天然气水合物论文[5篇范例]

第一篇：天然气水合物论文

浅析天然气水合物

油气储运09-1

杜小均

2009440128

序号：2 摘要：本文分别介绍了天然气水合物作为能源的重要意义以及存在的开采技术问题，以及天然气水合物生成和分解可能造成的危害以及防止危害发生的措施。关键词：天然气水合物

生成意义

危害

天然气水合物是在一定温度和压力条件下，含水天然气生成的水与烃类气体的结晶体，外表类似致密的雪，是一种笼形晶状包络物，义称“可燃冰”。

形成天然气水合物的条件；（1）必要条件：气体处于水汽的饱和或则过饱和状态并存在游离水。有足够高的压力和足够低的温度。（2）辅助条件：压力的脉动，气体的高速流动，因流向突变产生的搅动，水合物的晶种的存在及晶种停留在特定物理位置如弯头，孔板，阀门等。1天然气水合物作为能源的重要意义

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，1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的。燃烧后只生成水和二氧化碳，对环境污染小。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50-60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。海底可燃冰分布的范围约4000万立方米，占海洋总面积的10%，据保守统计，全世界海底天然气水合物中储存的甲烷总量约为1.8亿亿立方米，约合1.1亿万吨。海底可燃冰的储量可够人类使用1000年。

作为新型的高效清洁能源，天然气水合物具有广阔的开发前景，据估计，目前至少有30多个国家和地区针对天然气水合物进行了调查和研究，有相当的投入且取得了重大的发现。1960年，前苏联在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17亿立方米。美国于1969年开始实施可燃冰调查。1998年，把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。日本关注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价，钻探了7口探井，圈定了12块矿集区，并成功取得可燃冰样本。它的目标是在2012年进行商业性试开采。加拿大、印度、韩国、挪威也各自制定了研究计划。“可燃冰”的取样和探矿上，我国从1999年起开始实质性的调查和研究，虽比美、日等国起步晚、水平低，但近年来基础研究进步很快，我国已在南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等地发现“可燃冰”存在的证据。发改委的报告称，目前仅在南海北部估计的“可燃冰”储量，就相当于中国陆上石油总量的50%左右，预计可在2010~2015年试开采。2开采天然气水合物存在的问题

众多的优点和巨大的储量，让人们对“可燃冰”的应用前景充满期待，但从目前的情况看，实现“可燃冰”的商业开发，最少要解决两个瓶颈问题。

一是技术关。开采“可燃冰”最大的难点是保证井底稳定和甲烷气不泄漏、不引发温室效应。天然“可燃冰”呈固态埋藏于海底的岩石中，不管是勘探还是开发，最终都需要通过钻探来实现目标，一方面需要深水作业，对技术要求很高，另一方面，“可燃冰”遇减压便会迅速分解，如果处理不当，或者“可燃冰”矿藏受到破坏，都会导致甲烷气体的大量泄漏，加剧全球温室效应。此外，海底开采还可能破坏地壳稳定和平衡，造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方，甚至导致海啸。

目前世界上许多国家都在研究开采方法。科学家们提出的开采方案主要有三种。第一种是热解法，使其由固态分解出甲烷蒸汽，但如何布设管道并高效收集是难以解决的问题。第二种是降压法，利用核辐射效应使其分解，但也面临着布设管道和收集的难题。第三种是置换法，设想将二氧化碳液化注入“天燃冰”储层，用二氧化碳将甲烷分子置换出来。

二是成本关。美国和日本的研究表明，目前“可燃冰”开采成本高达200美元/立方米，按照每立方米“可燃冰”释放的能量相当于180立方米天然气计算，折合成本达到每立方米1美元以上，而国内天然气的开采成本不到其八分之一。“可燃冰”成本居高不下的原因，首先是勘探规模太小，其次是勘探费用高。

由此看来天然气水合物被真正的广泛利用还需要一定的时间。3天然气水合物的危害

天然气水合物产生和分解都有可能产生灾害，主要有以下三种灾害；（1）油气管道堵塞

天然气水合物一旦形成后，它与金属结合牢固，会减少管道的流通面积，产生节流加速水合物的进一步形成，进而造成管道，阀门和一些设备的堵塞，严重影响管道的安全运行。我国某长距离输送管道，在多次投产后出现多系水合物的堵塞，造成很大的经济损失。（2）海底滑坡

在海底，天然气水合物是及其脆弱的，轻微的温度增加或压力释放都有可能使它失稳而产生分解，从而影响海底沉积物的稳定性，甚至导致海底滑坡（3）海水毒化

一旦海底天然气水合物因突发因素而失稳分解，大量的甲烷气体将进入海水，结果是海水被还原，造成缺氧环境，进而引起海洋生物大量死亡，甚至导致生物 事件发生。地史上不排除这种可能性。4预防天然气危害的措施

油气管道堵塞防治：① 天然气进入输气管道之前应进行充分脱水，使天然气水露点低于管线周围介质最低温度5～7℃，这是预防形成水合物及冰堵的根本方法。② 天然气进入输气管道时应进行必要的监督、检测，由供气方定期提供气质化验单(内容有天然气露点、水分、天然气成分等)，防止水及污物的进入。③ 向输气管道中添加化学反应剂，吸收天然气的水分，降低天然气的水露点。④ 在输气管道的天然气入口处应安装除液器，并适当缩短除液器、分离器排水、排污周期。⑤ 场站的调压阀、分离器、除液器等易产生冰堵部位加电伴热或水加热。

从以上两个方面可以看出天然气水合物的发现给人类带来新的希望，具有重要的战略意义，但是同时天然气水合物的形成和分解又会造成很大的灾难。所以我们在开发利用的同时也应高提高技术防止水合物在管道中形成以及在海底中不被破坏。参考文献：

梁平王天祥 天然气集输技术 石油工业出版社 2008年 樊栓狮 天然气水合物储存与运输技术 化学工业出版社 2004年 金庆焕 张光学 杨木壮 天然气水合物资源概论 科学出版社 2006年 刘鹏 关于天然气水合物开采引发的海底滑坡的思考 《科协论坛（下半月）2010

年05期

第二篇：天然气水合物的研究与开发论文

作者: 金翔龙.方银霞(国家海洋局海底科学重点实验室)收录来源: 中国新能源网

【摘要】人类的生存发展离不开能源。当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。几千年来，人类所使用的能源已经历了三代，正在向第四代能源时代迈进。主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。第一代能源为生物质材，以薪柴为代表；第二代能源以煤为代表；第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。实际上，第二代和第三代能源是以化石燃料为主体，第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。

一、天然气水合物是人类未来能源的希望

人类的生存发展离不开能源。当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。几千年来，人类所使用的能源已经历了三代，正在向第四代能源时代迈进。主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。第一代能源为生物质材，以薪柴为代表；第二代能源以煤为代表；第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。实际上，第二代和第三代能源是以化石燃料为主体，第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。

