天然气水合物开采理论与技术培训班

天然气水合物开采理论与技术 主要内容 第一章 前言 第二章 天然气水合物基础性质 第三章 天然气水合物成藏及开采机理 能源是经济和社会发展最重要的战略资源之一，能源的安全程度关系到一个国家的生存和发展。 常规能源 包括煤炭、石油、天然气、水电、核能和可再生能源（太阳能、风能、生物能等）。我国油气资源的短缺是我国经济发展的瓶颈。 天然气水合物 是一种非常规的、不可再生的油气资源，它的勘探与开发是由于能源供需现状和它的客观存在所确定的。从油气产量预测中可以看出， 人类必须开发新的替补能源 ，而天然气水合物是一种资源量丰富的清洁能源。从 20世纪 90年代开始，它就成了国内外的研究热点。本章从能源供需现状及预测开始，简单介绍了天然气水合物的研究进展和天然气水合物的勘探现状及和资源量。 前言 第一节 能源供需现状和预测 第二节 天然气水合物研究进展 第三节 天然气水合物勘探和资源量 第一节 能源供需现状和预测 世界油气供给现状和预测 世界能源供给现状和预测 我国油气供给现状和预测 我国能源供给现状和预测 世界能源需求现状和预测 我国能源需求及政策 天然气水合物能源供给预测 1 2 3 4 5 6 7 世界油气供给现状和预测 世界油气供给现状 年份 石油 探明储量 /108t 石 油 产 量/108t 天然气探明储量/1012 然 气 产量 /108001 1561 2 249092 2002 1612 2 2 253112 2003 16282 2 261712 2004 1628 2 2 269162 2005 1638 2 276302 2006 16453 283604 世界油气供给现状和预测 世界石油供给预测 【 8】 年份 石油供给预测 /108t 在参考油价情况下 高油价情况下 低油价情况下 2010 2015 2020 2025 2030 世界油气供给现状和预测 世界常规天然气峰值产量预测 （ 按地区 ） 地区 产量1997 /(1012 ) 累计产量 峰值 储量 储采比 /年 折耗/(%/年 ) 1997 /1012050 /1012间 （年） 产量 /(1012 ) 探明储量 /1012景储量 /1012终储量 /1012美 999 0 欧和前苏联国家 032 11 欧 002 6 太 012 1 东 040 250 洲 014 28 南美 018 31 界 014 6 界油气供给现状和预测 世界常规天然气峰值产量预测 （ 按组织 ） 组织 产量1997 /(1012 ) 累计产量 峰值 储量 储采比 折耗 /(%/年 ) 1997 /1012050 /1012间 /年 产量 /(1012 ) 探明储量 /1012景储量 /1012终储量 /1012038 250 004 8 001 3 002 6 031 54 001 9 U 001 3 界油气供给现状和预测 欧佩克，石油输出国组织 非 经济合作发展组织 欧洲经济合作组织 非经济合作组织 国际能源署 欧洲联盟 世界油气供给现状和预测 美国能源情报署 对世界石油产量预测图 037 896 047 896 067 896 112 896 高值（ 5%） 030 003 037 003 050 003 075 003 期望值（ 50%） 021 248 026 248 033 248 045 248 低值（ 95%） 高峰年产量 / 109桶 预测产量高峰 /年 产量年均增 长率 /% 可采资源量 / 108桶 可采资源量概率 世界油气供给现状和预测 美国能源情报署 生命模型 概率模型 广义数学模型 基于生命有限体系，如： 义翁氏生命旋回模型和龚帕兹模型； 基于概率论和统计学理论，如威布尔模型、对数正态分布模型、瑞利模型和 基于生产实践和理论推理，如 义 世界油气供给现状和预测 石油峰值产量预测理论 世界油气供给现状和预测 几种较实用的石油峰值预测模型 （ 1） 1 21 b 50m a x 0m 界油气供给现状和预测 几种较实用的石油峰值预测模型 （ 