天然气水合物的研究进展
天然气水合物研究历程及发展趋势新
天然气水合物研究历程及发展趋势摘要综合国内外关于天然气水合物的研究，概述其从发现、初步研究到深入研究的历程，总结了各阶段国内外天然气水合物研究的成果和进展。
从1810年发现天然气水合物以来，世界各地的科学家对气水化合物的类型和物化性质、自然赋存条件和成藏条件、资源评价、勘探开发手段等进行了广泛而卓有成效的研究。
总结世界各国天然气水合物的研究现状并指出了其发展趋势。
研究表明我国的许多海区具有天然气水合物形成的条件，希望2020年能够进行商业开采。
关键词：天然气水合物(gas hydrates)是一种由气体和水形成的冰状白色固态晶体，常在一种特定的高压低温条件下形成并稳定存在，广泛发育在浅海底层沉积物和深海大陆斜坡沉积地层以及极地地区的永久冻土层中。
目前各国科学家对全球天然气水合物的资源量较为一致的评价为2×1016m3，是剩余天然气储量的136倍(1·56×1 014 m3)，如果将此储量折算为地球上的有机碳资源，它将占总资源的一半以上。
1国外天然气水合物的研究现状由于当前化石燃料(包括煤、石油与天然气)，特别是其中的石油和天然气能源的短缺，使人们对天然气水合物这种高效潜在能源格外关注，自20世纪90年代以来，世界各国对潜力巨大的新型能源—天然气水合物的研究做了大量投入，已经取得了重大进展。
1995年，美国在海上钻井平台(简称ODP)第164航次中，率先在布莱克海脊布设了3口勘探井，首次有计划地取得了天然气水合物样品。
美国参议院委员会在1998年5月一致通过1418号议案—“天然气水合物研究与资源开发计划”。
把天然气水合物资源作为国家发展的战略能源列入长远计划，决定批准用于天然气水合物资源研究开发的每年投入为2 000万美元，计划到2015年实现商业性开采。
2002年4月，在圣彼德堡召开的国际海洋矿产会议上，美国地质调查局的W·J·Wintres展示的天然气水合物和沉积物检验实验室装置(简称GHASTLI)代表了当前天然气水合物模拟实验的最高水平，正在进行的是自然界和实验室形成的天然气水合物-沉积物的物理性质的研究。
[详细讲解]二氧化碳置换法开采天然气水合物的研究进展
![[详细讲解]二氧化碳置换法开采天然气水合物的研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/524bf52011661ed9ad51f01dc281e53a5802512a.png)
二氧化碳置换法开采天然气水合物的研究进展摘要:天然气水合物( NGH) 是存储于深海沉积物和冻土区域的新型洁净能源，注入CO2到NGH 储藏置换开采天然气是经济和环保的新型NGH 开采方法。
CO2置换NGH 研究从热力学和动力学证实都是可行的，置换反应自发进行，受扩散控制、NGH 储藏环境、气体组分、注入CO2相态等因素影响。
从实验和理论上分析置换原因、置换微观过程和置换的相态变化，阐述影响置换速率和置换效率的因素，为我国温室气体捕集、存储和NGH 开采提供基础数据和理论支持。
关键词:天然气水合物; 置换开采; 二氧化碳; 置换机理甲烷水合物广泛存在于冻土层和深海海底，也就是天然气水合物（natural gas hydrate，ＮＧＨ），１９６５年，人们首次承认ＮＧＨ作为一种巨大能源资源蕴藏在全球的普遍存在，并开始研究。
在过去的三四十年间，有关ＮＧＨ的研究得到了迅猛发展，作为天然气水合物研究的重要环节，水合物的开采技术自２０世纪９０年代开始，一直是人们重点研究的课题。
传统的水合物开采技术主要有３种：热激法，降压法，热力学抑制剂法，以上３种技术都是通过改变水合物层的环境，致使天然气水合物层处于热力学不稳定状态后分解并释放出天然气（ＣＨ４）。
由于气体水合物的分解，容易破坏水合物地层结构，从而导致洋底斜坡灾害，对海洋环境甚至地球安全都造成影响。
为此，一种新型更安全的开采技术“CO₂置换法开采ＣＨ４”正逐渐成为科学家们研究的重点。
这种技术通过向ＮＧＨ中引入另一种客体分子CO₂，降低水合物相中ＣＨ４分子的分压而将ＣＨ４分子从水合物中置换出来，达到开采ＣＨ４的目的由于置换反应直接发生在水合物相中，不同客体分子在不改变水合物结构的情况下进行交换，因此置换法开采技术不会造成地质灾害，因此不存在安全隐患。
在本文中，对置换法开采ＮＧＨ中ＣＨ４的可行性分析，反应微观机理以及影响置换反应的因素做进一步论述。
1. CO₂置换法开采ＣＨ４可行性研究置换反应可行性分析主要包括热力学可行性及动力学可行性分析。
天然气水合物三轴压缩试验研究进展
（ 低温、 高压） 及稳 定性 的影 响， 必须对三轴仪做一
些必 要 的改 进 ， 以适 合 实 验 的 需 要 （ 以下 简 称低 温 三轴 仪 ） 由于 天 然 气 水 合 物 对 温 度 的 强 烈 敏 感 。
沉积物强度降低面 ； 同时因天然气水合物分解所
释放沉积物 的孔 隙空 间 ， 会使 沉 积物 中孔 隙 流体
１ 天 然 气 水 合 物 三 轴 试 验 装 置
天然 气水 合 物既 有 土 的重要 特性 ， 又有 别于 土 ，
正确认识这种差异 ， 可借用 土力学 的手段对天然气
水 合 物机 械特 性 的进 行 研 究 。如 有效 应 力 原 理 、 固 结理 论 以及相 应 的一 些 实验 方法 。三轴仪 是研究 土 样 机 械特 性较 为 理 想 的 设 备 ， 其 实 测值 比平 面 应 虽 变仪 和 真 三 轴 仪 偏 低 ， 于 工 程 应 用 是 偏 于 安 全 对
合 物稳 定存 在 的温度 压力 条 件 ， 即相 平 衡条 件 ， 成 造
的 ， 因其试验原理 和操作方法相对简单而得到 ］且 广泛应用 。但 由于天然气水 合物 易受其 生成条件
其分解 ， 目前开采天然气水合物 中天然气资源 的 是
主要方 法 。天然气 水 合物 经 常 以 固态胶 结 物形式 赋 存于沉 积物 孔 隙中 ， 然 气 水 合 物 的分 解 会 使 海 底 天
