天然氣水合物調(diào)查和研究現(xiàn)狀

　 摘 要：天然氣水合物是21世紀潛在的新能源，它正受到各國科學(xué)家和各國政府的重視，本文簡介了天然氣水合物和各國對其合物資源調(diào)查和研究現(xiàn)狀。

1 什么是天然氣水合物

天然氣水合物又稱固態(tài)甲烷，它是由天然氣與水所組成，呈固體狀態(tài)，其外貌極象冰雪或固體酒精，點火即可燃燒，因此有人稱其為"可燃冰"、"氣冰"、"固體瓦斯"。天然氣水合物的結(jié)晶格架主要由水分子構(gòu)成，在不同的低溫高壓條件下，水分子結(jié)晶形成不同類型多面體的籠形結(jié)構(gòu)。其分子式為MnH2O加表示甲烷等氣體，n為水分子數(shù)）。天然氣水會物的結(jié)構(gòu)類型有：I、11和H型。I型為立方晶體結(jié)構(gòu)、Ⅱ型為菱型晶體結(jié)構(gòu)、H型為六方晶體結(jié)構(gòu)。Ⅰ型天然氣水合物在自然界頒最廣，而Ⅱ及H型水合物更為穩(wěn)定。它是在低溫高壓條件下，由水與天然氣（主要是甲烷氣，每平方米的天然氣水會物可釋放出164立方米甲烷和0.8立方米的水）結(jié)合形成一種外觀似水的白色結(jié)晶固體，主要存在于陸地上的永久凍土帶和海洋沉積物中。

2 國際上天然氣水合物資源調(diào)查、研究現(xiàn)狀

隨著世界上石油、天然氣資源的日漸耗盡，各國的科學(xué)家正在致力于尋找新的接替能源。天然氣水合物被稱為ZI世紀具有商業(yè)開發(fā)前景的戰(zhàn)略資源，正受到各國科學(xué)家和各國政府的重視。

自60年代開始，俄、美、巴德、英、加等許多發(fā)達國家，甚至一些發(fā)展中國家對其也極為重視，開展了大量的工作。

俄羅斯自60年代開始，先后在白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、黑海、里海等開展了天然氣水合物調(diào)查，并發(fā)現(xiàn)有工業(yè)意義的礦體。即使近期經(jīng)濟比較困難，仍堅持在巴倫支海和鄂霍茨克海等海域進行調(diào)查或研究工作。位于西西伯利亞東北部的Messoyakha天然氣水合物礦田已成功生產(chǎn)了17年。

美國科學(xué)家早在1934年首次在輸氣管道中發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物，它堵塞了管道，影響了氣體的輸送而開始了對水合物結(jié)構(gòu)及形成條件的研究。隨后美、加在加拉斯加北坡、馬更些三角洲凍土帶相繼發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的水合物礦藏。70年代初英國地調(diào)所科學(xué)家在美國東海岸大陸邊緣所進行的地震探測中發(fā)現(xiàn)了"似海底反射層"（Bottom Similating，Reflector，英文稱 BSR）。緊接著于1974年又在深海鉆探巖芯中獲取天然氣水合物樣品，并釋放出大量甲烷，證實了"似海底反射"與天然氣水含物有關(guān)。1979年美國借助深海鉆探計劃（DSDP）和大洋鉆探計劃（ODP），長期主持和組織了此項工作，最早指出天然氣水合物為未來的新型能源，并繪制了全美天然氣水含物礦床位置圖。積極參加這項工作的還有英國、加拿大、挪威、日本和法國等。1991年美國能源部組織召開"美國國家天然氣水合物學(xué)術(shù)討論會"。最為重要的是1995年冬ODP64航次在大西洋西部布萊克海臺組織了專門的天然氣水合物調(diào)查，打了一系列深海鉆孔，首次證明天然氣水會物廣泛分布，肯定其具有商業(yè)開發(fā)的價值。同時指出天然氣水會物礦層之下的游離氣也具有經(jīng)濟意義。以甲烷碳量計算，初步估計該地區(qū)天然氣水合物資源量多達100億噸，可滿足美國105年的天然氣消耗。在天然氣水合物取得一系列研究成果的基礎(chǔ)上，美國地質(zhì)學(xué)會主席莫爾斯于1996年把天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)作為當(dāng)今六大成就之一。因此，美國參議院于1998年通過決議，把天然氣水合物作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國家級長遠計劃，要求能源部和美國地質(zhì)調(diào)查局等有磁部門組織實施，其內(nèi)容包括資源詳查、生產(chǎn)技術(shù)、全球氣候變化、安全及海底穩(wěn)定性等五方面的問題，擬每年投人資金2000萬美元，要求2010年達到計劃目標(biāo)，20年將投入商業(yè)性開發(fā)。

亞洲東北亞海域是天然氣水合物又一重要富集區(qū)。80年代末ODP127、131航次在日本周緣海域進行鉆探，獲得了天然氣水會物及BSR異常廣布的重要發(fā)現(xiàn)。美國能源部的Krason在1992年日本東京召開的第29屆國際地質(zhì)大會上表明在日本周緣海域共發(fā)現(xiàn)9處的BSR分布區(qū)。天然氣水合物礦層位于海底以下150-300M處，礦層厚度分別為3m、5m、7m，總厚為15m。估計在日本南海海槽的BSR頒面積約35000Km2。由于美國能源部發(fā)表了上述評估數(shù)據(jù)，加之日本油氣能源短缺，它引起了日本通產(chǎn)省、科技界及企業(yè)界的高度重視。1995年日本通產(chǎn)省資源能源廳石油公司（JNOC）聯(lián)合10家石油天然氣私營企業(yè)制定了1995-l999年宏偉的"甲烷天然氣水合物研究及開發(fā)推進初步計劃"，投資6400萬美元。通過對日本周邊海域，特別是南海海槽、日本海東

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