核聚变能主要寄希望于3He，它的资源量虽然在地球上有限（10~15t），但在月球的月壤中却极为丰富（100-500万t）。氢能是清洁、高效的理想能源，燃烧耐仅产生水（H2O），并可再生，氢能主要的载体是水，水体占据着地球表面的2/3以上，蕴藏量大。天然气水合物的主要成分是甲烷（C4H）和水，甲烷气燃烧十分干净，为清洁的绿色能源，其资源量特别巨大，开发技术较为现实，有可能成为21世纪的主体能源，是人类第四代能撅的最佳候选。

天然气水合物（gas hydrate）是一种白色固体结晶物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源，俗称为“可燃冰”。天然气水合物由水分子和燃气分子构戚，外层是水分子格架，核心是燃气分子（图1）。燃气分子可以是低烃分子、二氧化碳或硫化氢，但绝大多数是低烃类的甲烷分子（C4H），所以天然气水合物往往称之为甲烷水合物（methane hydrate）。据理论计算，1ｍ3的天然气水合物可释放出164ｍ3的甲烷气和0.8ｍ3的水。这种固体水合物只能存在于一定的温度和压力条件下，一般它要求温度低于0~10℃，压力高于10MPa，一旦温度升高或压力降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。

天然气水合物往往分布于深水的海底沉积物中或寒冷的永冻±中。埋藏在海底沉积物中的天然气水合物要求该处海底的水深大于300-500ｍ，依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态。但它只可存在于海底之下500ｍ或1000ｍ的范围以内，再往深处则由于地热升温其固体状态易遭破坏。储藏在寒冷永冻土中的天然气水合物大多分布在四季冰封的极圈范围以内。煤、石油以及与石油有关的天然气（高烃天然气）等含碳能源是地质时代生物遗体演变而成的，因此被称为化石燃料。从含碳量估算，全球天然气水合物中的含碳总量大约是地球上全部化石燃料的两倍。因此，据最保守的统计，全世界海底天然气水合物中贮存的甲烷总量约为1.8×108亿ｍ3，约合11万亿t（11×1012t）。数冀如此巨大的矿物能源是人类未来动力的希望。

二、天然气冰合物的研究现状

1.分布与环境效应

世界上绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，储存在深水的海底沉积物中，只有极其少数的天然气水合物是分布在常年冰冻的陆地上。世界海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的100倍以上。到目前为止，世界上已发现的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、非洲西部陆缘和美国东岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、日本海、四国海槽、日本南海海槽、冲绳海槽、南中国海、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美海槽、加州滨外、秘鲁海槽等，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、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。我国最有希望的天然气水合物储存区可能是南海和东海的深水海底。

天然气水合物固然给人类带来了新的能源希望，但它也可对全球气侯和生态环境甚至人类的生存环境造成严重的威胁。近年来，人们不断讨论地球大气层的温室效应，认为其造成的异常气候（全球变暖）和海面上升可能正威胁着人类的生存。主导大气温室效应的因子，普遍认为是水气和二氧化碳气。水气是大自然循环中的活跃分子，难以凋控，于是二氧化碳便成为人们严重关注的对象。许多国际会议讨论二氧化碳的温室效应，并决定限制各国二氧化碳废气的排放量。要知遣，当前大气中的二氧化碳气以每年0.3％的速率在增加，而大气中的甲烷气却以每年0.9％的逮率在更为迅速地增加着。更为重要的是，甲烷气的温室效应为二氧化碳气温室效应的20倍。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷量的3000倍，这么巨大量的甲烷气如果释放，将对全球环境产生巨大的影响，严重地影响全球的气候与海平面。

另外，固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件发生变化，释出甲烷气，将会明显改变海底沉积物的物理性质。其后果是降低海底沉积物的工程力学特性，引发大规模的海底滑坡，毁坏一些海底的重要工程设施，如海底输电或通信电缆、海洋石油钻井平台等。水合物的崩解造成海底滑坡，而海底滑坡又进一步激发水合物的崩解，如此连锁反应，将造成雪崩式的大规模海底滑坡，并使大量的甲烷气逸散到大气中去，造成极大的灾难与经济损失。

2.全球关注天然气水合物研究

基于天然气水合物是21世纪的重要后续能源，并可能对人类生存环境及海底工程设施产生灾害性影响，全球科学家和各国政府都予以高度关注。早在20世纪30年代，天然气水合物就在远东地区的天然气输送管道内被发现。一直到70年代初，苏联学者论证了自然界有可能存在水合物生成带，并在陆地冻土带首先发现了第一个具有商业开采价值的麦索亚哈气田之后，才真正引起世界各国科学家和政府的重视。后来在深海钻探计划（DSDP和大洋钻探计划（ODP）中，全球许多海域的海底（如鄂霍克茨海、墨西哥湾、大西洋、北美太平洋一侧和拉丁美洲太平洋一侧的世界海域）都发现了天然气水合物。20世纪80年代以来，美国、日本、俄罗斯、德国、加拿大、挪威、英国及印度等国政府都着手开展天然气水合物的调查和研究工作，并从能源战略储备角度考虑，纷纷制定作为政府行为的长远发展规划和实施计划，将其视为争夺海洋权益的重要内容。深人开展天然气水合物研究的热潮已经在全球兴起。

美国1994年制订过《甲烷水合物研究计划》，称天然气水合物是未来世纪的新型能源。1995年，勘查美国东岸大西洋海底的布莱克海台，首汰证实该处海底的天然气水合物具有商业开采价值，并初步估算出该区水合物的资源量多达100亿ｔ，可满足美国105年的天然气需要。1999年，美国又制定《国家甲烷水合物多年研究和开发项目计划》，预期可建立天然气水合物矿床气体资源评价体系、发展商业生产技术，了解和定量评价甲烷水合物在全球碳循环中的作用及其与全球气候变化的相关性，解决水合物工程技术和海底稳定性问题。

日本于1994年制定了庞大的海底天然气水合物研究计划，投巨资对日本周边海域进行大规模海底天然气水合物研究，初步估计仅南海海槽处的水合物资源量就可满足日本100年的能源消耗。1995年，又专门成立天然气水禽物开发促进委员会，分别于1997年在阿拉斯加和1999年在日本南海海槽进行了海底水禽物的钻探试验。

俄罗斯自20世纪70年代末以来，先后在黑海、里海、白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟和太平洋西南部等海域进行海底天然气水合物研究，发现具有工业价值的区域，近期仍在对巴伦支海和鄂霍茨克海的天然气水合物进行研究。

