南海沉积物中甲烷水合物的实验研究

<正>天然气水合物是由天然气中小分子气体(甲烷、乙烷等)在一定的温度、压力条件下和水作用生成的一类笼型结构的冰状晶体。形成天然气水合物的主要气体成分为甲烷,甲烷气体体积超过99.9%的天然气水合物通常称为甲烷水合物,它是一种典型的Ⅰ型水合物,广泛分布于海底以下0～1500m深的沉积带或陆地上的永久冻土带中,是自然界中甲烷存在的一种重要方式。迄今在世界各地海洋及大陆冻土带中已探明的天然气水合物     

深水条件下海底天然气水合物稳定带内的甲烷迁移

１引言海底天然气水合物温压稳定带 (下称水合物带 )这个术语被用来说明某地质剖面的一部分 ,将现有条件下能够存有天然气水合物的海底与上面的水体界定开。事实上 ,由于现有条件复杂多变 ,所以很难精确地估计该带的厚度。这些变化主要指气体成分、水体盐度、海底温度、地热及水压梯度。通常是用深度 (压力 )、温度图来确定该带底部 ,其数值在地热曲线和纯水或海水为均衡状态的甲烷水合物稳定曲线的交会点上。的确 ,甲烷是海底天然气水合物中主要的烃类成分 ,其浓度要百倍于其它的碳氢化合物气体 ,在其它因素相同的情况下 ,水合物带的厚度随…     

气体水合物在石油勘探中的重要性及其应用

气体水合物是一种笼状的包含甲烷气分子的晶状化合物 ,最常见的晶体结构是４６个水分子包围８个甲烷分子。在特殊的热力学条件下 ,陆上永冻层之下和近海地区特别是水深５００ｍ以下的沉积层都能形成大量气体水合物。大洋钻探在深海环境的海底浅部已发现水合物。随着石油勘探向深海区的迅速发展 ,要研究被动大陆边缘就必须对天然气水合物的重要性进行评价。本文的主要目的是 :首先认为天然气水合物是一种可能的烃类资源 ,第二是讨论海洋勘探中天然气水合物的潜在影响及其利用潜力。１气体水合物资源气体水合物被科学界认为是下一个世纪主要的…     

气水合物和冰河期末

从２０世纪７０年代开始 ,发现在海洋底质中保存着大量的甲烷水合物。我们注意到 ,气水合物是冻结了的甲烷与水的混合物 ,在相对较高的压力和低温条件下由甲烷分子进入水分子的“笼架”中并冻结成固态物质。气水合物保存在超过５００ｍ的深处 ,分布于大陆坡沉积岩孔隙和海底隆起之中 ,气体是通过地壳中的断裂和裂隙进入其中的。甲烷的来源主要是生物成因的 ,是沉积岩中的有机质分解而产生的气体。实验表明 ,原始状态甲烷水合物的特点是具有高机械强度 :当温度为２６０Ｋ时其超过普通冰的１０倍。但向海面上升时 ,压力减少 ,气水合物变得不稳…     

二氧化碳和甲烷水合物再形成与置换的动力学机制

我们在非平衡条件下研究了天然气水合物的再形成与置换动力学机制。研究表明天然气水合物的再形成受到水-气体系状态和初始温度的影响很大,意味着在分子层面上水溶液结构发生了变化。运用再形成的方法,我们将甲烷水合物的纯净样品从冰晶和溶解溶液中合成出来。如果精准控制压力舱内的压力和温度,在较短时间内,二氧化碳水合物就可以从固态甲烷水合物中置换得到。     

甲烷水合物合成实验和稳定条件的研究

由于人们提出化石燃料资源的枯竭问题而议论非传统天然气矿产开发问题时,开始注意到过去未曾听说的甲烷水合物。所谓非传统天然气矿产,是指具有与传统天然气矿产不同的成因和产状的新型天然气矿产,其中有甲烷水合物、地下深部以甲烷形式生成的深层天然气以及与煤共生的煤成气等三类非传统天然气。它们当中,甲烷水合物因大量埋藏在近地表的地层中,作为有可能实际开采的非传统天然气矿产而引人注目。甲烷水合物是白色、冰状的固体物质,为甲烷和水的化合物。但是,与冰不同,甲烷水合物中含有天然气的主要成分可燃性甲烷气。因此,一旦接…     

南海北部陆缘天然气水合物初探

根据天然气水合物存在的温度－压力条件,研究了南海北部的地球物理资料,发现有些地方在地震剖面上出现的海底反射ＢＳＲ,而在另一些地方海底第一沉积的层速度偏高,比一般海洋沉积高０．２－０．６４ｋｍ／ｓ。将这些地方海底第一层沉积界面处的温度－压力参数投于甲烷形成天然气水合物的温度－压力图上,发现它们的出现于水合物存在之区域中。     

海洋天然气水合物合成的模拟实验研究

为了研究海洋天然气水合物生成过程中元素的地球化学行为,研制了一套天然气水合物实验装置和一套实验流程.利用这套实验装置,在天然海水-甲烷体系中合成天然气水合物.探讨了不同影响因素,包括温度、压力、振动、过滤方式等对天然气水合物合成实验结果的影响.     