第３卷 ３
第２ 期
天 然 气 勘 探 与 开 发
天 然气 水 合 物 三 轴 压 缩 试 验 研 究 进 展 术
李洋辉 宋永 臣 刘 卫 国
（ 海洋能源利用 与节能 ” “ 教育部重点实验室 ・ 大连理工大学 ）
摘
国内天然气水合物相平衡研究进展
国内天然气水合物相平衡研究进展摘要：分析了目前国内天然气水合物相平衡领域的五大主要研究热点，认为含醇类和电解质体系中天然气水合物的相平衡是研究中最活跃的领域，而多孔介质中天然气水合物的相平衡研究是未来天然气水合物相平衡研究的热点和难点问题。
关键词：天然气；水合物；相平衡；替代能源Review of the Phase Equlibria on The Natura1 Gas Hydrate athomeAbstract: According to the literature investigation at home，the five main researeh hot spots for the phase equllibria are analysed.The phase equilibria in aqueous solutions containing electrolytes and/or alcohol is the most active in all the research fields.While the Phase equilibria in natura1 Porous media is one of the essential hot spots and difficult problems during the phase equllibria researeh in future.Key words: natural gas；hydrate；phase equilibria ；alternative energy1、前言天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件优越等特点，是21世纪继常规石油和天然气能源之后最具开发潜力的清洁能源，在未来能源结构中具有重要的战略地位。
由于天然气水合物处于亚稳定状态，其相态转换的临界温度、压力和天然气水合物的组分直接制约着天然气水合物形成的最大深度和矿层厚度。
天然气水合物开采技术研究进展
天然气水合物开采技术研究进展天然气水合物是指天然气和水分子在高压、低温下形成的结晶体，是天然气的一种新形式。
天然气水合物的丰富储量和广泛分布，在能源领域具有非常重要的战略意义。
目前，天然气水合物开采技术研究已经取得了一些进展，本文将从四个方面进行分析。
一、天然气水合物开采技术研究现状天然气水合物开采技术一直是石油天然气领域的研究焦点，当前主要包括以下方面：1、水合物钻探技术：研究水合物在钻探过程中的动力学行为和物理性质，并开发出适合于水合物探测的传感器、仪器等设备。
2、水合物开采技术：通过人工或自然措施改变温度、压力、浓度等环境因素，使水合物分解，达到开采目的。
3、水合物输送技术：在水合物开采后，需要将天然气输送到加工厂进行加工处理，目前研究正在进行中。
4、水合物加工技术：水合物加工技术是将开采的水合物转换成生产能用的商品气体，主要涉及水合物裂解、去除杂质、压缩储存等方面。
二、天然气水合物开采技术研究现状目前，世界各国均在加速水合物开采技术的探索，例如日本在2013年成功进行了深层水合物开采实验，韩国也在2016年成功进行了大规模天然气水合物探测试验。
而我国则于2017年成功进行了天然气水合物试采。
在这些实践中，研究者们不断探索优化开采技术，提高开采效率。
1、温度管理技术天然气水合物开采需要在压力较高的环境下进行，为使水合物分解，需要通过温度管理技术来控制水合物的热解温度。
目前，研究者们主要通过水淬、电热、压缩利用等方法来达到控制温度的目的。
2、压裂技术在水合物开采过程中，如果仅仅靠温度变化来改变水合物体积、压力，开采效率较低。
因此，需要依托压裂技术，通过向水合物区域注入压缩空气、水等物质来达到改变水合物体积的目的。
3、高效减阻剂技术在输送天然气的过程中，水合物会因发生极性相互作用而粘附在输送管道及設备表面，严重影响输送效率。
高效减阻剂技术可将水合物与管道表面分离，提高天然气输送效率。
三、天然气水合物开采技术成果目前，天然气水合物开采的有效储量还未被准确评估。
天然气水合物研究进展与开发技术概述
未来发展方向
未来发展方向
随着科技的不断进步，天然气水合物的研究和开发将迎来更多的发展机遇。 未来，天然气水合物的研究将更加深入，涉及的领域将更加广泛。在开发技术方 面，将会发展更加环保、高效、低成本的技术，如微生物法、化学试剂法和纳米 技术等。同时，加强天然气水合物全产业链的研发和优化，推动其在能源、化工、 制冷、航空航天等领域的应用。
研究进展
研究进展
天然气水合物是指在一定条件下，甲烷等气体分子与水分子形成的笼形化合 物。其形成和稳定主要受温度、压力、气体成分和盐度等多种因素影响。近年来， 随着地球科学、地质工程、能源工程等领域的发展，人们对天然气水合物的研究 逐步深入。
研究进展
目前，全球范围内天然气水合物的研究主要集中在以下几个方面：（1）形成 机理与分布规律；（2）物理性质与化学性质；（3）开采技术与经济性；（4） 环境影响与安全性。尽管取得了许多重要成果，但仍存在许多挑战，如天然气水 合物的稳定性和开采过程中的环境风险等。
天然气水合物储运技术的研究现状
2、高效开采技术研究：针对天然气水合物的开采，研究者们开发出了一系列 新型的高效开采技术，如水平井技术、多分支井技术等，大大提高了开采效率。
天然气水合物储运技术的研究现状
3、储运安全技术研究：针对天然气水合物储运过程中的安全问题，研究者们 通过模拟和分析不同情况下的风险因素，提出了一系列有效的安全防技术概述
天然气水合物储运技术概述
