、 67 航次在中美洲海槽危地马拉的钻孔岩芯中首次发现了海底水合物。
此后,水合物的研究便成为DSDP 和后续的大洋钻探计划(ODP) 的一项重要任务,并接踵在布莱克海岭、墨西哥湾、秘鲁—智利海沟、日本海东北部奥尻脊、南海海槽、北美洲西部近海—喀斯喀迪亚陆缘等地发现了BSR 或水合物。
德国在20世纪 80 年代中后期以联邦地学与资源研究中心、海洋地学研究中心为首的一些单位,结合大陆边缘等研究项目，睁开了水合物的地震地球物理、气体地球化学检查。
天然气水合物结构类型
天然气水合物结构类型介绍天然气水合物是一种存在于海洋和极地沉积物中的天然气富集物质。
它的结构类型对其性质和开发利用具有重要影响。
本文将详细探讨天然气水合物的结构类型及其特点。
克拉通水合物克拉通水合物是最常见的一种天然气水合物结构。
它由水分子框架和天然气分子组成。
水分子框架由水分子通过氢键排列而成，形成多面体的结构。
天然气分子嵌入在水分子框架的空隙中。
克拉通水合物稳定性较强，结构相对简单。
克拉通水合物的特点•结构稳定性强，能够在相对低温和高压环境下形成。
•密度较高，对应的气体在常温常压下不可燃。
•随温度和压力的变化，克拉通水合物可以转变为水和天然气，释放出大量的能量。
管状水合物管状水合物是天然气水合物的另一种常见结构。
它的结构类似于纳米管，形成了一个笼状结构。
管状水合物中的水分子框架与克拉通水合物类似，但在笼状结构中，天然气分子嵌入在管道中。
管状水合物的稳定性较弱，容易转变为天然气和水。
管状水合物的特点•稳定性相对较弱，对温度和压力的变化非常敏感。
•可以在较低的温度下形成，但在较高的温度下会分解为水和天然气。
•应用于天然气储存和运输中，可以提高天然气的密度，降低体积。
螺旋水合物螺旋水合物是天然气水合物中较为特殊的一种结构。
它的结构类似于螺旋形状，具有密集的堆积结构。
螺旋水合物的稳定性较强，其水分子框架形态复杂，对容纳天然气具有很好的适应性。
螺旋水合物的特点•结构稳定性较高，能够在相对低温和高压环境下存在。
•密度适中，可在常温常压下形成燃烧的天然气。
•螺旋水合物由于其适应性较强，有望成为一种重要的甲烷储存材料。
节理水合物节理水合物是水合物中的一种特殊结构，它形成于具有独特构造的节理面上，节理面是由于地质构造活动而产生的断裂面。
节理水合物的结构常常呈现出规则的层状排列，具有特殊的渗透性和稳定性。
节理水合物的特点•结构呈现出层状的排列，容易产生渗透性。
•根据节理面构造的不同，节理水合物的结构可以具有多种变化。
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作者：樊浩
单位：中国石油辽河油田海南油气勘探分公司124010
作者简介：樊浩（1979-），男，湖北潜江市人，硕士，中级工程师，现从事海洋油气勘探。
标题：天然气水合物典型特征综述
摘要：概述国内外天然气水合调查研究的勘探进展情况，详细地介绍判识天然气水合物的地球物理和地球化学特征。
关键词：天然气水合物；现状；特征
0 引言
天然气水合物, 也称“气体水合物”, 是由天然气与水分子在高压、低温条件下形成的一种固态结晶物质。
由于天然气中80%～99.9%的成分是甲烷, 故也有人将天然气水合物称为甲烷水合物。
天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体, 外貌似冰状, 易点燃, 故也称其为“可燃冰”。
在天然气水合物晶体化学结构中, 水分子构成笼型多面体格架, 以甲烷为主的气体分子包裹于其中。
这是一种新型的潜在能源, 全球资源量达2.1×1015m3, 是煤炭、石油和天然气资源总量的两倍,具有巨大的能源潜力。
因此, 世界各国尤其是各发达国家和能源短缺国家均高度重视天然气水合物的调查研究、开发和利用研究。
1 国内外天然气水合物勘探现状
1.1国外天然气水合物勘探历史及现状
天然产出的水合物矿藏首次在1965年发现于俄罗斯西西伯利亚永久冻土带麦索亚哈油气田。
1972—1974年,美国、加拿大也在阿拉斯加、马更些三角洲冻土带的油气田区发现了大规模的水合物矿藏。
同期,美国科学家在布莱克海岭所进行的地震探测中发现了“拟海底反射层(BSR)”。
1979年,国际深海钻探计划(DSDP)第66、67航次在中美洲海槽危地马拉的钻孔岩芯中首次发现了海底水合物。
此后,水合物的研究便成为DSDP和后续的大洋钻探计划(ODP)的一项重要任务,并相继在布莱克海岭、墨西哥湾、秘鲁—智利海沟、日本海东北部奥尻脊、南海海槽、北美洲西部近海—喀斯喀迪亚陆缘等地发现了BSR或水合物。
德国在20世纪80年代中后期以联邦地学与资源研究中心、海洋地学研究中心为首的一些单位,结合大陆边缘等研究项目，开展了水合物的地震地球物理、气体地球化学调查。