联邦德国于20世纪80年代与印尼等国对西南太平洋的边缘海进行过联合研究，在莽拉威西海发现海底天然气水合物的识别标志。目前，德国正在筹划大规模的国家研究计划，可能计划与俄罗斯合作研究鄂霍茨克海的海底水合物。

印度科学与工业委员会设有重大研究项目《国家海底天然气水合物研究计划》，于1995年开始对印度近海进行海底天然气水合物研究，现已取得初步的良好结果。

由于天然气水合物的资源前景还有待于进一步研究证实，而煤和油气等常规能源又能维持一段时期，因此，目前各能源企业对水合物研究的资金投入还较少主要是各国政府对天然气水合物研究予以支持。如美国计划投入.1.5～2亿美元，日本在五年计划中已投入150亿日元，印度在1996～2000年间投入5600万美元。

3.天然气水合物的开发技术

随着天然气水合物研究的不断深人，天然气水合物相关技术的研究和开发也得到快速的发展。主要包括以下几个方面：

地球物理探查技术、地球化学探查技术、钻孔取样技术、资源评价技术、开采技术、实验室模拟技术和管道中水合物的探测与清除技术等。地球物理探查技术包括多道地震反射勘探和测井等方法。现在主要通过识别地震剖面上因水合物存在而引起的波阻抗反差界面-拟海底反射层BSR（Bottom Simulating Reflector）来判别天然气水合物的存在及分布。目前正在开发特殊处理技术，以获取深水区浅层高分辨率、高信噪比、高保真的地震数据，建立岩石物理模型，研究水合物沉积层及下伏游离气的弹性性质与特征，并研究基于矢量波动方程的多弹性参数叠前正、反演技术，以估算水合物的分布与数量。

地球化学探查技术系利用地球化学方法探测天然气水合物的相关参数的变化，包括含天然气水合物沉积物中孔隙水盐度或氯度的降低，以及水的氧化-还原电位和疏酸盐含量变低等。同时应用海上甲烷现场探测技术，圈定甲烷高浓度区，从而确定天然气水合物的远景分布。

钻孔取样技术。由于天然气水合物特殊的物理学性质，当钻孔岩芯提升到常温常压的海面时，天然气水合物可能全部或大部分被分解。为能获取保持原始压力和温度的沉积物岩芯，研制了保真取芯筒来进行天然气水合物层的取样。

资源评价技术。天然气水合物分布和资源量的估算主要有两种方法：－是通过地质地球物理勘探和钻探，发现和取得天然气水合物层的有关参数，预测其分布并计算出资源量；二是通过取得的实际参数和模拟实验建立天然气水合物形成与释气的数学模型，用数值模拟方法研究其分布和资源量，同时模拟天然气水合物生成和娜的动态过程。

天然气水合物开采技术。目前已提出的天然气水合物开采方法，包括热激发法、化学试剂法和减压法。热激发法就是将蒸气、热水或其他热流体从地面泵人水合物地层，或采用井下加热技术，使温度上升，水合物分解而生成天然气；化学试剂法是利用化学试剂改变天然气水合物的相平衡条件，降低水合物稳定程度，引起水合物的分解；减压法则通过降低压力达到水合物的分解，再行开采。上述方法中，有些方法进行了小规模实验，但生产成本太高，短期内还难以投入实际生产。

实验室模拟技术。应用物理化学手段，通过改变温度、压力、天然气成分和流体成分等边界条件，研究天然气水合物形成和稳定分布的条件，以及这些因素对天然气水合物形成和分解等方面的影响。目前甲烷-纯水、甲烷.海水等模拟己取得重要进展，正在进行含沉积物条件下的模拟实验。

管道中水合物的探测和清除技术。海底长距离天然气／凝析液混输管道输运压力一般较高，环境温度较低，管内极易形成水合物堵塞通道。利用水合物形成的理论模型，计算水合物形成的压力、温度和组成条件，判断管道中是否存在水合物，并研发出一些阻凝剂清除障碍。

天然气水合物的开发还牵涉到许多相关技术，如储存与运输技术等。由于天然水合物特殊的物理化学性质，目前勘探所获样品一般都保存在充满氦气的低温封闭容器中。与此同时，天然气水合物也为解决天然气运输提供了一种新的思路。长期以来，天然气运输的一种常用方法是将其液化，运载到目的地后再将其气化（LNG法）。目前挪威科学家开发出NGH法，将天然气转变为天然气水合物，在保持天然气水合物稳定的条件下“冷藏”起来运输，到目的地后再融化成气。

三、天然气水合物在中国的资源利用前景

1.天然气水合物在中国能源结构中的地位

天然气水合物是石油和常规天然气的重要后续能源。据美国能源部1988年发布的国际能源展望报告，世界能源消费在未来20多年里将持续上升，目前人类每年要燃烷40亿t煤、25亿ｔ石油，并以每年3％的速度增长，照此下去地球上的煤还可维持二三百年，其他就只有五六十年的用量了。因此各国均将寻找后续能源列人国家未来能源发展战略。

我国的能源资源总量约4万亿ｔ标准煤，居世界第三位，但因人口众多，人均能源资源占有量仍相对匾乏。我国人口占世界总人口21％，已探明的煤炭储量占世界储量的11％、原油占2.4％、天然气仅占1.2％，人均能源资源占有量不到世异平均水平的一半。据预测我国到2010年一次性能源消费量预计将达到19亿ｔ标准煤，其中煤炭18亿ｔ，石油2.5～2.7亿ｔ，天然气600～1000亿ｍ3。而2010年石油产量只有约1.6

第三篇：天然气水合物项目可行性研究报告

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天然气水合物项目可行性研究

报告

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”。

天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）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”。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物（碳的电负性较大，在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键，构成笼状结构）。它可用mCH4·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（Methane Hydrate）。

天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、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。在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等

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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。

天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，有“可燃水”、“气冰”、“固体瓦斯”之称，被誉为21世纪具有商业开发前景的战略资源，天然气水合物是一种新型高效能源，其成分与人们平时所使用的天然气成分相近，但更为纯净，开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。

天然气水合物使用方便，燃烧值高，清洁无污染。据了解，全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍，具有广阔的开发前景，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物，据测算，中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当中国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。

另：提供国家发改委甲、乙、丙级资质

北京智博睿信息咨询有限公司 www.xiexiebang.com www.xiexiebang.com 可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）第一章 研究概述 第一节 研究背景与目标 第二节 研究的内容 第三节 研究方法