天然气水合物，又称可燃冰，是由天然气（主要是甲烷）与水在高压、低温 条件下形成的笼形结晶化合物。由于其储存量大、燃烧清洁、开采成本低等优势， 被视为一种具有巨大潜力的能源。然而，这种化合物的非稳定性以及难以运输的 问题，一直是阻碍其开发利用的主要难题。因此，天然气水合物的储运技术成为 近年来研究的热点和难点。
流动体系天然气水合物生长研究进展
物 生长的理论模 型应用于流动体 系中的不 多； 动 力学／ 将 传质／ 传热 三者有机 结合起 来 的模 型研 究还不
成 熟 。并 提 出 了 未 来研 究 的 方 向及 建议 。
关键词
天 然气
水合物 生长
动力学
传质
传热 Ａ 文章编 号 ０ ５ －０４ ２ １ ）２０４ －８ ２ ４６ ９ （ ００ ０ －２ ９０
将显微仪所观察到的水合物生长过程的主要
特点 归纳 总结 如下 ： ａ ．客体 分子 连续 相 与 水 分 子 连续 相 分 层存
第３ ７卷
第 ２期
化
工
机
械
２ｌ ５
在时， 水合 物会 在 相 间 界 面迅 速 生 长形 成 水 合 物 分界层 （ １ ）在 客体 液滴或 者气 泡 在连 续 的水 图 ｃ；
２０ ５
化
工
机
械
２１ ００年
水合 物生 长 的实 验观 测多 采用显 微摄 像技 术
验 的结果 均表 明水合 物 是 在 相 界 面处 开 始 形成 、
的仪器实验研究 。实验现象会随着实验体系、 实 验设 备和 实 验环 境 的不 同 而不 尽 相 同 。但 是 ， 实
生 长和 发 展 的
转 向深海领域 ， 开发过程 中的流动保 障问题成为 安 全生产 的关 键 。海底 高压 低温 的恶 劣条 件为 天
然气 水合 物形 成 提 供 了有 利 的环 境 。当前 ， 制 控 管道 中天 然气水 合 物生成 的方 法 主要有 添加 抑制
天然气水合物的生 长是一个多组分多阶段结 晶 过程 。水合 物形 态 学 可 以为研 究 水 合物 晶体 结 Ｊ
⑦＿ ⑩了 ◇ 一 ◎ ０ ③了 ④ ◎ ⑧了
天然气水合物开采技术的研究进展
天然气水合物开采技术的研究进展近年来，随着全球化进程的不断加速，能源的安全稳定已成为国际社会面临的重要挑战。
在国内外一系列能源资源储量调查中，天然气水合物资源大幅增加，也成为各国争夺的焦点。
天然气水合物是一种以天然气为主要组分，水分子在低温高压下形成固态的天然储藏形式，被誉为21世纪最具潜力的清洁能源之一，具有巨大的开发与利用价值。
然而，由于天然气水合物的开采技术尚未成熟，致使国内外开采难度大、成本高等问题无法完全解决。
因此，天然气水合物开采技术的研究成为当前的热点之一，各国先后开展了大量的相关研究工作。
目前，天然气水合物的开采技术主要有两种类型：一种是通过水合物层中的气体扩散，使压力降低，温度升高，引起水合物分解，释放出天然气的热采技术；另一种是通过管道将深海中的火焰和水合物输送到地面的矿井或船只进行分离转化，再运回岸上进行加工处理和储存的冷却技术。
在热采技术中，主要包括“钻井法”和“冻结法”两种方法。
其中，“钻井法”是指通过在天然气水合物层下钻井，在井道下方注入水或化学缓蚀液，使得水合物层下方压力下降，从而达到水合物储藏层解聚的效果。
而“冻结法”则是一种较为先进的技术，采用液态氮或低温冷媒进行深部冷却，使水合物分解释放天然气。
由于采用了低温技术，所产生的水合物冷却至极低温，成为块状冻结，因此技术成熟度更高，效果更为显著。
在冷却技术中，主要采用“混合工质法”和“气水分离法”两种方法。
其中，“混合工质法”是通过将水和水合物混合，稳定物理化学条件，制造为工质，在适当的温度和压力下，使天然气释放分离。
而“气水分离法”则是利用CO2的溶解度比氮气小，并不侵蚀金属材料的化学性质，从而实现CO2与水合物的较好配合。
除此之外，还有一些新型技术的出现。
比如，“快速水合物拆分技术”，通过高能量射线、声波或超声波的给入，瞬间达到水合物解聚的效果，从而实现了天然气的高效提取。
这些技术的出现不仅降低了开采的成本，而且更加节能环保，更符合现代产业发展的趋势。
天然气水合物的研究与开发
天然气水合物的研究与开发天然气水合物（Natural Gas Hydrates，简称NGHs）是一种在特定条件下形成的固态结构，由天然气分子以水分子形成的晶体结构。
在自然界中，NGHs广泛分布于陆地和海洋之中，是一种重要的新能源资源。
本文将从NGHs的形成机制、地理分布、开发前景以及研究与开发进展等方面进行详细阐述，以加深对NGHs的认识。
首先，NGHs的形成机制是指在一定的温度和压力条件下，天然气分子与水分子形成稳定的晶体结构。
NGHs的形成需要特定的压力和温度条件，一般在深海及寒冷地区的沉积物中存在较为丰富。
在这些地区，水合物可通过天然气溶解在水中并与水形成晶体而形成。
NGHs的形成条件相对较为苛刻，通常要求温度低于0°C和压力高于零度压力。
NGHs的地理分布广泛，主要存在于深海和季节性寒冷地区的沉积物中。
据估计，全球水合物资源量巨大，达到约2.8×1017立方米的天然气，相当于传统石油和天然气资源储量的数倍。
深海中的NGHs资源最为丰富，其中包括大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋等深海区域。
此外，季节性寒冷地区，如北极和西伯利亚，也是重要的NGHs资源区。
NGHs作为一种潜在的能源资源，具有巨大的开发前景。
首先，NGHs的资源量巨大，可为全球能源消耗提供巨大的补充；其次，NGHs的燃烧产物相对于传统燃煤和石油相对清洁，减少大气污染物净排放。
此外，NGHs的开采和利用对环境影响相对较低，对全球气候变化具有积极的影响。
因此，NGHs的开发是当前能源领域的研究热点之一。
目前，关于NGHs的研究与开发已经取得了一定的进展。
在研究方面，人们对NGHs的形成机制、分布规律及资源量进行了深入研究。
通过实验室模拟和航次观测等手段，开展了大量的水合物研究。