海底气体水合物中菌成甲烷氧化作用对生命极限环境的意义

本次研究运用调查潜水器采集的热成碳氢气体样品,位于墨西哥湾大陆坡。水深约在５４０ｍ的化以能自养群落的火山口和气体水合物丘,研究区具体渐高压特征（温度平均为７℃,压力约５４００ｋＰａ）ＩＩ型结构气体水合物丰富,气体水合物样品的三种同位素特征指示了该水合物束缚甲烷（ＣＨ４）的细菌氧化作用,以下三种情形和形成报体水合物的火山喷气有关;（１）甲烷束缚甲烷富＾１３Ｃ相当于３．８‰ＰＤＢ（皮狄组美洲拟箭石标准     

气体水合物的地质远景及全球变化

天然气水合物赋存在极地的广义地区,通常与近岸和近海的冻土层以及大陆和岛屿外缘的沉积物相伴生。气体水合物中甲烷所含碳量可能超过１０＾１９克。气体水合物在三个方面尤为重要,即：化石燃料储藏潜能,海底地质灾害以及对全球气候变化的影响,由于气体水合物代表地球表层２０００ｍ范围内的大量甲烷,故将其作为一种非常规的、未查验的化石燃料来源,因为气体水合物处于亚稳定状态,故温压变化影响其稳定性,海底之下未稳定的气     

来自MITI南海海槽钻井气水合物中的甲烷的成因

一口研究甲烷水合物的探井由ＭＩＴＩ（国际贸易和工业部）和南海海槽近陆端钻探。水深９４５ｍ ,ＢＳＲ出现在海底以下３００ｍ深处。除了可见气水合物以外 ,孔隙水中氯化物含量异常表明气水合物出现在海底以下２００～２７０ｍ的３个不连续区间（１～１０ｍ厚）。２２个沉积物气样在１６８～３２０ｍ之间由头空取样方法采集。气体由ＰＴＣＳ（保压保温岩心取样器）采集。进一步的沉积物气样在１９９７年由ＭＩＴＩ井站位北北西方向２００ｍ和４００ｍ的２口调查井采集。甲烷和二氧化碳碳同位素成分和烃类成分表明甲烷系由ＣＯ２ 的细菌产…     

台西南盆地天然气水合物甲烷量估算

南海北部陆坡区的台西南盆地是天然气水合物潜在分布区之一,水合物稳定带的研究对天然气水合物成矿与分布规律以及资源评价都具有重要意义,根据SO-177中德合作航次南海北部陆坡天然气水合物地质的调查资料,结合天然气水合物的相平衡条件和相应的压力-温度方程,计算了台西南盆地A区和B区的水合物稳定带厚度,并讨论了水合物稳定带厚度的分布特征。另外,对A区和B区天然气水合物中甲烷资源量进行了初步估算,估算结果为:A区甲烷资源含量为8.5739×1011～5.1443×1012m3,B区甲烷资源含量为1.4518×1012～8.7111×1012m3,A区和B区甲烷资源总量约2.3029×1012～13.8544×1012m3。初步估算结果显示,台西南盆地天然气水合物甲烷资源量潜力巨大。     

含水合物CH_4—H_2O体系中溶解甲烷的拉曼光谱原位监测

利用低温高压反应舱模拟海底水合物生成环境,采用原位拉曼光谱技术在线测定含水合物CH_4—H_2O体系中溶解甲烷的拉曼光谱,基于相关理论模型建立了溶解甲烷的拉曼光谱工作曲线(相关系数为0.999 77),定量分析了水合物形成后体系温度、压力对溶解甲烷浓度的影响。结果表明,拉曼光谱技术可准确测定溶解甲烷的浓度,实测溶解甲烷浓度值与理论计算值相吻合,相对误差小于5%。当体系中水合物形成后,温度对溶解甲烷的影响占主导作用,压力影响相对较弱,溶解甲烷浓度随温度升高显著增大,随压力升高而减小;而在气-液两相的情况下,温度与压力对体系内溶解甲烷浓度的影响正好相反。这很好地阐明了在天然气水合物稳定域内、外溶解甲烷浓度的变化特征。     