报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等

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第四节 数据来源 第五节 研究结论

一、市场规模

二、竞争态势

三、行业投资的热点

四、行业项目投资的经济性 第二章 天然气水合物项目总论 第一节 天然气水合物项目背景

一、天然气水合物项目名称

二、天然气水合物项目承办单位

三、天然气水合物项目主管部门

四、天然气水合物项目拟建地区、地点

五、承担可行性研究工作的单位和法人代表

六、研究工作依据

七、研究工作概况 第二节 可行性研究结论

一、市场预测和项目规模

二、原材料、燃料和动力供应

三、选址

四、天然气水合物项目工程技术方案

五、环境保护

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六、工厂组织及劳动定员

七、天然气水合物项目建设进度

八、投资估算和资金筹措

九、天然气水合物项目财务和经济评论

十、天然气水合物项目综合评价结论 第三节 主要技术经济指标表 第四节 存在问题及建议

第三章 天然气水合物项目投资环境分析 第一节 社会宏观环境分析

第二节 天然气水合物项目相关政策分析

一、国家政策

二、天然气水合物项目行业准入政策

三、天然气水合物项目行业技术政策 第三节 地方政策

第四章 天然气水合物项目背景和发展概况 第一节 天然气水合物项目提出的背景

一、国家及天然气水合物项目行业发展规划

二、天然气水合物项目发起人和发起缘由 第二节 天然气水合物项目发展概况

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一、已进行的调查研究天然气水合物项目及其成果

二、试验试制工作情况

三、厂址初勘和初步测量工作情况

四、天然气水合物项目建议书的编制、提出及审批过程 第三节 天然气水合物项目建设的必要性

一、现状与差距

二、发展趋势

三、天然气水合物项目建设的必要性

四、天然气水合物项目建设的可行性 第四节 投资的必要性

第五章 天然气水合物项目行业竞争格局分析 第一节 国内生产企业现状

一、重点企业信息

二、企业地理分布

三、企业规模经济效应

四、企业从业人数

第二节 重点区域企业特点分析

一、华北区域

二、东北区域

三、西北区域

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四、华东区域

五、华南区域

六、西南区域

七、华中区域

第三节 企业竞争策略分析

一、产品竞争策略

二、价格竞争策略

三、渠道竞争策略

四、销售竞争策略

五、服务竞争策略

六、品牌竞争策略

第六章 天然气水合物项目行业财务指标分析参考 第一节 天然气水合物项目行业产销状况分析 第二节 天然气水合物项目行业资产负债状况分析 第三节 天然气水合物项目行业资产运营状况分析 第四节 天然气水合物项目行业获利能力分析 第五节 天然气水合物项目行业成本费用分析

第七章 天然气水合物项目行业市场分析与建设规模

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第一节 市场调查

一、拟建 天然气水合物项目产出物用途调查

二、产品现有生产能力调查

三、产品产量及销售量调查

四、替代产品调查

五、产品价格调查

六、国外市场调查

第二节 天然气水合物项目行业市场预测

一、国内市场需求预测

二、产品出口或进口替代分析

三、价格预测

第三节 天然气水合物项目行业市场推销战略

一、推销方式

二、推销措施

三、促销价格制度

四、产品销售费用预测

第四节 天然气水合物项目产品方案和建设规模

一、产品方案

二、建设规模

第五节 天然气水合物项目产品销售收入预测

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第八章 天然气水合物项目建设条件与选址方案 第一节 资源和原材料

一、资源评述

二、原材料及主要辅助材料供应

三、需要作生产试验的原料

第二节 建设地区的选择

一、自然条件

二、基础设施

三、社会经济条件

四、其它应考虑的因素 第三节 厂址选择

一、厂址多方案比较

二、厂址推荐方案

第九章 天然气水合物项目应用技术方案 第一节 天然气水合物项目组成 第二节 生产技术方案

一、产品标准

二、生产方法

三、技术参数和工艺流程

四、主要工艺设备选择

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五、主要原材料、燃料、动力消耗指标

六、主要生产车间布置方案 第三节 总平面布置和运输

一、总平面布置原则

二、厂内外运输方案

三、仓储方案

四、占地面积及分析 第四节 土建工程

一、主要建、构筑物的建筑特征与结构设计

二、特殊基础工程的设计

三、建筑材料

四、土建工程造价估算 第五节 其他工程

一、给排水工程

二、动力及公用工程

三、地震设防

四、生活福利设施

第十章 天然气水合物项目环境保护与劳动安全 第一节 建设地区的环境现状

一、天然气水合物项目的地理位置

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二、地形、地貌、土壤、地质、水文、气象

三、矿藏、森林、草原、水产和野生动物、植物、农作物

四、自然保护区、风景游览区、名胜古迹、以及重要政治文化设施

五、现有工矿企业分布情况

六、生活居住区分布情况和人口密度、健康状况、地方病等情况

七、大气、地下水、地面水的环境质量状况

八、交通运输情况

九、其他社会经济活动污染、破坏现状资料

十、环保、消防、职业安全卫生和节能 第二节 天然气水合物项目主要污染源和污染物

一、主要污染源

二、主要污染物

第三节 天然气水合物项目拟采用的环境保护标准 第四节 治理环境的方案

一、天然气水合物项目对周围地区的地质、水文、气象可能产生的影响

二、天然气水合物项目对周围地区自然资源可能产生的影响

三、天然气水合物项目对周围自然保护区、风景游览区等可能产生的影响

四、各种污染物最终排放的治理措施和综合利用方案

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五、绿化措施，包括防护地带的防护林和建设区域的绿化 第五节 环境监测制度的建议 第六节 环境保护投资估算 第七节 环境影响评论结论 第八节 劳动保护与安全卫生

一、生产过程中职业危害因素的分析

二、职业安全卫生主要设施

三、劳动安全与职业卫生机构

四、消防措施和设施方案建议

第十一章 企业组织和劳动定员 第一节 企业组织

一、企业组织形式

二、企业工作制度

第二节 劳动定员和人员培训

一、劳动定员

二、年总工资和职工年平均工资估算

三、人员培训及费用估算

第十二章 天然气水合物项目实施进度安排 第一节 天然气水合物项目实施的各阶段

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一、建立 天然气水合物项目实施管理机构

二、资金筹集安排

三、技术获得与转让

四、勘察设计和设备订货

五、施工准备

六、施工和生产准备

七、竣工验收

第二节 天然气水合物项目实施进度表

一、横道图

二、网络图

第三节 天然气水合物项目实施费用

一、建设单位管理费

二、生产筹备费

三、生产职工培训费

四、办公和生活家具购置费

五、勘察设计费

六、其它应支付的费用

第十三章 投资估算与资金筹措 第一节 天然气水合物项目总投资估算

一、固定资产投资总额

二、流动资金估算

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第二节 资金筹措

一、资金来源

二、天然气水合物项目筹资方案 第三节 投资使用计划

一、投资使用计划

二、借款偿还计划

第十四章 财务与敏感性分析 第一节 生产成本和销售收入估算

一、生产总成本估算

二、单位成本

三、销售收入估算 第二节 财务评价 第三节 国民经济评价 第四节 不确定性分析

第五节 社会效益和社会影响分析

一、天然气水合物项目对国家政治和社会稳定的影响

二、天然气水合物项目与当地科技、文化发展水平的相互适应性

三、天然气水合物项目与当地基础设施发展水平的相互适应性

四、天然气水合物项目与当地居民的宗教、民族习惯的相互适应性

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五、天然气水合物项目对合理利用自然资源的影响

六、天然气水合物项目的国防效益或影响

七、对保护环境和生态平衡的影响

第十五章 天然气水合物项目不确定性及风险分析 第一节 建设和开发风险 第二节 市场和运营风险 第三节 金融风险 第四节 政治风险 第五节 法律风险 第六节 环境风险 第七节 技术风险