在开发方面，人们提出了多种开发利用技术，如钻井开采、热解开采和化学开采等。
此外，还积极推动国际合作，加强技术交流与合作，在NGHs的开发与利用方面取得了一定的进展。
天然气水合物开发的现状与前景展望
天然气水合物开发的现状与前景展望天然气水合物是一种新兴的能源，被认为是未来能源的主要来源之一。
它是水与天然气分子在高压、低温条件下结合形成的一种物质。
随着石油、天然气等传统能源储量的逐渐枯竭，天然气水合物的开发成为了全球范围内的热门话题。
现在，让我们来了解一下天然气水合物开发的现状和前景。
一、天然气水合物开发的现状天然气水合物作为一种新兴的能源，其开发及利用技术还不够成熟。
目前，全球已确认的天然气水合物储量超过2000亿立方米，而中国拥有的天然气水合物储量更是高达14000亿立方米。
尽管找到了大量的天然气水合物储量，但发展水合物开采技术依然是一个长期的过程。
目前，有关天然气水合物开发的研究主要集中在三个方面：一是开采技术方面，二是运输和储存方面，三是利用技术方面。
在开采技术方面，天然气水合物的开采需要的高压、低温条件给水合物挖掘带来了很大的挑战。
也因此，目前开采技术比较笨拙，成本较高。
但随着技术的不断发展，相信完善的开采技术会降低开采成本，提高生产效率。
在运输和储存方面，为了避免水合物在运输或储存过程中发生变形和解离，需在加压和降温条件下储存和运输。
这也会增加成本。
在利用技术方面，天然气水合物的甲烷含量高，是一种优质的燃料，其燃烧产生的二氧化碳排放量明显少于燃煤燃气等传统燃料。
但是，由于天然气水合物开采技术不成熟，需全方位储存和运输，这也给利用带来了巨大的困难。
二、天然气水合物开发的前景展望天然气水合物开发在全球石油资源日益枯竭的背景下备受关注。
其广阔的开采空间与巨大的储量让人们对其前景充满期待。
首先，天然气水合物的开采效益可想而知。
目前，天然气水合物是人类已知的最大的未被利用的天然气储存库，开采天然气水合物将给全球的能源供应带来巨大的促进作用，解决能源短缺的问题。
而且，天然气水合物的燃烧是无害的，不会对环境造成威胁，符合环保产业发展的要求。
这都为天然气水合物的发展、推广与应用提供了广泛的空间。
天然气水合物的研究现状
天然气水合物的研究现状一、引言天然气水合物（气烟团结物）是一种在海洋和极地等寒冷条件下形成的天然气与水分子结合形成的固态物质，被誉为“能源界的黑马”。
天然气水合物有着巨大的储量和潜力，在能源领域具有广泛的应用前景。
二、天然气水合物的形成机理天然气水合物的形成主要是由于天然气在寒冷的海底和土壤中长期存在而形成。
气体分子在寒冷的环境中容易与水分子形成水合物，形成水合物后，则使水合物的晶体结构发生变化，形成具有网络结构的天然气水合物。
三、天然气水合物的储量与分布天然气水合物被认为是未来能源开发的重要方向之一，其储量巨大，被称为气体领域的“碳水化合物”。
据国际能源署评估，全球天然气水合物资源量可达455万亿立方米，相当于标准煤200年的储量。
目前，天然气水合物的主要分布地区在北极、南极、北太平洋和印度洋等区域。
四、天然气水合物的开采技术天然气水合物的开采技术目前还相对不成熟。
目前主要采取的方法是钻井开采，通过钻井、注水、注气等方法将天然气水合物从海底或土壤中开采出来。
五、天然气水合物的应用前景目前天然气水合物的应用前景十分广泛，包括替代煤、替代油、替代石油天然气、替代核能等方面。
此外，天然气水合物还可以用于制氢。
天然气水合物有着巨大的储量和潜力，在未来的能源市场上将具有重要的地位。
六、结语天然气水合物的研究和开发对于我国的能源安全和国民经济发展具有重要的战略意义。
为了推动天然气水合物的开发，中国政府正在积极制定相关政策，为天然气水合物的研究和开发提供支持和保障。
未来天然气水合物必将成为我国能源领域的重要战略资产。
甲烷水合物研究进展
甲烷水合物研究进展甲烷水合物是一种天然气水合物，其主要成分为甲烷和水。
其存储在富含有机碳和深海沉积物的海底，具有巨大的经济开发潜力。
然而，甲烷水合物的开发和利用仍然处于研究阶段，需要进行大量的实验研究和理论探索。
本文将介绍甲烷水合物的研究进展，包括其形成机理、开采和利用技术以及环境影响。
一、甲烷水合物的形成机理甲烷水合物是在高压和低温下形成的。
它的形成需要充足的有机碳来源，水和适宜的温度和压力条件。
在地球上，甲烷水合物主要存在于极地和深海环境中。
在深海中，富含沉积物的海底是甲烷水合物的重要存储地点。
由于过去几十年里水面下沉积物不断积累，导致了甲烷水合物的增长和积累。
此外，甲烷水合物形成也与生物过程有关。
微生物的代谢会产生大量的甲烷，这些甲烷在一定条件下可以与水结合形成甲烷水合物。
因此，研究甲烷水合物的形成过程对于了解深海生态系统和碳循环具有重要意义。
二、甲烷水合物的开采和利用技术甲烷水合物的开采和利用技术仍然处于研究阶段。
开采甲烷水合物的方法通常包括热解、减压和置换。
其中，热解是最常用的方法，它利用高温和高压条件把甲烷水合物转化为天然气从而释放甲烷。
减压方法是将甲烷水合物从高压环境中释放，利用减压将甲烷水合物转化为天然气。
置换方法则是将水替换成其他物质，如二氧化碳或氮气，从而使甲烷水合物的甲烷部分释放出来。
目前，甲烷水合物的开采还面临一些技术难题，如切割和采集甲烷水合物的设备设计、开采过程中甲烷泄漏和其它环境风险的预防等。
因此，加强开采和利用技术的研究和发展对于大规模、高效地分离和提取甲烷水合物具有重要意义。
三、甲烷水合物的环境影响甲烷是一种温室气体，其增加会导致大气温度升高，进而引发全球气候变化。
因此，甲烷水合物的开采和利用可能会对全球气候产生不利影响。
此外，在甲烷水合物开采和利用的过程中还会产生废水、渣土和废气等污染物，给环境带来压力和危害。
因此，在进行甲烷水合物研究和利用时需要按照环保法律和规范要求，采取措施保护是环境湿地、码头和港口。
天然气水合物研究进展