多孔介质体系中甲烷水合物生成动力学的模拟实验

多孔介质中的水合物动力学研究由于对实验技术与设备的要求较高,在国内开展的工作相对较少。主要研究了等容等压、等容等温条件以及不同粒径范围的多孔介质中甲烷水合物生成动力学过程。结果表明,低温高压条件能够为甲烷水合物生成提供更大的驱动力,从而明显促进水合物生成。在粒径为250-355μm的天然海砂中,压力5 MPa时,1℃的反应釜温度可以使甲烷水合物较快生成;在粒径为180-250μm的天然海砂中,温度为2.5℃时,5 MPa的压力即可使水合物较容易生成。但粒径范围125-700μm的多孔介质对水合物生成没有明显的影响。     

用玻璃质微模型方法肉眼观察气体水合物在合成孔隙介质中的形成和分解

微模型试验可以提供独特的方法直接观察孔隙规模下的气体水合物性质。本文提供了在具有粗颗粒孔隙介质的玻璃质微模型中对水合物形成和分解进行肉眼观察的初步结果。初次试验是用水溶性水合物生成的四氢呋喃（ＴＨＦ）在大气压下进行的。此后 ,先从甲烷的游离气泡中形成了笼状物 ,然后在６．５ＭＰａ（１０００ｐｓｉａ）的压力下从饱含ＣＯ２的水中也形成了笼状物。ＴＨＦ形成了ＩＩ型结构水合物 ,而甲烷和ＣＯ２ 均形成Ｉ型结构水合物（Ｓｌｏａｎ ,１９９８）。关于微模型的粒度指标和相应的沉积类型见表１。表１微模型的指标试验体系模…     

海底天然气水合物中细菌的甲烷氧化作用：其对极端环境中生命的意义

天然气水合物是一种类似冰状的结晶固体,晶体中烃和非烃气体被水分子的刚性构架所封存。因为是由细菌的甲烷水合物（结构Ⅰ）和复杂的热成天然气水合物（结构Ⅱ和Ｈ）二者构成,所以墨西哥湾陆坡的天然气水合物在全球环境中是非常典型的。结构Ⅱ水合物和结构Ｈ水合物含有...     

天然气水合物地球化学特征

天然气水合物是在低温、高压以及有足够气体供应条件下形成的一种天然气(主要为甲烷)与水组成的似冰状固态化合物。天然气水合物中包含的甲烷碳是全球甲烷资源的重要组成部分,是一种数量巨大的潜在能源[1]。而且由于甲烷的温室效应,天然气水合物分解释放的甲烷进入大气中会严重     

海底天然气水合物稳定带的特征分析

水合物稳定带（HSZ）控制着海底天然气水合物的成矿作用和分布规律，其厚度及分布范围决定了天然气水合物的蕴藏量，所以水合物稳定带的分析对天然气水合物的成矿与分布规律、成因与演化机制以及资源研究具有重要的指导意义。水合物稳定带本身受海底温度、压力和甲烷量等因素的影响，其变化会影响水合物稳定带的范围、稳定带底界的位置，并制约着天然气水合物的稳定性和甲烷气的释放。     

ODP204航次科学报告:天然气水合物的分布和动力学

天然气水合物是在水深大于300～500m的沉积中以及在高压低温条件下当甲烷和其他碳氢化合物气体富集时形成的冰状物质。目前,科学家估算世界上天然气水合物中甲烷的碳含量之差距是很大的(Kvenvolden和Lorenson,2001;Milkov等,2003)。海洋地质学家一     

欧洲东北部俄罗斯的气体水合物潜力

估计乌拉尔山以西 ,欧洲东北部的俄罗斯的水合物中含天然气１００×１０９ｍ３（３．５ＴＣＦ）。从Ｋｏｍｉ共和国Ｖｉｒｋｕｔａ市附近的Ｋｏｓｙｕ -Ｒｏｇｏｖ凹陷和Ｋｏｒａｔａｉｋａ凹陷北部约５０口井中获得的岩心资料表明 ,在永久冻土带下有一厚度达１５０～４００ｍ的气体水合物带。上覆的永冻带厚度通常不超过３００ｍ。这些水合物的形成通常与更新世—现今的气候和地质条件有关。气体水合物带的现今温度为１～２℃ ,我们推断来自泥盆系—二叠系岩石中的含油气流体沿断层和裂缝运移、最终圈闭在永冻层下。我们估计含气体水合物的…