2）广义翁氏模型 )( t/cb b.b c/7 1 82(m a x m )1(1 b/ 广义翁氏模型预测石油峰值 胡建国、陈元千、张盛宗 预测油气田产量和可采储量的新模型 J石油学报，1995（ 1） 16， 79 86 数据来源： 年份 产量 /106t 年份 产量 /106t 1965 986 966 987 967 988 968 989 3103 1969 990 970 991 971 992 972 993 973 994 974 995 3282 1975 996 976 2969 1997 977 998 3546 1978 999 979 000 3614 1980 001 981 2910 2002 982 003 983 004 984 005 3895 1985 006 3916 世界油气供给现状和预测 几种较实用的石油峰值预测模型 （ 3） )(e x pe x p )(e x pe x p 6790m a x (6790世界油气供给现状和预测 几种较实用的石油峰值预测模型 （ 4）威布尔（ 测模型 )/( 1 )1/(m a x )1(1)1(bm )( 1 /67901 几种较实用的石油峰值预测模型 （ 5）瑞利模型 )( 2 /1 )( 2 /2 R 2/1m a x 42890 0214 1 41 /m 世界油气供给现状和预测 几种较实用的石油峰值预测模型 累积产量， 104t； 可采储量， 104t； 年产量， 104t/a； 最高年产量， 104t/a； 最高年产量对应的累积产量， 104t； 相应开发年， a； 最高年产量发生的时间， a； a， b， c 系数。 世界油气供给现状和预测 世界石油发现量和产量的变化 该图认为石油发现在 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。 第一节 能源供需现状和预测 世界油气供给现状和预测 世界能源供给现状和预测 我国油气供给现状和预测 我国能源供给现状和预测 世界能源需求现状和预测 我国能源需求及政策 天然气水合物能源供给预测 1 2 3 4 5 6 7 世界能源供给现状和预测 根据美国能源信息署（ 预测 年 1970 （实际）/% 1988（实际）/% 2000 （估计）/% 2020（ % 石油 然气 能 电 再生能源 界能源供给现状和预测 0200040006000800010000120001400016000180001971 1973 1975 1977 1979 1981 1984 1987 1991 1996 2003 2008 2013 2020 2025 2030时间（年）产量（004统计，世界能源供给如下图所示： 万吨油当量； 能； 能； 它； 然气； ； 油。 世界能源供给现状和预测 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1970 1980 1990 2000 2010 2020再生能源； 电； 能； ； 然气； 油。 根据美国能源信息署（ 预测，节能源供给的百分数如下图所示 世界能源供给现状和预测 根据美国石油地质学家学会（ 1998年统计，世界能源供需关系如下图所示 第一节 能源供需现状和预测 世界油气供给现状和预测 世界能源供给现状和预测 我国油气供给现状和预测 我国能源供给现状和预测 世界能源需求现状和预测 我国能源需求及政策 天然气水合物能源供给预测 1 2 3 4 5 6 7 我国油气供给现状和预测 020004000600080001000012000140001600018000200001970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004石油产量104据来源于 我国油气供给现状和预测 我国天然气产量供给现状（数据来源于 01002003004005006001970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003天然气产量/108 