天然气水合物研究进展提纲z天然气水合物基本特征z天然气水合物地质成储条件z天然气水合物勘探开发若干指标z天然气水合物应用展望1-1. 水合物成分与结构11水合物成分与结构天然气水合物，又称甲烷气体水合物g y)（Methane gas hydrate), 由天然气与水所组成，呈固体状态，其外貌极像冰，即，雪或固体酒精，点火即可燃烧，故也可称为“可燃冰”、“气冰”、“固体瓦斯”。
天然气水合物的结晶格斯架主要是由水分子所构成，在不同的高条件下，子形低温高压条件下，水分子结晶形成不同类型的多面体结构，形状像鸡笼，有笼形构称故有“笼形结构”之称11水合物成分与结构1-1. 水合物成分与结构已经发现的天然气水合物结构有三种，即结构I型、结构II 型和结构H型。
结构I 型气水合物为立方晶体结构，在自然界分布最为广泛，仅I 型能容纳甲烷（C1）、乙烷（C2）等小分子的烃以及N2、CO2、H2S等非烃分子，大约6个水分子“包嵌”1个气体分子；结构II 型气水合物为菱型晶体结构，水分子间的空穴可容纳丙烷II 型（C3）及异丁烷（i-C4）等烃类；结构H型气水合物为六方晶体结构，其大的“笼子”甚止可II 型以容纳直径超过异丁烷（i-C4）的分子，如i-C5和其他直径在7.5-8.6A之间的分子。
目前I 、II 、H型三种气水合物在自然界均有发现H 型1-1. 水合物成分与结构11水合物成分与结构水合物形成于低温高压地带，具有很大的能量密度及丰富的储量，清洁，高效，是潜在而亟待开发利用的新型能源11水合物成分与结构1-1. 水合物成分与结构海洋是碳的最大储库，碳的循环对烃类资源的形成和环境的变化发挥关键作用12水合物形成条件1-2. 水合物形成条件温压条件甲烷气体水合物的形成与稳定性严格受温度、压力、水、气组分相互关系的制约。
一般而言，水合物形成的最佳温度是O-10℃，压力则应大于100大气压（约10MPa）12水合物形成条件1-2. 水合物形成条件物源条件生物气通常来自气水合物层上下的有机质，通过甲烷菌自生自储的甲烷储集而成水合物层的下伏沉积物或沉积岩富含微生物和有机碳时可通储集而成。
天然气水合物研究进展
论文与案例交流1水合物晶体结构和性质传统化石能源（煤、石油和天然气）的大量消耗带动了工业和社会的进步，然而对能源的过度依赖也使得全球陷入能源危机之中并积极发展替代能源。
由于有技术及经济等众多壁垒的限制，使得清洁新能源大规模工业化利用尚需一定时日。
因此，天然气水合物的开发利用被很多国家提上日程，近年来获得了突飞猛进的发展。
有文章指出，天然气水合物的储量两倍于煤、石油和天然气总储量之和。
因其主要成分为甲烷等各类可燃气体，是上等的优质燃料，若能合理有效地利用这些能源，无疑将会极大地缓解整个世界能源体系的危机现状。
当前全球已经有79个国家发现了天然气水合物，而30多个国家相继开展了水合物的研究工作[1]。
2007年，中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品，成为继美国、日本，印度之后世界上第四个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。
天然气水合物是由某些气体或它们的混合物与水在一定温度、压力条件下生成的一种半稳态的类似于致密冰雪的冰状笼型固体化合物，由水分子的几何晶格构成，晶格含有被轻烃或其他轻质气体(如氮气、二氧化碳)占据的空穴，一般在25℃以下有可能形成。
水分子称为主体分子，而轻烃或其它轻质气体通常称为客体分子。
由水分子通过氢键形成不同形式的刚性笼架晶格，每个笼架晶格中包含一个主要为甲烷的天然气分子，水分子与天然气分子之间通过范德华力相互吸引。
在自然界中，水合物大多存在于大陆永久冻土带和海底沉积层中，其组成以甲烷为主，与天然气相似，故常称作天然气水合物，其中甲烷含量高达99%的天然气水合物又称为甲烷水合物。
已经发现的水合物类型共有三种[1-6]：I 型、II 型和H 型。
其中结构Ⅰ型属于体心立方体结构，可由天然气小分子在深海形成，其笼架晶格以各自的笼架体心堆砌排列。
结构Ⅱ型属于金刚石立方结构，可由含分子大于乙烷小于戊烷的烃形成。
结构I 型和结构II 型主要有小腔和大腔两种结构。
结构H 型属于六面体结构，可由挥发油和汽油等大分子形成，结构H 型有小腔、中腔和大腔三种结构。
天然气水合物的提取与利用技术研究
天然气水合物的提取与利用技术研究一、引言天然气水合物是一种新型的天然气资源，其在储藏和开发方面具有很高的价值。
尽管目前我国对天然气水合物的开发尚处于初步阶段，但在未来，相信天然气水合物将成为我国能源结构的重要组成部分。
本文将从天然气水合物的提取、分离以及利用技术等方面进行探讨。
二、天然气水合物的概述1. 天然气水合物的定义天然气水合物是一种结晶态的固体物质，通常由天然气分子（如甲烷、乙烷等）和水分子组成。
天然气分子通过一定程度的相互作用，与水分子形成了多孔的冰状结构。
由于其晶体形态类似于一颗颗冰球，因此也被称为“火山口冰球”或“东海蓝珠”。
2. 天然气水合物的储存量据不完全统计，全球天然气水合物储备量可达到1.3万亿立方米，相当于石油储备的两倍以上。
而中国的天然气水合物储备量约为5.6万亿立方米，位居世界第一。
由此可见，开发天然气水合物具有十分广阔的前景。
三、天然气水合物的提取技术随着对天然气水合物储藏层特性的不断了解和提高，目前天然气水合物的提取已经有了很大的进展。
其主要的提取技术可以分为两类：挤压法和降温法。
1. 挤压法挤压法是目前应用较为广泛的天然气水合物提取技术之一。
该技术的原理是在天然气水合物所在的储层中，通过深海设备将压缩空气注入其中，使天然气水合物得以分离出来。
该技术适用于储层深度较浅、冻土较薄的情况，且能够实现在线作业，效率较高。
2. 降温法降温法是天然气水合物的另一种主要提取技术。
其原理是通过降温的方式，把天然气水合物从储层中分离出来。