第十六章 天然气水合物项目行业发展趋势分析

第一节 我国天然气水合物项目行业发展的主要问题及对策研究

一、我国天然气水合物项目行业发展的主要问题

二、促进天然气水合物项目行业发展的对策 第二节 我国天然气水合物项目行业发展趋势分析 第三节 天然气水合物项目行业投资机会及发展战略分析

一、天然气水合物项目行业投资机会分析

二、天然气水合物项目行业总体发展战略分析

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第四节 我国 天然气水合物项目行业投资风险

一、政策风险

二、环境因素

三、市场风险

四、天然气水合物项目行业投资风险的规避及对策

第十七章 天然气水合物项目可行性研究结论与建议 第一节 结论与建议

一、对推荐的拟建方案的结论性意见

二、对主要的对比方案进行说明

三、对可行性研究中尚未解决的主要问题提出解决办法和建议

四、对应修改的主要问题进行说明，提出修改意见

五、对不可行的项目，提出不可行的主要问题及处理意见

六、可行性研究中主要争议问题的结论

第二节 我国天然气水合物项目行业未来发展及投资可行性结论及建议

第十八章 财务报表 第一节 资产负债表 第二节 投资受益分析表 第三节 损益表

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第十九章 天然气水合物项目投资可行性报告附件 1、天然气水合物项目位置图 2、主要工艺技术流程图 3、主办单位近5 年的财务报表、天然气水合物项目所需成果转让协议及成果鉴定 5、天然气水合物项目总平面布置图 6、主要土建工程的平面图 7、主要技术经济指标摘要表 8、天然气水合物项目投资概算表 9、经济评价类基本报表与辅助报表 10、现金流量表 11、现金流量表 12、损益表、资金来源与运用表 14、资产负债表 15、财务外汇平衡表 16、固定资产投资估算表 17、流动资金估算表 18、投资计划与资金筹措表 19、单位产品生产成本估算表

报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等

北京智博睿信息咨询有限公司 www.xiexiebang.com、固定资产折旧费估算表 21、总成本费用估算表、产品销售（营业）收入和销售税金及附加估算表

报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等

第四篇：天然气水合物典型特征综述修改

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

我们通常将天然气水合物也叫做“气体水合物”，是因为它是天然气在地底低温、高压的自然环境下，与水分子相结合，形成的固体结晶。由于甲烷是天然气的主要成分，所以也可以把天然气水合物叫做甲烷水合物。其实，在自然界它还有一个很有诗意的名字，叫“可燃冰”，这主要是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着类似多面体网格状的水分子。天然气水合物是一种新型能源，它在地球上储量非常之大，大约有两千多万亿立方米，比全球的煤炭、石油和天然气的总储量之和还要多，可以为人类提供几百年的能能源需要，具有非常大的开发潜力。在能源危机越来越严重的今天，天然气水合物受到世界各国的高度关注，越来越多的国家开始着手调查和研究怎么利用这种新型能源。

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

1965年在俄罗斯西西伯利亚的麦索亚哈油气田的永久冻土层首次发现天然的气体水合物。之后不到十年时间，北美的阿拉斯加和马更些三角洲等地油气田也相继发现了大量的气体水合物。与此同时，美国科学家也在研究海底地震的时候，在布莱克海岭发现了海底有可疑反射层。1979年，在中美洲海槽危地马拉，由国际深海钻探计划组织并钻出的岩心中，也发现了气体水合物的存在。这是在海底第一次发现这种矿产。从此以后，各种海洋钻探机构及组织开始将海底气体水合物的寻找及研究列为重要课题，并且在太平洋许多区域都有所发现，例如，在日本海东北部的奥尻脊、秘鲁——智利海沟、墨西哥湾、布莱克海岭、中国南海海槽等地相机发现了“似海底反射层”（简称BSR）或者是气体水合物。上世纪八十年代，德国开始着手进行气体水合物的相关调查，以海洋地学研究中心和联邦地学与资源研究中心组成的合作团体，进行了一些地震气球物理或者是地球气体调查等研究项目。随着各国科学家的不懈努力，现在全球已经发现超过80处水合物疑似埋藏或藏矿点。从上世纪九十年代中期开始，德、美、日、印等国开始投入巨资进行水合物的大规模勘探与开发研究，其他国家也不甘落后，俄国、加拿大、比利时、澳大利亚、挪威、英国、法国、韩国等国家也积极制定计划并参与到相关研究中来。

1.2国内天然气水合物勘探历史及现状

中国关于天然气水合物的研究也是从实验室开始，再慢慢扩展到勘探与调查方面的，这个历程与国外的基本一致。1999年，中国正式启动天然气水合物的调查及相关研究项目，在此之前的1995年，大洋矿产研究开发协会就曾设立了中国第一个天然气水合物资源领域的研究课题，即“西太平洋气体水合物找矿前景与方法”，中国地质科学院下属的矿产资源研究所承担这个课题的主要工作，并于1997年取得出色成果。根据这个研究课题得出的结论，中国国土资源部即原国家地矿部于当年设立了关于中国海域气体水合物勘测研究的项目，1998年，国家863计划开始将海底气体水合物的勘探与开采技术作为一项重点工作来抓，中国地科院、中科院、广州海洋地质局、地球物理研究所等科研单位共同预测评价了我国近海气体水合物的储藏、勘测及开发前景等问题，为中国正式开展气体水合物的调查研究奠定了基础。

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（Bottom

Similating，Reflector，简称

BSR），也叫“似海底反射层”，是因为水合物矿产带的地震波反射状况与海底反射状况大致相同，反射面与海底大致平行。这是气体水合物存在的基本特征。但是在运用BSR来勘测发现天然气水合物的时候要认清以下几点：首先，BSR的存在并不能说明天然气水合物就一定存在，它们之间没有完全的对应关系；其次，由于海底构造、沉积等作用的影响，及沉积物含碳量或者是气体水合物的储量等因素的不同，只有在天然气水合物的含量超过20%，并且在水合物低层下还有不低于10%的游离气低层的条件下，才能通过地震剖面发现BSR；第三，海底构造抬升以及沉积速率、含碳量和水合物含量都会影响BSR的形成与效果。