来中国石油需求预测 （单位：亿吨） 2005年 （实际） 2008年 2010年 2015年 2020年 成品油消费量 他石油产品消费 油产品总消费量 品油消费占石油产品总消费的比例， % 52 53 54 57 59 原油消费量 油产量 油净进口 油加工 品油净进口 他石油产品净进口 油净进口 油对外依存度， % 44 49 51 58 64 我国油气供给现状和预测 我国历年来原油净进口量 我国油气供给现状和预测 020004000600080001000012000140001993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005我国原油净进口量（万吨）1964年，我国依靠洋油的时代已经结束了。 1993年又开始进口原油。 第一节 能源供需现状和预测 世界油气供给现状和预测 世界能源供给现状和预测 我国油气供给现状和预测 我国能源供给现状和预测 世界能源需求现状和预测 我国能源需求及政策 天然气水合物能源供给预测 1 2 3 4 5 6 7 我国能源供给现状和预测 我国化石能源资源探明储量中， 90%以上是 煤炭 ，人均储量仅为世界平均水平的二分之一。 1999年，我国 人均石油储量 仅为世界平均水平的 11%； 天然气 仅为 即使储量最丰富的煤炭，人均储量也仅为世界平均水平的 79%。 我国能源需求预测分析 年份 /年 08元 能源总量 /105吨标准煤 电力 /108度 原油 /105吨 弹性系数 弹性系数 弹性系数 000 3510 13510 32053 32053 2010 2967 24318 43271 44874 2020 9043 43772 58416 62824 注：能源消费弹性系数是反映能源消费增长速度与国民经济增长速度之间比例关系的指标。 其计算公式：能源消费弹性系数能源消费量年平均增长速度国民经济年平均增长速度。 我国能源供给现状和预测 第一节 能源供需现状和预测 世界油气供给现状和预测 世界能源供给现状和预测 我国油气供给现状和预测 我国能源供给现状和预测 世界能源需求现状和预测 我国能源需求及政策 天然气水合物能源供给预测 1 2 3 4 5 6 7 世界能源需求现状和预测 根据 004统计，世界能源需求（ 1971 2002 2010 2030 2002煤 617 502 516 526 石油 1893 3041 3610 5005 天然气 604 1150 1336 1758 电力 377 1139 1436 2263 地热能 68 237 254 294 生物能 641 999 1101 1290 其他可再生能源 0 8 13 41 总共 4200 7075 8267 11176 *年均增长速度 万吨油当量 世界能源需求现状和预测 根据 004统计，世界能源需求（ 万吨油当量； 他可再生能源； 物能； 热能；能； 然气； 油； 。 0200040006000800010000120001971 2002 2010 2030能源消耗量(能源供需现状和预测 世界油气供给现状和预测 世界能源供给现状和预测 我国油气供给现状和预测 我国能源供给现状和预测 世界能源需求现状和预测 我国能源政策 天然气水合物能源供给预测 1 2 3 4 5 6 7 我国能源需求及政策 （ 1）经统计表明，国民经济生产总值每增加 1%，则需要石油增加 经保守预测： 年份 2010年 2020年 需求量 应量 993年我国开始成为净进口国， 2002年进口 7184万吨， 2004进口已超过 1亿吨，已经占石油消费量的 30%以上， 2020年 进口量将超过石油消费量的 50%。 我国能源供需矛盾 我国能源需求及政策 我国能源供需矛盾 （ 2）已开发油田大部分已进入特高含水期，开发成本高 1999年大庆油田的主力油田喇嘛甸、萨尔图、杏树岗油田的综合含水已分别达到 1997年 胜利油田的主力油田胜坨、孤东、孤岛油田的综合含水已分别达到 （ 3）新发现的油田有以下几种趋势 地面环境进一步恶化 沙漠 深海 油田储量规模减小 表 1 近 40 年 来全球发现的油气田规模变化 年代 油气田当量 ( 1 08桶油量 ) 60 70 80 90 0 . 