天然气水合物 2.ppt

3. 天然气水合物开采方法 ? 化学试剂注入开采法 ? 特点： – 可降低初期能量输入 – 所需的化学试剂费用昂贵 – 对天然气水合物层的作用缓慢 – 还会带来一些环境问题 ? 目前对这种方法投入的研究相对较少。 3. 天然气水合物开采方法 ? CO 2 置换开采法。 ? 这种方法首先由日本研究 者提出 ? 方法依据 —— 天然气水合 物稳定带的压力条件 3. 天然气水合物开采方法 ? CO 2 置换开采法 ? 在一定的温度条件下 , 天然气水合物保持稳定需要的压力 比 CO 2 水合物更高 ? 在某一特定的压力范围内 , 天然气水合物会分解 , 而 CO 2 水 合物则易于形成并保持稳定。 ? 天然气水合物分解 —— 吸热 ? CO 2 水合物形成 —— 放热 ? 这种作用释放出的热量可使天然气水合物的分解反应得以 持续地进行下去。 天然气水合物开采 1. 简介 2. 资源分布 3. 开采方法 4. 技术应用现状 “ 可燃冰”：天然气水合物 “ Flaming ice ” : natural gas hydrate 天然气水合物 Natural Gas Hydrate ? 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 组成 的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物（ Clathrate ） ? 一种 固态结晶物 ? 外观象雪或松散的冰 ? 遇火即可燃烧， 故又称“ 可燃冰 ” 。 ? 比水轻，而重于烃类液体， 密度一般在 0.8-1.0 g/cm 3 之间，除热膨胀和热传导性质外，光谱性质、 力学性质等同 冰 相似 天然气水合物 Natural Gas Hydrate ? 它可用 M· nH 2 O 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 CH 4 、 C 2 H 6 、 C 3 H 8 、 C 4 H 10 等同系物 以及 CO 2 、 N 2 、 H 2 S 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 ） 。 气体水合物 水 - 水：氢键 (hydrogen bond) ? 水分子“笼子 (cavity)” 气体分子： CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , ? Ne, Ar, Kr, Xe, N 2 , H 2 S, CO 2 , ? 气体水合物的类型 晶体类型 水分子数 晶穴种类 晶穴数 晶穴结构 I 型 46 小 大 2 6 5 12 5 12 6 2 II 型 136 小 大 16 8 5 12 5 12 6 4 H 型 34 小 中 大 3 2 1 5 12 4 3 5 6 6 3 5 12 6 8 气体水合物的储气性质 储气能力： 110 kg 甲烷 /m 3 水合物 ＋ 1 m 3 水合物 0.8 m 3 水 164 m 3 天然气 ? 天然气水合物的发现 ? 1810: 发现气体水合现象 ? 1930-1940 ： 天然气的管线中常有甲烷气水 包合物的结晶阻碍传输 ? 1964 ： 西伯利亚冻原区首次发现自然的甲 烷气水包合物 ? 1977 ： 大西洋的震测探勘也发现深海的富 含甲烷气水包合物的岩层 ? 2000 之后： 致力于甲烷气水包合物的研究 天然气水合物开采 1. 简介 2. 资源分布 3. 开采方法 4. 技术应用现状 2. 天然气水合物分布 自然界中天然气水合物中的 碳 量 ? 1 ? 10 13 吨 相当于已探明所有 化石能源 碳量总和的 2 倍 海洋沉积层内天然气水合物中甲烷的资源量为 3 × 10 15 ~7.6 × 10 18 m 3 可满足人类需要 1000 多年 天然气水合物资源状况 未来的接替能源 天然气水合物资源状况 53% 27% 5% 15% Natural Gas Hydrate Fossil Fuels Other fuels on the land Other fu