2.1.2

振幅暗点

我们将水合物胶结层的振幅“消隐”称为振幅暗点，这种现象是水合物存在的第二个基本特征。在海底沉积物中，如果还有天然气水合物，地震波穿过低层时，水合物的胶结作用会明显减弱声阻抗差异，就会形成振幅暗点的现象。沉积物和水合物在海底低层相对均匀，就会使BSR上出现振幅暗点，如果这一现象连续出现，则形成空白反射，形成空白带。它具有以下两个特征，一是与正常的地震记录相比，反射振幅要相对较低；二是与一般的海底沉积物相比，空白带的沉积物层速相对较高。

2.1.3速度反转

地震波在穿过水合物胶结层传向BSR以下的沉积层时，速度会突然变小，这种现象称为速度反转，它是天然气水合物存在的第三个基本特征。

2.2地球化学

2.2.1直接识别标志

a气体地球化学分析。

根据设立在东海深水海域的90个站位提供的数据，按照甲烷测定值的不同将它们分为以下四类：甲烷测定值<100μL/kg为区域背景组；甲烷测定值在100~300μL/kg之间为异常组；甲烷测定值在300~500μL/kg之间为高异常组；甲烷测定值>500μL/kg为特高异常组。以热液活动区将冲绳海槽划分为南北两个区域，南区异常级别的站位近70%，高异常或特高异常站位有20%，而北区异常组站位仅为少数。也就是南区比北区形成天然气水合物的可能性更大。

b海面增温异常扫描

当海底低层出现瞬间构造运动，气体水合物或者普通油气会因外部环境的突然变化而发生分解，可燃气体会扩散致海面，然后在地球电场或者太阳光的作用下出现异常增温现象。地球资源卫星或者是气象卫星在太空中通过红外热成像技术可以及时记录大气温度的变化，为探索海底的可燃性气体提供依据，进而帮助海底气体水合物的发现与研究。利于天然气水合物储藏带的范围测定。

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。水合物在形成时会出现排盐效应，分解时会稀释。而这种现象可以导致浅表层沉积物孔隙水Cl-出现质量和浓度的异常现象。在南海的两个处于BSR区域中的站位，Cl-质量浓度出现高异常。这些异常现象都可能是天然气水合物分解引起的。也预示着这些区域可能是天然气水合物高储藏区。

b

孔隙水中SO42-浓度异常

SO42-离子浓度随深度增加而降低。在一些海域，由于CH4渗透活动强，空隙中的SO42-被甲烷的缺氧氧化迅速消耗。沉积物越深，SO42-的浓度就越低，这种活动会一直持续到硫酸盐甲烷交接带消耗完毕为止。

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。

第五篇：天然气水合物资源开发现状及最新进展

天然气水合物资源开发现状及最新进展

中国新能源网 | 2009-3-3 9:57:00 | 新能源论坛 | 我要供稿

特别推荐：《中国新能源与可再生能源年鉴》(2009)征订

摘要：天然气水合物是20世纪发现的一种新型后备能源，被喻为21世纪石油天然气的理想替代资源，是目前地球上尚未开发的最大未知能源库。本文介绍了天然气水合物的开发 历程、资源状况、现有的开发技术方法与发展趋势，同时也总结了天然气水合物开发领域取得最新成果和认识。最后得出天然气水合物的研究方向，并建议广泛的参与国际合作。

关键词： 开发天然气水合物 资源现状 开发技术 最新进展

一、天然气水合物开发历程

天然气水合物是以甲烷CH4为主的气态烃类物质（含少量CO2、H2S等非烃分子）充填或被束缚在笼状水分子结构中形成的冰晶状化合物，是在高压、低温条件下形成的。它是继煤、石油和天然气等能源之后的一种潜在的新型能源,广泛存在于沟盆体系、陆坡体系、边缘海盆陆缘和北极地区的永久冻土区。

20世纪60年代初，前苏联借助地球物理方法首次在西伯利亚永冻层中发现了天然气水合物，随后美、加在加拉斯加北坡、马更些三角洲冻土带相继发现了大规模的水合物矿藏。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“似海底反射层”(Bottom Similating Reflector,英文称BSR)。紧接着于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“似海底反射”与天然气水含物有关。70年代和80年代，深海钻探计划(DSI)和大洋钻探计划(ODP)陆续实施，在全球多处海底发现了天然气水合物，大规模的国际合作相继开展，天然气水合物研究以及综合普查勘探工作进人全面发展阶段。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”。1995年冬ODP64航次在大西洋西部布莱克海台组织了专门的天然气水合物调查,打了一系列深海钻孔,首次证明天然气水会物广泛分布,肯定其具有商业开发的价值。同时指出天然气水会物矿层之下的游离气也具有经济意义。如今，新技术、新方法的大量应用使天然气水合物的研究朝着更全面、更精深的方向发展。

二、天然气水合物资源现状 1.天然气水合物储量

图1 世界有机碳分布（单位：1015吨）

天然气水合物资源总估算值的差别非常大,从标准温度压力下的1×1015立方米到5×1015立方米 ,再到21×1015立方米。这远比常规天然气资源的总估算值(57×1013立方米)大得多。天然气水合物估算值为天然气地质储量值，实际产量仅仅是这一数量的百分之几。但是,天然气的可能生产量仍然会高于常规天然气资源的产量（如图1）。目前各国科学家对全球天然气水合物资源量较为一致的评价为2×1016,是剩余天然气储量(156×1014m3)的136倍。2.天然气水合物产量 目前，除了小型现场试验之外,唯一实现开采的是俄罗斯的麦索亚哈天然气水合物气田,所以未来的产量尚不确定。但是由于水合物矿藏自身的厚度非常的大（可达几百米），全世界甲烷水合物潜在产量将非常可观。

参与试验性开采比较积极的国家有日本、加拿大、美国、德国和印度等。依据近年来试验性开采的成果和今后的技术进步看，在2015~2020年发达国家实现工业规模开采水合物在技术上是可行的，但实现商业开采则值得探讨。

3.天然气水合物资源分布

已发现的天然气水合物主要存在于世界范围内的沟盆体系、陆坡体系、边缘海盆陆缘,尤其是与泥火山、热水活动、盐泥底辟及大型断裂构造有关的深海盆地中,可能还包括扩张盆地（图2）和北极地区的永久冻土区。大西洋的85%、太平洋的95%、印度洋的96%的地区中含有天然气水合物,且主要分布于洋底之下200～600米的深度范围。