5 - 1 235 261 300 314 1 - 2 105 162 1 1 3 90 2 - 5 179 208 170 154 5 - 10 90 95 66 52 1 0 1 1 6 1 1 6 45 20 油田质量变差 低渗 稠油 裂缝 井深 我国能源需求及政策 我国能源供需矛盾 （ 4）世界经济全球化 国际油价变化莫测 两伊第一次大规模战争爆发 $38/桶 (￥ 2500/T) 伊拉克增产、亚洲由于金融危机而石油需求增长为零、世界石油储存量增加导致世界油价持续下跌 $10/桶 (￥ 800/T) 我国能源需求及政策 我国能源供需矛盾 （ 1）充分利用国内外两种资源 国内资源 按照“调整东部、发展西部、加快海上”战略方针，依靠西部和海上原油产量的增长，接替东部地区产量的递减，保障全国原油产量稳中有增。 加强新区领域勘探，力争每年新增可动用储量 1 积极推广以扩大注水波及体积为中心的高效采油技术，加大三次采油新技术的应用。 我国能源需求及政策 对策 国外资源 加快实施“走出去”战略，建立可靠的海外石油基地，争取到2020年，海外权益油达到 7000万吨左右，约占当年石油进口量的1/3左右。 我国能源需求及政策 对策 （ 2）建立海外多元化的石油贸易体系，分散石油供应的风险 改变当前石油进口 50%以上来自中东， 85%途经马六甲海峡现状。 我国能源需求及政策 对策 中 东 地 图 我国能源需求及政策 对策 马六甲海峡图 新加坡 印尼 中东 马来西亚 中国 我国能源需求及政策 对策 （ 3）加快建立石油战略储备和商业储备 根据经验，我国的石油战略储备量可按 90天进口量考虑，并建立企业的商业义务储备。 我国能源需求及政策 对策 （ 4）充分利用天然气资源 我国天然气资源量为 12万亿 至 2002年底，已累计探明 处于勘探早期。 2002年底，我国天然气剩余可采储量 2万亿 采比高达 61： 1。 我国能源需求及政策 对策 我国能源需求及政策 逐步降低高风险地区的进口份额，加强能源外交，降低供应风险 ; 实行多元化的进口策略，逐步分散石油进口风险 ; 增加周边产油地区的进口量，大力发展管道运输 ; 制定能源安全法规，规避市场风险，保障能源安全 . 我国能源政策 第一节 能源供需现状和预测 世界油气供给现状和预测 世界能源供给现状和预测 我国油气供给现状和预测 我国能源供给现状和预测 世界能源需求现状和预测 我国能源需求及政策 天然气水合物能源供给预测 1 2 3 4 5 6 7 天然气水合物能源供给预测 天然气水合物是 21世纪的新型清洁能源，近年来倍受关注。它具有储量巨大：储量约2 1016机碳约占全球有机碳的 为现有石油、天然气和煤总碳量的 2倍，是剩余天然气储量的 136倍 (1014。 27% 90% 陆地 海洋 天然气水合物能源供给预测 天然气水合物资源量巨大 人类未来能源的希望 天然气水合物 :10,000 （ 993 ） 前言 第一节 能源供需现状和预测 第二节 天然气水合物研究进展 第三节 天然气水合物勘探和资源量 第二节 天然气水合物研究进展 天然气水合物研究的三个阶段 五次天然气水合物国际会议及其主题 我国天然气水合物会议 1 2 3 天然气水合物研究的三个阶段 天然气水合物研究的三个阶段 第一阶段 第一阶段是从 1810年 次年对气水合物正式命名并著书立说到 20世纪 30年代初。在这 120年中，对气水合物的研究仅停留在 实验室 。 第二阶段 第二阶段是自美国 934年发表了关于 水合物造成输气管道堵塞 的有关数据后，人们开始注意到气水合物的工业重要性，从负面加深了对气水合物及其性质的研究。在这个阶段，人们关注研究其 组成、结构、相平衡和生成条件 ，研究主题是工业条件下水合物的预报和清除、水合物生成阻化剂的研究和应用。 