在各国科学家的努力下,海底水合物物化探异常或矿点的发现与日俱增,迄今已达80处。
从1995年开始,日本、印度、美国、德国先后投巨资,实施了大规模的研究发展计划,韩国、俄国、加拿大、法国、英国、挪威、比利时、澳大利亚等国也正在制订计划或积极调查中。
1.2国内天然气水合物勘探历史及现状
与国外的发展历程相似, 中国天然气水合物也起始于实验室研究, 然后再扩展到资源调查领域。
中国在1999年正式实施试验性调查前还经历了一段短暂的预研究阶段, 中国大洋矿产资源研究开发协会于1995年设立了“西太平洋气体水合物找矿前景与方法的调研”课题, 这是中国天然气水合物资源领域的第一个调研课题, 中国地质科学院矿产资源研究所等单位就天然气水合物在世界各大洋的分布特征及找矿方法进行了分析和总结, 并对西太平洋的找矿远景进行了初步评价。
随后原地质矿产部于1997年设立了“中国海域天然气水合物勘测研究调研”课题, 国家863计划820主题也于1998年设立了“海底气体水合物资源勘查的关键技术”课题, 中国地质科学院矿产资源研究所、广州海洋地质调查局、中国科学院地质与地球物理研究所等单位对中国近海天然气水合物的成矿条件、调查方法、远景预测等方面进行了前期预研究, 为中国开展天然气水合物调查做好了资料和技术准备。
2 识别天然气水合物的标志特征
2.1地球物理标志
2.1.1 海底模拟反射层( BSR )来自水合物稳定带底面的反射也大致与海底平行，通常称为
海底模拟反射层或似海底反射( BSR )。
它是含气水合物存在的第1个典型特征。
运用BSR 来识别天然气水合物要注意：①天然气水合物与BSR并不存在一一对应的关系；②BSR 受到构造作用、沉积作用、沉积物的含碳量以及水合物的含量等因素的影响，要想在地震剖面上观察到BSR ，除了满足含量达20 %的天然气水合物地层以外，还需要存在含量不低于10 %的游离气地层位于水合物地层之下；③构造抬升、沉积速率高、沉积物含碳量和水合物含量高有助于BSR的形成。
2.1.2 振幅暗点水合物胶结物存在的第2个特征是水合物胶结层的振幅“消隐”现象( 振幅暗点)。
这种现象总是出现在含天然气水合物的沉积物中，说明层间声阻抗的差异已为水合物胶结作用所减弱。
水合物与沉积物的均匀混合致使BSR之上的反射振幅减弱，若天然气水合物沉积物中连续出现这一现象，则称之为空白反射。
空白带的主要特征为：①反射振幅较之地震记录中正常的反射振幅低；②空白带区域沉积物的层速度较之一般海底沉积物略高。
2.13 速度反转天然气水合物的第3个特征是速度反转，即当地震波由水合物胶结物向BSR 下部的沉积物传波时，其速度突然减小。
2.2地球化学
2.2.1直接识别标志
a气体地球化学分析。
根据东海深水海域90个站位浅表层沉积物烃类气体的分析,可按甲烷测定值将它们划分为:区域背景值组(<100μL/kg);异常组(100~300μL/kg);高异常组(300~500μL/kg);特高异常组(>500μL/kg)。
根据不同异常样品的分布,可以热液活动区为界,将冲绳海槽划分为南北2区。
在南区有近70%站位的甲烷值达到异常级别,20%站位达到高异常和特高异常;而在北区仅有少数站位属于异常组。
也即在南区海底烃类气体的活动远比北区强。
b海面增温异常扫描
在瞬时构造活动期间，海底水合物或常规油气藏因压力的降低或温度的升高可发生分解，析出甲烷等烃类气体，经运移扩散到海面，受瞬变大地电场或太阳光能的作用，导致激发增温。
利用卫星热红外扫描技术对海面低空大气的温度及时进行记录，便可定性探索海底排气作用，从宏观上研究其与水合物或油气藏分布的关系，从而可以在调查早期初步圈定有利区带。
2.2.2间接识别标志
a 孔隙水中氯离子浓度异常
浅层沉积物中孔隙水Cl-浓度增高,水合物附近孔隙水Cl-浓度反而降低。
由于水合物形成过程中的排盐效应以及水合物分解的稀释作用，导致浅表层沉积物孔隙水Cl-质量浓度异常。
研究发现，在南海北部琼东南W-05和W-06站位附近，Cl-质量浓度出现高异常值，且正好位于BSR显示区内。
东沙群岛南坡的ODP1146站位显示在海底500m处钻孔沉积物孔隙水Cl-质量浓度有所降低，可能由于天然气水合物分解引起的。
b 孔隙水中SO42-浓度异常
SO42-离子浓度随深度增加而降低。
在受CH4渗透活动的影响海域，海底沉积物发生的甲烷缺氧氧化是消耗空隙中SO42-的主要途径。
随着沉积物深度增加，空隙中的SO42-逐渐亏损，直到在硫酸盐甲烷交接带(SMI)消耗殆尽。
3结论
笔者总结了这些天然气水合物的典型的地球物理和地球化学特征，也许单个的特征不能完全证明是水合物引起的，我们可以结合多方面的特征来综合判断识别天然气水合物。