可燃冰ppt

0.95
气固相CO2 摩尔分率
Chen-Guo 模型 VDW 模型 水合物相实验值
Chen-Guo 模型 VDW 模型 气相实验值
0.70 0.60
0.85
0.75
0.50 0.40 2.4 2.9 3.4
0.65
P ，MPa
3.9
4.4
4.9
2.4
2.9
3.4
3.9
4.4
4.9
P , M Pa
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值 与实验值比较 （T=273.2K; ZCO2 =0.5112;w=0.746）
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值与 实验值比较 （P=3.50MPa;T=275.2K）
四、天然气水合物的开采方法
V-2
P
V-11
8
取样口
V-1
V-5
7 7 6
P
CH CO 42 气体 气体
2 3 4
V-9
5
进、出液口 V-3
CH4水 合物
V-10
9
V-4 V-6 V-7 V-8
P P
1
10
11
1、俄、美、加、日处于开发研究前沿
1965年，在俄罗斯西伯利亚多年冻土区麦索雅哈气田首次发现天然气水合物。 1969年开始试开采，到1990年最终停产，累计开采51.7亿立方米天然气。 美国和日本分别制定了2015年和2016年进行商业开采的时间表。
2、中国的起步与差距
中国对天然气水合物的研究还处在调查评价前期阶段，开采研究刚刚起步，尚未 开展试开采研究。青藏高原多年冻土区水合物资源有可能成为我国最早进行天然
4.1 降压法
通过降低NGH
藏的压力使NGH低
于相平衡曲线的 压力，从而达到
井筒产 出气体 盖层 水合物层 低压区，水合物分解区
促使NGH分解。
四、天然气水合物的开采方法
4.2 热激法
四、天然气水合物的开采方法
4.3 注化学剂法 某些化学剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙 三醇等化学剂可以改变水合物形成的相平衡条件，降低 水合物稳定温度。当将上述化学剂从井孔泵入后，就会 引起NGH的分解。 添加化学剂较加热法作用缓慢，但确有降低初始能 源输入的优点。添加化学剂最大的缺点是费用太昂贵。
五、天然气水合物可能的工业应用
储气量大， 1m3的 天然气水合物可储存150-180m3的天然气 水合物的形成条件不苛刻，在 0-10℃ ,2-6MPa 即可生成，工业上很 容易实现 天然气水合物在常压下大规模储存和运输是不必冷却到平衡温度以 下，而是将水合物冷冻到水的冰点以下 (-15 ～-5 ℃) ，保持完全绝 热，水合物就可以保持稳定 这些特征预示着以水合物储存运输天然气成为可能。
4. CO2置换过程强化方法研究
3.CO2置换动力学实验及模型研究 2.水合物存在条件下，CO2和CH4在溶液中溶解度 1. CO2+CH4+H2O体系V-H相平衡研究
四、天然气水合物的开采方法
0.80
气固相CO2摩尔分率
Chen-Guo 模型 VDW 模型 气相实验值
Chen-Guo 模型 VDW 模型 水合物相实验值
四、天然气水合物的开采方法
4.3 注化学剂法
四、天然气水合物的开采方法
4.4 CO2置换法
CH4水合 物
CO2水合 物
CO2置换法开发天然气水合物的原理： 1、CH4和CO2水合物的稳定条件不同； 2、CO2水合物的反应焓高于CH4水合物的分解热。
四、天然气水合物的开采方法
四、天然气水合物的开采方法
晶体类型
I型
水分子数 晶穴种类 晶穴数 晶穴结构
46
小 大
小 大 小 中 大
2 6
16 8 3 2 1
512 51262
512 51264 512 435663 51268
II型
136
H型
34