天然气水合物研究的三个阶段 第三阶段 20世纪 60年代，特罗费姆克等发现了天然气可以 以固态形式存在于地壳中 。可以说，从 60年代至今，全球气水合物的研究跨入了一个崭新的阶段 第三阶段，世界各地科学家对气水合物的 类型和物化性质、自然赋存和成藏条件、资源评价、勘探开发手段以及气水合物与全球气候变化和海洋地质灾害的关系等进行了广泛而卓有成效的研究。 第二节 天然气水合物研究进展 天然气水合物研究的三个阶段 五次天然气水合物国际会议及其主题 我国天然气水合物会议 1 2 3 五次天然气水合物国际会议及其主题 会议 时间 地点 主题 第一届 1993 美国 储存技术、分离技术及地层甲烷水合物 开发利用 第二届 1996 法国 储存技术、分离技术及地层甲烷水合物 开发利用 第三届 1999 美国盐湖 城 天然气水合物挑战未来 第四届 2002 日本 勘探能源与环境、热力学、动力学、结构、物理性质、多相流传热传质、管道生成与防治、基础应用等 8个方面 第五届 2005 挪威 动力学与传递、结构与物理性质、勘探能源与环境、工业应用、热力学等 5个主题 五次天然气水合物国际会议及其主题 第二节 天然气水合物研究进展 天然气水合物研究的三个阶段 五次天然气水合物国际会议及其主题 我国天然气水合物会议 1 2 3 我国天然气水合物会议 我国天然气水合物会议 国科学院科技政策局组织召开以“ 中国天然气水合物的研究开发前景 ”为主题的 21世纪能源科学发展战略研讨会；中国科学院兰州冰川冻土研究所提出开展“青藏高原永久冻土层的天然气水合物”的研究工作。 1999年 10月 29 30日在兰州，中国科学院兰州地质研究所和中国石油天然气集团公司勘探开发科学研究院共同主办的“ 天然气水合物学术研讨会 ” ( 天然气水合物研究现状及我国的对策 ”的香山科学会议第 160次学术讨论会。 我国天然气水合物会议 2003年 10月 15日 16日在青岛举办“ 未来海底新能源 天然气水合物国际研讨会 ”。 2003年 10，由中科院人事教育局资助主办、广州能源研究所承办的“ 中国科学院天然气水合物学术研讨会 ” 在广州能源所五山创新园区召开。 2004年 4月， 作组中国地区会议在北京举行。 2005年 7月由国家 863计划资源环境领域办公室主办的“ 天然气水合物勘查开发关键技术研究发展战略座谈会 ”在北京召开。 2005年 12月，中海石油总公司和中国科学院联合在北京举办“ 天然气水合物技术研讨会 ”。 前言 第一节 能源供需现状和预测 第二节 天然气水合物研究进展 第三节 天然气水合物勘探和资源量 第三节 天然气水合物勘探 和资源量 勘探现状 资源量 1 2 勘探现状 勘探现状 目前天然气水合物的勘探技术正朝着多样化方向发展 常用 天然 气水合物勘 探技术 地球物理测井法 地震勘探法 标型矿物法 地球化学法 天然气水合物的存在两个重要的地震剖面特征： 一个是被称之为“似海底地震底部反射层”（ 文称 另一个被称作“亮点” 是由于天然气水合物稳定带与其下沉积层之间地震波速率的明显差异而产生的一个比较强的反射面 是地震波强反射的标志，也是天然气水合物存在的有效指示 美国勘探现状 早在 1934年 首次 在输气管道中 发现 了天然气水合物 70年代初英国地调所科学家在美国东海岸大陆边缘所进行的地震探测中发现了“似海底地震反射层” 1974年又在深海钻探岩芯中获取天然气水合物样品，并释放出大量甲烷， 证实了“似海底地震反射”与天然气水含物有关 1979年美国借助深海钻探计划（ 大洋钻探计划（ 长期主持和组织了此项工作，最早指出天然气水合物为未来的新型能源，并 绘制了全美天然气水含物矿床位置图 。 1991年美国能源部组织召开“ 美国国家天然气水合物学术讨论会 ”。 美国勘探现状 1995年冬 了一系列深海钻孔， 首次证明天然气水合物广泛分布 ，肯定其 具有商业开发的价值 。同时指出天然气水合物矿层之下的游离气也具有经济意义。 1998年通过决议，把天然气水合物作为国家发展的战略能源 列入国家级长远计划 。 