该技术适用于储层深度较深、冻土较厚的情况，需要借助设备进行降温。
尽管该技术实施较为复杂，但由于能够保证天然气水合物的成分及质量，因此在天然气水合物的开发中具有重要的应用价值。
四、天然气水合物的分离技术天然气水合物的分离技术是指将提取出的天然气水合物由水分离出来的过程。
该过程对于天然气水合物的利用至关重要。
1. 减压分离法减压分离法是目前应用较为广泛的天然气水合物分离技术之一。
天然气水合物的研究现状与开发前景
天然气水合物的研究现状与开发前景天然气水合物是一种重要的天然气资源，具有高能量密度和环保特性，是未来能源发展的重要方向之一。
目前，全世界普遍关注天然气水合物的研究与开发，离开了天然气水合物的开发，未来的能源供给将面临巨大的风险。
天然气水合物是一种化学物质，在超低温和高压的环境下，天然气分子与水分子形成了稳定的结晶体，形成了天然气水合物。
天然气水合物是一种混合物，含有约90%的甲烷和其他的烷烃和少量的氮气和二氧化碳等气体。
目前，全球的天然气水合物资源储量估计为1.3×10¹⁶ m³，相当于常规天然气资源储量的数倍，其中海洋天然气水合物资源占主要部分，可能存在于全球各大洋的海洋沉积物中。
而除了海洋天然气水合物外，陆地上也存在天然气水合物，如中国黑龙江省松花江地区的恒山东、华阳等，逾350个天然气水合物钻井点。
天然气水合物的开采利用并不容易，需要克服很多技术难题。
但近年来，全球的天然气水合物研究成果大幅增加，相关技术也得到了极大的发展。
目前，国内外都对天然气水合物的研究开展了大量的工作，积累了大量的经验和数据。
以下是天然气水合物的研究现状与开发前景分析：一、天然气水合物的研究现状1.开采技术的研究目前，开采利用天然气水合物的主要技术包括采出法、渗滤法、溶解提取法、熔化提取法、热水蒸汽驱替法、水力喷射法、微生物转化法等，同时，水平井、多相流、气水分离等技术也是研究重点。
2.天然气水合物的开发实验国内外的研究机构通过实验室和大规模开发试验对天然气水合物开发和操作进行了验证。
目前，日本在深海天然气水合物的研究和开发技术方面处于世界领先，但由于技术难度和安全性等问题，目前全球尚无商业化建设。
国内目前正在进行陆地天然气水合物勘探，储量巨大，但开发技术尚不成熟。
3.天然气水合物的数值模拟通过数值模拟，可以更好地了解天然气水合物的特性、分布规律和开采模式等。
目前，国内外已经开展了许多天然气水合物数值模拟研究，但模拟结果存在不确定性，需要结合实验和现场数据进行校准。
天然气水合物资源勘探与开发技术研究进展
天然气水合物资源勘探与开发技术研究进展天然气水合物，是天然气分子与水分子在一定温度和压力条件下形成的固态化合物，具有巨大的潜在能源储量。
近年来，随着人类对能源需求的不断增长以及传统石油和天然气资源的减少，天然气水合物逐渐成为全球能源行业关注的焦点。
天然气水合物资源的勘探与开发技术也在不断发展和突破，为解决能源问题提供了新的可能性。
一、天然气水合物资源勘探技术的研究进展天然气水合物资源的勘探是实现其可持续利用的基础。
当前的天然气水合物勘探技术主要包括露天采样、岩石物理探测和钻探试验等。
其中，露天采样是目前应用最广泛的一种方法，通过收集从海洋底部冒出的天然气水合物样本，来研究其分布、组成和物理性质。
岩石物理探测技术则通过测量反射波和传播速度等数据，间接推断天然气水合物的存在和含量。
钻探试验则是直接钻取样本来验证和评估地下水合物的储量。
这些技术的不断发展完善，为天然气水合物资源的精确勘探提供了可靠手段。
同时，利用现代地球物理勘探技术也取得了一定的突破。
例如，通过声波测井技术可以得到水合物层的密度、压力和声波速度等信息，帮助确定水合物储层的分布和特征。
电磁测井技术则可以测量电阻率、磁化率等物理参数，从而推测水合物的存在。
二、天然气水合物资源开发技术的研究进展天然气水合物资源的开发是将其转化为可利用能源的关键环节。
目前，主要的开发技术包括艇载采集和常压溶解技术。
艇载采集技术是将水合物从海底采集到船上，再经过分离、恢复、脱除水分等步骤，最终得到天然气产品。
这种技术采集和处理过程复杂，对技术设备和人员要求较高，但能够直接利用水合物资源，是一种较为直接和高效的开发方式。
常压溶解技术则是在常温常压下，以添加剂辅助，将水合物转化为气相和水相，以便进行进一步处理。
该技术相对较为简单，无需特殊设备和条件，能够有效地提高水合物开发的经济性和可行性。
同时，储存和输送技术也是水合物资源开发的重要环节。
尽管天然气水合物在水下的压力和低温环境下保持稳定，但一旦离开这种环境，水合物会发生分解或变形。
天然气水合物开采技术的研究现状
天然气水合物开采技术的研究现状天然气水合物是一种蕴含丰富甲烷的沉积物，其有着天然气的能量密集性和液态天然气的高效性，因此一直被视作具有极高潜力的清洁能源。
世界各国都在积极开展天然气水合物的勘探工作，但是开采天然气水合物的技术仍面临很多挑战和困难。
本文将介绍天然气水合物的开采技术研究现状。
一、天然气水合物开采技术的研究意义天然气水合物被认为是未来能源的重要组成部分，具有极高的经济和环境效益。
相较普通天然气而言，天然气水合物在资源储量方面的潜力更大，据估计，天然气水合物的储量是普通天然气的数倍。
而且，天然气水合物的开采不会对环境产生污染，能有效缓解对传统能源使用所面临的环境问题。
此外，利用天然气水合物作为能源还可以降低对石油和煤炭等传统能源的依赖，有助于促进国家的能源多元化和可持续发展。
二、现有的天然气水合物开采技术目前，天然气水合物的开采技术主要分为以下几种。
1. 带水层开采法该方法利用水合物与沉积物随着水深增加在温度和压力等自然条件下发生相变，通过加热来恢复油气。
但这种方法生产成本较高，开采难度较大。
2. 直接用井筒吸采法该方法是将井筒钻进水合物层内，通过给井筒注水，使水分析增加、压力降低，沿着井筒管道吸取天然气水合物。
这种方法成本较低，但随着井筒深度增加和温度和压力条件的变化，水合物易发生解除，导致开采难度的增加。