图2全球天然气水合物分布

（1）海洋中的分布

目前,世界已调查发现并圈定有天然气水合物的海域主要分布在西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、南海海槽、苏拉威西海、新西兰北岛；东太平洋海域的中美海槽、北加利福尼亚-俄勒冈滨外、秘鲁海槽；大西洋海域的美国东海岸外布莱克海台、墨西哥湾、加勒比海、南美东海岸外陆缘、非洲西西海岸海域；印度洋的阿曼海湾；北极的巴伦支海和波弗特海；南极的罗斯海和威德尔海,以及黑海与里海等。中国在西沙海槽、东沙陆坡、台湾西南陆坡、冲绳海槽、南海北部等区域也发现了天然气水合物的大量地球物理与地球化学证据。

目前世界这些海域内有88处直接或间接发现了天然气水合物,其中26处岩芯见到天然气水合物, 62处见到有天然气水合物地震标志的似海底反射(BSR),许多地方见有生物及碳酸盐结壳标志。

（2）大陆中的分布

全球天然气水合物在大陆主要分布于阿拉斯加北坡、加拿大马更些三角洲等地(详见表1)。有调查证据显示,中国青藏高原永久冻土带区域也可能蕴藏着大量的天然气水合物资源。

表1 全球天然气水合物在大陆的主要分布地点

三、天然气水合物开发技术与方法

从20世纪60年代苏联发现麦索雅哈气田至今,天然气水合物的开发思路基本上都是首先考虑如何使蕴藏在沉积物中的天然气水合物分解,然后再将天然气采至地面。一般来说,人为地打破天然气水合物稳定存在的温度压力条件,造成其分解,是目前开发天然气水合物中甲烷资源的主要方法。现阶段提出的方法可以归为这么几类：加热法、降压法、添加化学剂法、驱替法、综合法等

1.加热法

将蒸汽、热水、热盐水或其它热流体从地面泵入水合物地层,也可采用开采重油时使用的火驱法,总之只要能促使温度上升达到水合物分解的方法都可称为热激发法。热开采技术的主要不足是会造成大量的热损失,效率很低。特别是在永久冻土区,即使利用绝热管道,永冻层也会降低传递给储层的有效热量。在热刺激模型中,水合物产生的热传导控制技术有两种:(1)用热水或蒸汽循环注入预热井。通过数值实验表明:水合物的储层最小应有15%的孔隙度,厚度应有7.5 cm。如果注射液的温度为340 K～395 K之间,则可满足其经济可行性的需要。

(2)利用电磁或微波等直接加热。为了更有效利用热能,可在井下安装加热装置,设备较复杂,也可利用微波加热,通过波导将微波导入井底,直接加热水合物或水。

图3 加热法开采天然气水合物

近年来,在用加热法开采稠油时,为了提高加热效率,采用井下装置加热技术,井下电磁加热方法就是其中之一,实践证明电磁加热法是一种比常规开采技术更为有效的方法。这种方法就是在垂直(或水平)井中沿井的延伸方向在紧邻天然气水合物带的上下层内(或天然气水合物层内)放入不同的电极,再通以交变电流直接对储层进行加热。电磁热还很好地降低了流体的粘度,促进了气体的流动。Islam进行的模拟计算结果表明,利用该方法分解水合物是可行的。

2.降压法 通过降低压力而使天然气水合物稳定的相平衡曲线移动,从而达到促使水合物分解的目的。一般是在水合物层之下的游离气聚集层中“降低”天然气压力或形成一个天然气空腔(可由热激发或化学试剂作用人为形成),使与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水。开采水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法,另外通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的,进而达到控制水合物分解的效果。减压法最大的特点是不需要昂贵的连续激发,因而其可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一。但是,单使用减压法开采天然气是很慢的,是一种弱化被动式开采。

研究者认为,当水合物层下面存在自由气藏时,降压开采是最有效的方法。前苏联麦索雅哈气田的开采实践即证明了这一点。

3.添加化学剂法

某些化学剂,如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等可以改变水合物形成的相平衡条件,降低水合物稳定的温度。当将上述化学剂从井孔泵入后,就会引起天然气水合物的分解。添加化学剂法较加热法作用缓慢,但确有降低初始能源输入的优点,其最大缺点是费用太高。

4.其他方法

近期有学者提出用CO2置换开采,用压力将相平衡压力较低,更容易形成水合物的CO2通入天然气水合物储层,通过形成二氧化碳水合物放出的热量来分解天然气水合物,同时可以用来处理工业排放的CO2。

也有人提出直接在井底放一个高温催化炉,把甲烷催化成一氧化碳和氢气,利用放出的热量来分解水合物。

除了以上常见的开发方法,一种新的天然气水合物开发方法是在深海使天然气水合物颗粒化,或将天然气水合物装入一种可膨胀的软式气袋(其内部保持天然气水合物稳定所需要的温度压力条件)中,再用潜水艇把天然气水合物拖到大陆架附近的浅水地区,在那里,天然气水合物能够缓慢地分解,产生燃料和水。最近,日本学者用试验证实了将空气中的CO2分离与天然气水合物开发相结合的可能性。

从方法的使用来看,单单采用某一种方法来开采天然气水合物是不经济的,只有结合不同方法的优点才能达到对水合物的有效开采。例如将降压法和热开采技术结合使用,即先用热激发法分解天然气水合物,后用降压法提取游离气体（如图4），这样取得的效果可能会更好一些。

图4 综合法开采天然气水合物

四、天然气水合物开发技术新进展

20世纪中后期特别是进人21世纪以来，世界天然气水合物研发取得了一系列新进展和技术进步，主要有:①一些国家开始执行新一轮国家计划，以《大洋钻井计划》水合物调查为代表的国际合作项目完成，其他国际合作项目亦成绩斐然，水合物国际学术交流活动日益频繁，文献量逐年增多；②加拿大麦肯齐三角洲Mallik3IJ-38，Mallik4L-38和MallikSIJ-38井组完成了永久冻土带水合物的试验性开采(旨在解决每口井的水合物气采收率，每口井的产量，开采成本和水合物气价等问题)，日本和美国制定了明确的商业开采时间表，并着手进行海洋水合物试验性开采；③水合物地质学和地球化学研究在气源、运移和成藏模式上有新发现和新见地，高分辨率三维地震勘探和其他新的地球物理调查技术确定井位的成功率提高，钻井取样技术趋于成熟；⑤在室内实验模拟和陆上永冻土区开采试验(包括钻井、试井、测井和完井试验)基础上，海洋水合物工业开采技术将接受海底条件的检验和进一步积累经验。

在描述和讨论了天然气水合物开发领域的最新发展和成果，如果天然气水合物受降压或增温的影响,在温度不稳定的情况下,水合物会分解为气和水。若天然气水合物在粗粒沉积物孔隙内,井筒周围降压会造成水合物分解,释放出来的气体会流经多孔介质,流到井筒,最后到达地面设施。水合物生产甲烷的技术有可能是从常规油气生产技术直接改进而得。没有人通过水合物矿藏生产能力的长期测试来探明甲烷量,大部分水合物矿藏的大小和地质环境也尚未界定。但是,阿拉斯加和加拿大北极现场进行的小型流动测试以及对这些己确定矿藏的模拟说明,运用改进的常规天然气生产技术可从水合物中生产甲烷。