2000年由蒙特雷海湾海洋馆权威学者率领的考察队在北美大陆架边缘、距海面 860米的卡罗米纳近海 布莱克海脊 发现大量甲烷水合物 。 美国继续在 东南大际边缘、俄勒冈外太平洋西北边缘、阿拉斯加北坡、墨西哥湾大陆边缘、密西西比峡谷等 海域开展工作 。 俄罗斯勘探现状 自 60年代开始，先后在 白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、黑海、里海 等开展了天然气水合物调查，并发现有工业意义的矿体。 近年，俄罗斯在 巴伦支海和鄂霍茨克海 等海域进行可燃冰的调查与研究。 位于西西伯利亚东北部的 产了 17年 。 日本勘探现状 日本海洋天然气水合物调查与研究起步较晚，但发展很快，现已处于先进行列 80年代末 131航次在日本周缘海域进行钻探，获得了天然气水合物及 美国能源部的 992年日本东京召开的第 29届国际地质大会上表明在日本周缘海域共发现 9处的 1995年日本通产省资源能源厅石油公司（ 合 10家石油天然气私营企业制定了 1995烷天然气水合物研究及开发推进初步计划” 日本勘探现状 1996年确认冈县御前崎海域水下 2700米处发现甲烷水合物 1997年日本在南海海槽实施了导向性钻探 1998年与加拿大合作，在加拿大北部三角洲进行试验钻探，主要是穿透冻土层，获取岩芯样品技术，检查研制的技术设备。 1999年 11月在南部海沟水深 950米处蕴藏有丰富的天然气水合物 可燃冰，区域分布面积 42000平方米，储量约为目前日本年天然气消费量的 1400倍，据计算：其中含天然气可达 当于日本 140年消费天然气的总量。 其他国家勘探现状 德国 从 80年代后期还曾利用“太阳号”调查船与其他国家合作，先后对东太平洋俄勒冈海域的卡斯凯迪亚，以及西南太平洋和白令海域进行了水合物的调查。 印度 在 1995年全国地质地球物理年会上统一了认识，认为天然气水含物已成为当代地质工作的主题。在印度科学和工业委员会的领导下制定了“全国天然气水合物研究计划”，投资 5600万美元。 韩国 资源研究所和海洋开发研究所于 1997年开始在其东南部近海郁龙盆地进行水含物调查，相继发现了 幅空白带、浅气层、麻炕、海底滑坡、菱锰结核等一系列与水合物相关的标志。 新西兰 在北岛东岸近海水深 1现面积大于 4 104 澳大利亚 近年在其东部豪勋爵海底高原发现 104 巴基斯坦 在阿曼湾开展了水合物调查，也取得了进展。 我国勘探现状 1997年在完成“ 西太平洋气体水合物找矿前景与方法 ”课题中，认定西太平洋边缘海域，包括我国 南海和东海海域 ，具有蕴藏这种矿藏的地质条件 1999年 10月地质调查中心在 南海西沙海槽 开展了天然气水合物的前期调查，在 130公里地震剖面上识别出天然气水合物矿藏的 显示标志 层厚度为 80 2000年 9州海洋地质调查局在 西沙海槽 继续开展天然气水合物的调查。 2001年，继续在南海北部海域进行天然气水合物资源的调查与研究，计划在 东沙群岛 附近海域开展高分辨率多道地震调查 3500 西沙海槽 区进行沉积物取样及配套的地球化学异常探测 35个站位及其他多波束海底地形探测、海底电视摄像与浅层剖面测量等。另据我国台大海洋所及台湾中油公司资料，在台西南增生楔，水深500面积 2 104在 台东南海底 发现大面积分布的白色天然气水合物赋存区。 台 湾 东 南 部 近 海 地 震 反 射 剖 面台 湾 东 南 部 近 海 地 震 反 射 剖 面南海东北部地震反射剖面 et ( 1998） 目前的工作初步证实我国南海西沙海槽 、东沙陆坡 、 台湾西南陆坡 、 南沙海槽 、 冲绳海槽等可能存在天然气水合物 我国天然气水合物资源 水合物在南海存在的证据 （中科院， 2000年） 我国青藏高原多年冻土与天然气水合物特征 基岩裂隙冰 青藏高原多年冻土分布 青藏高原多年冻土面积 04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。 