3. 热激发开采法该方法是通过注入高温高压流体来热激发天然气水合物，使其发生相变，从而将油气释放出来。
虽然这种方法成本相对较高，但开采效率高，且不会对环境产生污染，因此被认为是未来天然气水合物开采的有力竞争者。
三、天然气水合物开采技术研究存在的问题及展望1. 技术成熟度不高。
与传统油气开采相比，天然气水合物开采技术要更加高级和复杂，现有技术并不能有效解决其开采过程中面临的各个问题。
2. 安全隐患较大。
天然气水合物开采过程中存在较大的安全隐患，如果处理不当可能会对海洋环境产生严重的影响。
天然气水合物及其开发利用研究进展
天然气水合物及其开发利用研究进展班级：高分子13-3 姓名：*** 学号：*********** 摘要：天然气水合物是继煤、石油和天然气等能源之后的一种潜在新型能源，本文简要介绍了天然气水合物的由来、性质和特征，根据目前国内外研究现状，概述了天然气水合物勘探开发方面的国际研究新进展，以及我国在这方面取得的研究进展，归纳了目前的问题并展望了发展的方向和趋势。
1天然气水合物天然气水合物是近六十年来发现的一种新的矿产资源，它由天然气（主要为甲烷）和水在高压低温条件下形成的类冰状的非化学计量的、笼形结晶化合物。
因其外观像冰而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”、“气冰”。
天然气水合物具有使用方便、燃烧高效清洁、埋藏浅等特点，被誉为21世纪最具有商业开发前景的战略资源，预测储量是煤炭、石油、天然气资源总和的2倍，截至2009年全球共发现116处天然气水合物产地。
目前已有40多个国家和地区正在进行天然气水合物的研究与勘探。
2国际研究新进展目前对于天然气水合物的研究主要包括：天然气水合物的成因分析及其物理化学特性；天然气水合物的勘探技术研究；天然气水合物的开发技术研究及其相关开采、储运、分离和应用等；天然气水合物的潜在环境影响评估及其与全球气候变化的关系(梅东海，1996；Makogon，1997；陈作义等，2002)。
下文对这几方面根据国内外几年研究进展简要介绍。
2.1 天然气水合物的成因分析及物理化学特性天然气水合物中甲烷的成因有3种，分别是热成因、微生物成因和二者混合成因。
在墨西哥和里海两处发现了主要由热成因甲烷形成的天然气水合物。
Kvenvolden(1993)通过对布莱克外海岭甲烷和cO，的同位素研究，证明该处甲烷主要为微生物成因。
Kvenvolden(1995)通过对于采自世界各地的水下天然气水合物样品中的烃类气体成分和甲烷碳同位素组成进行分析，认为形成的甲烷分子主要为微生物成因。
天然气水合物的研究和应用
天然气水合物的研究和应用天然气水合物（Natural Gas Hydrates，NGHs）是一种广泛存在于海底等低温高压环境中的天然气储存形式。
其中天然气以限制性捆绑水分子的形式被固定在水合物分子中，带来了巨大的储气量和储量潜力，同时也面临着技术难度、环境保护和经济效益等问题。
本文将就天然气水合物的研究、应用和未来展望进行探讨。
一、天然气水合物的发现和性质在19世纪，人们就已经在冰球岛的壳牌油田开掘中发现了天然气水合物。
随着海洋科学和石油勘探技术的发展，人们对天然气水合物的形成、分布、储量等方面有了更深入的认识。
目前已经发现了全球超过30个国家的水合物分布，总量估计达到10万亿立方米以上，比当前已开采的石油、天然气总量还要多。
天然气水合物的形成需要低温高压环境，一般在水深500米以上的海底沉积物中形成。
水合物分子为八面体结构，每个八面体分子中由6个水分子包围着1个天然气分子。
天然气分子主要是甲烷和少量乙烷等烷烃，烷烃的数量和种类取决于地质和气候条件。
天然气水合物的密度为0.9 g/cm³，比一般气体的密度大20到30倍，因此也被称为“固态天然气”。
二、天然气水合物的开采难题由于天然气水合物深藏于海底，固态且密度大，开采难度极大，需要高度发展的技术和设备支持。
一般而言，天然气水合物的开采并不直接进行，而是通过将水合物升到一定深度使其转变为气态天然气，再通过管道输送到海面上。
但这种技术和设备的研发和运用需要消耗大量的资源和能源，并且需要面对海底环境、恶劣天气和地震等因素的影响，也就带来了极大的经济和环境风险。
三、天然气水合物的应用前景天然气水合物储量丰富，意味着对于全球能源短缺问题的缓解有着重要意义。
同时，纯度高、热值佳、易于储存等天然气水合物的特点，使其在能源领域拥有极为广泛的应用前景。
目前，日本、韩国、中国等国家均在积极探索天然气水合物的开发与利用途径。
除了在能源领域的应用，天然气水合物还有着广泛的研究价值。
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天然气水合物的研究进展
天然气水合物的研究进展
摘要：天然气水合物是一种继煤，石油与天然气等能源之后的新型能源物质，它被誉为21世纪最清洁的能源物质。
本文章介绍了天然气水合物的概念以及形成条件，追溯了天然气水合物的发展历程。
重点分析了国内外的研究情况，这为指导我国天然气水合物事业奠定了坚实的基础。
天然气水合物的研究对于人类有着非比寻常的意义，还存在着一些难关有待于我们去探索。
关键词：天然气水合物进展能源物质意义探索
一、引言
1.1天然气水合物的概念
天然气水合物就是我们熟称的“可燃冰”或者固体“瓦斯”是因为它的外观像冰一样而且遇火燃烧。
天然气水合物是天然气与水在一定的高亚低温条件下形成的类似冰状的结晶物质，其主要是分布在深海沉积物和陆域的永久冻土，岛屿的斜坡地带等地域。
天然气水合物的研究起源于20世纪的一次科学考察中发现的矿产资源，虽然其成分与天然气相似但是较之更为纯净，开采时只需要将固体的“天然气水合物”升温减压就可以释放出大量的甲烷气体。
天然气水合物作为一种新型的高效能源当之无愧的被誉为“21世纪最具有商业开发前景的战略资源”。