1 m3 水合物
164 Nm3 天然气
＋Hale Waihona Puke Baidu
0.8 m3水
储气能力：160 atm钢瓶 110 kg甲烷/m3水合物
五、天然气水合物可能的工业应用
五、天然气水合物可能的工业应用
五、天然气水合物可能的工业应用
五、天然气水合物可能的工业应用
天 然 气 水 合 物 特 点
储量巨大（世界范围内1.5
～2.0×1016立方米）
埋藏浅，分布广（ 100多
个国家和地区）
能量密度高，洁净能源
Davy于1810年首次在伦敦皇家研究院实验室成功地 合成了氯气水合物；
上世纪30年代，发现输气管道内形成白色冰状固体 填积物；
上世纪60年代苏联在麦索亚哈气田地层中发现了气 水合物藏；
核能 ？！ 可再生能源
可燃冰-天然气 水合物有可能成 为未来的新能源
初步认为，地球上27%的陆地和90%的海域均具备天然气水合物生成
的条件
天然气水合物赋存于水深大于 100-250米（两极地区）和大于400-650 米（赤道地区）的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里 的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。
未来能源：可燃冰
一、未来的能源是什么
二、气水合物发展史
三、天然气水合物简介
四、天然气水合物的开采方法
五、水合物可能的工业应用
石油天然气是不可再生能源，随着开采的不断 进行，产量达到峰值后将不断下降，因此寻找新 能源势在必行。
世界石油发现量和产量的变化
石油发现在20世纪60年代中期就达 到了高峰，随后逐年下降，最近几 年石油发现量已经低于石油产量。 因此预计在近10年石油产量将达到 峰值，随后逐年下降。
气水合物开采地区。
四、天然气水合物的开采方法
(CH4 )气 n( H2O)水 (CH4 nH2O)水合物
三种途径促水合物分解
压 力 临界线
（1）降低压力 （2）升高温度 （3）注化学剂改变相态图
Pc
降 压 升温分解 分 水合物+水 解 水+气 Tc 温度
水合物相态变化示意图
四、天然气水合物的开采方法
ODP 204航次美国水合物脊采集的地质样品
鄂霍次克海，2006
美国布莱克海台水合物样品
截止 2002 年底，世界上已直接或间接发现水合物共 116 处，其中海洋 107处，陆地9处。在这116处中，直接见到水合物23处（海洋20处、陆 地3处），推断水合物93处（海洋87处、陆地6处）。

0.70
0.65
0.45
Chen-Guo 模型 VDW 模型 气相实验值 Chen-Guo 模型 VDW 模型 水合物相实验值
0.40 272 274
0.25
T ，K
276
278
280
46
56
z CO2 , mol%
66
76
86
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值与 实验值比较 （P=3.50MPa; ZCO2 =0.5112;w=0.746）
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值 与实验值比较 （T=275.2K; ZCO2 =0.7233;w=0.624）
四、天然气水合物的开采方法
0.80
Chen-Guo 模型 VDW 模型 实验值 Chen-Guo 模型 VDW 模型 实验值
气固相中CO2摩尔分率
0.85
0.60
0.50
气固相中CO2的摩尔分率
羌塘高原大片连续多年冻土区是青藏高原多年冻土的 主体，面积约60.7104km2，海拔高度在4500－7000 米之间。
中国天然气水合物资源量预测表
沉积层厚度、 饱和度、矿 藏分布面积 精确估计较 为困难
天然气水合物
在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水 的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类似冰状的、
资源情况：海洋沉积层内天然气水 合物中甲烷的资源量为 3×1015~7.6×1018立方米之间。 可满足人类需要1000多年。
我国南海北部 发现的天然气 水合物样品。
我国的水合物研究及资源
(1) 1990年中国科学院开展了合成甲烷水合物实验，取得成功。 (2) 1998年,中国加入大洋钻探计划。 (3) 1999年10 月,广州海洋地质调查局首次在南海开展天然气水合 物前期调查,在3 条共130 km 的地震剖面上识别出B S R。之 后,又在南海西沙海槽识别出5242 km2 的B S R 分布区。 (4) 2007年5月,中国地质调查局在南海神狐海域3 个站位钻获天然 气水合物实物样品。 (5) 2008年在青藏高原祁连山南缘永久冻土层的下面，井深是
130到396米发现天然气水合物资源。
我国的水合物资源
南海北部 （185亿吨油当量）
青海省祁连山南缘永久冻 土带 （估计253亿吨油当 量）
青海省天峻县木里镇祁连山南麓可燃冰钻探现场
青藏高原多年冻土面积158.8104km2，约占本区总面 积的66％，在平面上的分布基本上与地形的变化和山 脉的走向相一致。
12
天然气储运
水合物分离技术 海水淡化 二氧化碳深海储藏 蓄能
五、天然气水合物可能的工业应用
日本、美国、挪威等在21世纪来临之际加大了该技术的研究力度 工业上还没有被利用过的潜在的高效的储气技术
可以形成创新性专利成果
美国国家天然气水合物研究中心（SCGH） 启动以使用表面活性剂为主要技术的调峰储气的中试研究 天然气水合物汽车探索项目
非化学计量的、笼形结晶化合物，其遇火可燃烧，因而 俗称可燃冰。
水-水：氢键 (hydrogen bond) 水分子“笼子 (cavity)” 外观为类冰晶体 非化学计量的 包合物 (clathrate)
气体分子：CH4, C2H4, C2H6, C3H8, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, H2S, CO2,