论文部分内容阅读
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
[1]雷怀彦，王先彬，房玄，郑艳红。《天然气水合物研究现状与未来挑战》。沉积学报。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。《天然气水合物——一种巨大的潜在能源》。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
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
[1]雷怀彦，王先彬，房玄，郑艳红。《天然气水合物研究现状与未来挑战》。沉积学报。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。《天然气水合物——一种巨大的潜在能源》。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