在甲烷从下伏沉积物上升至海底的区域,天然气水合物可能也会在海底形成矿藏。这些矿藏不会被认为是潜在的商业来源,因为它们是化合性生物群落的主体。开采海底矿藏的主要障碍是在收集这些漂浮块体的过程中甲炕有被释放到空气中的危险。

以下是最近国外的相关试验和研究项目进展：

1.阿拉斯加北坡生产试验

2007年美国能源部(DOE)与英国石油公司(BP)合作钻了一口垂直参数井,用于验证地震预测并采集岩心和地球物理测井资料供分析和模拟所用。从此井中采出了130米含有天然气水合物的岩心。含有水合物区域的水合物饱和度达到孔隙体积的75%。天然气水合物饱和度随着砂粒质量的不同而不同,砂层越干净,水合物饱和度越高。采集了一整套裸眼井地球物理测井曲线,并在两个含水合物地区进行了压降测试。压降测试结果表明气体流动以及地层的迅速冷却与水合物分解的气体有关。计划大概在2009年在此处进行长期的生产测试。

2.墨西哥湾地震预测技术试验

2001年,为了了解天然生成的天然气水合物如何圈闭浅层油气,以及如何影响北墨西哥湾的海底稳定性,美国能源部与雪佛龙石油技术公司以及其他公司、学术机构联合启动了一项工业联合项目。墨西哥湾是一个主要的油气生产区域,行业与政府管理者需要了解水合物对海底稳定性的影响以及对钻井、生产与油气管道的潜在影响。此项研究所获得的大部分信息也适用于水合物中潜在甲烷的生产。事实上,自从2005年,此项目己经将其研究重点转移到了墨西哥湾大型水合物矿藏的探测、量化以及其潜在的产量上。

含有天然气水合物区域的井筒稳定性可能会遭到破坏,因为钻井的热量和钻井液的循环可能会加剧水合物的分解。尽管水合物稳定区暴露了许多天,但2005年墨西哥湾的井没有出现任何井筒问题。钻井证实了井筒稳定模型的正确性,此模型用于预测钻井之前的情况。

图5 2005年能源部工业联合项目在墨西哥湾 所钻天然气水合物井的位置

(图片来自美国地质调查所)2005年,为了获取地球物理测井曲线或岩心, 在墨西哥湾的两个地方---keathley峡谷151区块与Atwater山谷13和14区块---约1300米水深处钻了七口井。在常规三维地震基础上,这些井的资料证实了对甲烷水合物地点的预测。由于目标地点为解决海底稳定问题的区域,所以选择了水合物饱和度较低的区域,一般低于孔隙体积的20%。饱和度这样低可能没有产量,因此没有进行压降试井。为了2008-2009年的钻井地球物理测井和取心,2007年此项目对墨西哥湾天然气水合物矿藏高度集中的地方进行了评估。如果选定了适合的矿藏,在未来的几年中会进行生产测试。

3.生产模拟与油藏模拟

所谓油藏模拟是指根据生产技术(如压力下降或热力增产措施)运用计算机对储层流体流动建模。由于没有进行大型生产试验,在不需要精确技术的情况下,油藏模拟是当前评估未来天然气水合物矿藏产能、未来研究与发展直接经费支出的最佳技术。天然气水合物油藏模拟软件可模拟含水合物地质系统,评价永冻层与海洋环境下水合物的开采策略,包括热力增产措施、降压法以及缓凝剂诱发增强分解。

美国劳伦斯伯克利国家实验室最近完成了天然气水合物储层的模拟,包括低浓度沉积物与高饱和度海相砂岩。研究成果表明扩散型低浓度沉积物没有生产潜力,但高浓度沉积物可能有较高的生产能力。

一般通过评估油藏模拟软件的储层历史动态拟合能力来评价它们的准确性。由于没有用作测试实例的天然气水合物历史产量,于是通过对比几个模拟软件对相同数据集的反应来评价和改进它们。本次所使用的计算机模拟程序为:TOUGH+/ HYDRATE,由美国能源部/劳伦斯伯克利国家实验室开发:MH-21水合物模拟软件,由国家先进工业科技协会、日本石油工程有限公司与东京大学开发:STOMFHYD,由位于费尔班克斯的阿拉斯加大学石油工程系开发以及用于天然气水合物且经过改进的CMG STARS,由英国石油公司、卡尔加里大学与阿拉斯加一费尔班克斯大学开发。

4.Mallik地区的开采试验

Mallik地区的天然气水合物矿床富集度极高,由于赋存状态非常之好,其周围环境都未发生变化。2003年12月,在日本千叶城举行的题为“From Mallik to the Future”的研讨会上,公布了人们期待已久的关于2002年Mallik研究计划的资料:水合物变成真正资源的可能性增大；减压法比另外两种方法简单得多；把热水或热流注入地层的方法在其次；把诸如甲醇这样的化学物质注入地层的方法居末位。

5.美国加快天然气水合物的研究

目前，美国能源部下属的国家能源技术实验室（NETL）对天然气水合物的研究开始逐渐转移到了如何从北极地区水合物气藏中开发天然气和安全的钻井的方向上来。由NETL牵头，联合BP阿拉斯加勘探公司和USGS，一同在阿拉斯加北部对天然气水合物分布情况进行了勘探，分析水合物的特性、储量和研究商业性开采的可行性。2007年2月，在Milne Point区域完成了一口试验井，获得的数据显示，在阿拉斯加北坡永冻层下的沉积物中，可以进行安全有效的作业，并获得了甲烷水合物沉积的综合资料，在技术上实现了三项重要的突破：

在北坡水合物气藏中首次通过降压采集到天然气水合物的样品；对水合物气藏首次进行压降反应裸眼测试；首次应用可回收绳索连续取心，取心率达到了85%。

研究人员将利用收集到的信息，对含水合物砂岩的潜在产能进行一系列长期的生产测试，在深海区域，NETL将继续引导和支持多个全球钻井和取心计划。主要目的是为了分析天然气水合物的成因和分布区域；测试对预钻区域认识和分析的效果。

五、结论与认识

尽管对天然气水合物物理性质和开发的研究已经取得了很大的进展,但仍需进行天然气水合物的资源特征、生产开发、对环境的影响、安全性和海底稳定性等方面的研究，并需要进行大型生产测试,用以决定此资源是否能够供人们高效益的大规模开采。进行国际项目合作是进行此类费用高昂且比较复杂研究的最有效方法。