1.2天然气水合物的形成条件及优点
天然气水合物的分子结构式为CH4?8H2O，其分子结构就像一个一个由若干水分子组成的笼子。
形成可燃冰有三个基本条件：温度，压力和原材料。
首先需要低温的环境，天然气水合物在在0―10℃时生成，在超过20℃的温度时便会分解。
其次需要高压的条件：在0℃时只需要30个大气压就可以满足可燃冰的生成然而在海洋深处，30个大气压是很容易满足的并且气压越大水合物越不容易分解。
最后充足的气源是必不可少的。
在海底深处经常会有很多有机物的沉淀，这些有机物质中含有丰富的碳，经过生物转化后可以产生充足的气源。
综上天然气水合物的生成条件可以发现由于海底地层的多孔介质性并且在温度，压力，气源都能满足的情况下可燃冰就会在介质的空隙中生成，所以我们在开采天然气水合物的时候主要在深海岛屿等地区。
二、国内天然气水合物的研究进展
2007年五月1日凌晨，中国在南海北部的首次采样成功，这一历史性的壮举证实了中国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源，从而成为继美国日本印度之后的第四个国家级研发计划采到天然气水合物实物样品的国家，标志着中国天然气水合物调查研究水平已步入世界先进行列。
相比于美国印度等国家我国天然气水合物资源调查与评价工作起步晚。
我国于1999年在国家发展改革委、财政部等大力支持下，国土资源部整合了国内各方面优势力量正式启动天然气水合物资源调查。
到目前为止，中国对海底天然气水合物的研究与勘查已取得一定进展，南海西沙海槽等海区发现的天然气水合物的标志表明中国海域分布有天然气水合物资源，值得我们开展进一步的工作；2005年4月14日，中国在北京举行中国地质博物馆收藏中国首次发现的天然气水合物碳酸盐岩标本仪式。
据国土资源部地质勘查司副司长车长波介绍：今后国土资源部将按照国家规划部署，全面组织实施我国海域、陆域天然气水合物资源勘查评价，通过加快天然气水合物勘查评价和重点靶区钻探取芯工作，开展天然气水合物成藏机理和富集规律等理论研究，加大天然气水合物试开采及环境评价等关键技术攻关力度，力争早日实现天然气水合物开发利用，以减缓我国的面临的环境污染问题，真正的实现资源的可持续发展。
三、国外天然气水合物的研究进展
在天然气水合物的研究方面，美国一直走在世界的前列也是世界上关于天然气水合物勘察与开采研究最活跃的国家。
早在1968年美国就在布莱克海台开展了天然气水合物的调查，2002年美国研制的热激发法在加拿大Mallik的试验中取得成功。
美国参议院通过的天然气水合物的研究与开发法案中决定大幅度的增加天然气水合物调查研究与开发，在2025年之前一定要论证海相甲烷水合物砂储层的
技术可行性和经济可开采性。
早在20世纪70年代就开始了陆地冻土带可燃冰的研究，2002年加拿大与日本，美国，德国，印度等合作实施的“Mallik天然气水合物探测井”的项目成功的进行了天然气水合物藏注热的开采，2004年加拿大又开展了天然气水合物开发的潜在利益研究。
2008年再次进行了降压与注热联合开采的项目，成功的证明了注热和降压法可以实现天然气水合物矿藏的开发，这一成果开创了天然气水合物开发利用的又一里程碑，为将来的生产和商业应用奠定了基础。
日本是目前在天然气水合物研发方面比较先进的国家之一，该国的实力处于国际领先水平。
日本与1999年和2004年两度实施南海海槽天然气水合物的钻探成功的获得了可燃冰的样本。
之后两次参与加拿大三角洲水合物的研发试验有力的促进了天然气水合物钻探和测试技术的发展。
目前在日本已经初步形成了天然气水合物层位测井，钻完井配套技术体系；2005年到2008年之间，日本再次勘察到大量的可燃冰样本，建立了天然气水合物模拟开采和沉积物机械特性研究装置，目前正在开展系统的开采研究工作。
德国在可燃冰的研究方面也是出于世界领先水平，该国尤其重视对天然气水合物环境影响的研究。
20世纪90年代以来就和其他国家合作先后在东太平洋，西南太平洋等海域进行了可燃冰的研究。
2000年德国正式公布了《地球工程学――地球系统；从地球认识到地球管理》的大型研究计划，这个计划预计2015年底完成。
四、意见及建议
1，我国南海地区具有得天独厚的地质条件，建议尽快这些地区的天然气水合物的调查研究工作，用更加先进的技术提高采收率，实现我国国民经济的快速发展，也同时响应国家的号召实现资源节约些环境友好型社会。
2，作为21世纪能源界的娇子，可燃冰的研究受到各国政府的高度重视，其调查研究成果日新月异，尤其美国印度德国等国家在这方面的研究处于世界领先水平，所以强烈建议我国政府以及科学家加强与这些国家的交流合作，及时了解到最新成果学习先进技术为我国的天然气水合物的调查勘探与开发事业做出伟大的贡献。
3，由于自然或者人为因素所引起的温度压力的变化均会使得可燃冰的分解，造成海底滑坡，生物灭亡和气候变暖等环境灾害，所以开展室内外天然气水合物钻采的研究已经迫在眉睫。
4，学习国外的管理经验成立专门的国家可燃冰研究机构，由政府机构和企业大学共同组成，这可以使得各个水合物研究机构相互配合相互交流，减少资源的浪费。
据相关资料显示2007年我国已经在南海获取水合物样品各方面的研究已经证明水合物具有较大潜能，所以成立国家性水合物研究机构的时机已经成熟。
参考文献
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1999年03期
[2]杨帆，李志平，张世浩《天然气水合物的研究现状与展望》。
资源与产业2007年02期。
[3]李强，王焕新。
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能源研究与利用。
1996年03期
[4]金庆焕。
天然气水合物――未来的新能源。
中国工程科学。
2000年11期
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