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 04拔高度在 4500 7000 米之间。 第三节 天然气水合物勘探 和资源量 勘探现状 资源量 1 2 资源量 全球天然气水合物分布图 资源量 资源量 取得岩心 极地冻土 全球天然气水合物分布图 西伯利亚 半径： 深度 : 700 厚度： 84m 孔隙度： 16 唯一一个水合物商业化开采井，半连续生产 17年 采用注入热力学抑制剂（甲醇 ,同时进行降压开采 水合物层 自由气层 002 气体水合物科研井 原有井： 帝国石油： 972) 998) 新钻井： 观察井： 4产井： 主要内容 第一章 前言 第二章 天然气水合物基础性质 第三章 天然气水合物成藏及开采机理 第 1节 第 2节 第 3节 第 4节 第 5节 第 6节 主 要 内 容 第一节 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、 由水和天然气组成的类似冰状的、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。 甲烷水合物 （ 如果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 90%的天然气水合物通常称为甲烷水合物 第一节 气体水合物 在合适的温度、压力条件下能够与水结合，形成水合物的气体分子有很多。其中，烃类分子主要为甲烷，也有乙烷、丙烷、异丁烷、异戌烷等。非烃分子含量很少，主要有 2 结构形态 结构形态 主客体材料，水分子（主体分子）形成一种空间点阵结构，气体分子（客体分子）则充填于点阵间的空穴中。 水分子之间靠较强的氢键结合，而气体分子和水分子之间的作用力为范德华力。 笼中空间的大小与客体分子必须匹配，才能生成稳定的水合物。 由于 客体分子在空隙中的分布是无序的 ，因而不同条件下生成的水合物中客体分子与主体分子的比例不同，故 水合物没有确定的分子式 ，可用 M表示， 体分子）， 就是水分子数）。 理论上，一个饱和的甲烷水合物分子结构内，甲烷与水的克分子比为 1:6 标准状况下，甲烷气与甲烷水合物的体积比为164:1，也就是说 164 国内外研究概况及现状 实验室研究阶段 1810年到 20世纪 30年代初 “ 负效应 ” 研究阶段 20世纪 30年代到 60年代 美国 934年发现水合物造成输气管道堵塞后 ， 从负面加深了对气水合物及其性质的研究 。 研究主题是工业条件下水合物的预报和清除 。 作为一种能源进行研究 20世纪 60年代至今 年 份 发表论文数量 天然气水合物文献统计直方图 源自 20世纪 90年代以来 ， 全球对 1993年 在 美国 召开首届国际天然气水合物会议 1996年 在 法国 召开第二届国际天然气水合物会议 1999年 在 美国 举办第三届国际天然气水合物会议 2002年 5月 ， 第四届国际天然气水合物会议在 日本 横滨召开 2005年 6月 ， 第五届国际天然气水合物会议在 挪威 特隆赫姆召开 2008年 7月 ， 将召开第六届国际天然气水合物会议 国内： 1990年开始对 主要科研机构有： 中国科学院兰州冻土所 、 广州能源所 、 地质与地球物理研究所 、国家土地资源部 、 中国石油大学 、 华南理工大学和中国地质大学等 研究重点是： 稳定性 、 物理化学性质 、 形成与分解的热动力学规律 、 成藏机理 、 资源评价 、 勘探技术等 第 1节 第 2节 第 3节 第 4节 第 5节 第 6节 主 要 内 容 一、 已发现的天然气水合物结构类型有 3种，即 型结构、 型结构和 型结构为 立方晶体结构 ，仅能容纳甲烷（ 乙烷（ 这两种小分子的烃以及 烷普遍存在的形式是构成 型结构为 菱形晶体结构 ，除包容大的 “ 笼子 ” （水合物分子中水分子间的空穴）还可容纳 丙烷（ 异丁烷（ 等烃类 方晶体结构 ，其大的 “ 笼子 ” 甚至可以容纳 直径超过异丁烷（ 分子 第二节