二十一世纪的新能源——气体水合物

海洋是巨大的矿床资源宝库。继石油、天然气、多金属结核（ 壳） ,海底硫化物等深海矿产之后,海底气体水合物已成为引人注目的潜在资源。目前,在太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋大陆边缘等多处海域已有发现。由于其资源前景巨大,美国、日本等许多国家已经有计划、有组织地开展水合物资源调查研究工作和其开采技术的开发工作。在中国近海,特别是南海北部陆架和冲绳海槽等多处也已发现标志有气体水合物的似海底反射层（ＢＳＲ＊ ＊ ） 。随着我国经济建设的发展,石油、天然气能源供需矛盾日益增大,因此,我们必须开发新的能源资源,以满足国民经济可持续发展的需要。预计２１ 世纪气体水合物将是人类的前景资源,因此,气体水合物的勘查研究和开发具有重大的战略意义。本期选刊了有关“气体水合物”的调查研究文章,以期为科研人员和决策者提供参考,促进我国气体水合物调查研究的开展。     

神狐海域与西沙海槽天然气水合物成藏模式对比

南海北部神狐海域与西沙海槽天然气水合物资源量丰富,但两地区天然气水合物成藏条件及成藏机制存在一定的差异。通过两海域水深、温度压力、气源、气体运移、储层等水合物成藏要素与成藏模式的分析对比,获取了3点新认识：①两地区海域水深、温压条件、气源类型、气体运移条件、水合物储层类型和成藏模式基本类似;②综合天然气水合物气源及供给运聚系统类型剖析,提出神狐海域主要以“自源与他源渗漏复合型”水合物成藏模式为主;③西沙海槽水合物成藏模式属典型的“他源渗漏型”。研究结果表明,落实气源与不同类型气体运移通道的时空耦合匹配关系是该区水合物勘探评价的关键。     

从地球物理角度研究Crimea大陆架斜坡带气体水合物聚集的来源

位于Crimea大陆边缘（黑海北部）东南面的Sonokin海槽以泥岩的穿刺作用而闻名。1988年已经在此区域的海床沉积层中了气体水合物。1996年“Gelendzhik”号的TTR-6航次期间，在五个含有泥质角砾岩的岩芯中观察了气体水合物，据此进行了一次综合地球物理勘探，以更深入地了解气体水合物的区域分面上以及水合物聚集与流体排出口之间的关系，并由此提出此研究区域的气体水合物很可能由外来气体形成，对含气体水合物的岩芯进行岩性研究的初步结论显示从中采到气体水合物的泥火山有一个复杂的形成机理，水合物来源之一的气体也有一段复杂的历史。     

墨西哥湾西北部陆坡处气体水合物资源的估价

目前 ,美国的Ｍｉｌｋｏｖ等对墨西哥湾西北部陆坡处气体水合物资源进行了估价。根据地质背景、水深、气体水合物稳定带之间的相互关系 ,他们估算了该处的气体水合物储集层的体积。赋集于墨西哥湾西北部陆坡处气体水合物的产状模式有两种类型 :①处于构造比较集中的小型盆地边缘处的热成因和细菌成因的气体水合物 ;②在小型盆地内部的浸染细菌成因的甲烷水合物。构造聚集处的气体水合物估计含有８～１１×１０１２ ｍ３ 的Ｃ１-Ｃ５ 碳氢化合物（标准温压条件下） ,这表明它可为将来的经济开采提供一个重要的指标。在小型盆地内细菌成因甲烷…     

天然气水合物几个值得考虑的问题

2001年5月16～18日 ,由广州海洋地质调查局和广东省石油学会主办的“天然气水合物调查动态、勘探方法和成果研讨会”在广州举行。来自中国地质调查局、中国地质科学院、中国科学院、中国海洋石油总公司、教育部高等院校系统等近100名专家学者参加了本次会议。大会收到论文45篇 ,7位专家在大会发言 ,28位专家在分组会上进行了交流。本“天然气水合物研究专辑”就是这次会议征集的部分论文 ,论文内容仅涉及地质地球物理、地球化学方面的勘探方法及研究成果 ,像天然气水合物的利用、实验室的模拟技术等论文未收录。金庆焕院士在闭幕式会议总结中引用了美国科学家莫尔提出的“天然气水合物的发现是世界近代6大成就之一”的论断 ,并指出 :天然气水合物的形成机制、资源量的计算以及赋存区钻探前各种资料的准备仍需要做大量研究和开拓性工作。相信在已取得的南海西沙海槽、东海等实际调查资料的基础上 ,作为21世纪潜在新能源的天然气水合物研究工作会更加深入 ,在理论和实践上也会有所突破和创新 ,谨以此作为本专辑编辑之说明 ,并以“天然气水合物几个值得考虑的问题”为序。     

冰中之火

笼形水合物（Clathrate hydrates）是以水为基础的晶体,外型看起来像冰。水分子的氢键间构成了“笼形”结构,非极性的分子（通常为气体分子）被“困”在其中。换言之,笼形水合物是一种“笼形”混合物——此混合物中的“主人”是水分子，“客人”通常是气体分子。如果没有被困的气体分子的支持，外部的“笼形”结构就会崩塌，变成普通的冰或是液态水。     

天然气水合物的开发试验有如星星之火——第6届国际天然气水合物会议

1会议概况 2008年7月610日,第6届国际天然气水合物大会在加拿大温哥华举行。参会人员共计526人,其中亚洲参会人员占38％,欧洲参会人员占25％,美洲参会人员占37％。本次大会共提交论文417篇,主题发言2篇,分别由加拿大地调局DallimoreS和美国地调局ColleztT所作,题目分别是“2007年Mallik天然气水合物开发情况介绍”和“印度天然气水合物国家计划成果介绍”。     

海洋天然气水合物开采方法及产量分析

海洋天然气水合物的巨大储量刺激了世界各国能源部门努力研究如何从天然气水合物储层生产天然气。根据水合物形成的条件,只有当水合物处在其相平衡条件以外,水合物才能分解。因此,水合物的开采方法只能为热熔法、抑制剂刺激法、减压法和地面分解法。为了对天然气水合物储层中气体的生产有个定量的评估,本文以水合物开采井为例,运用数学方法推导了水合物井中气体的产生量。结果表明,在天然气水合物储层中,天然气释放量是井内水合物分解温度、压力及水合物层气体渗透性的敏感函数。该函数可以用于天然气水合物井气体开采量的计算及对水合物储层可开采性评价。     

气体水合物的地球物理识别方法

作为固态分布于岩石孔隙和裂缝之间的气体水合物,因其“胶结”作用而使岩石变得很致密,因此在水平和垂直地震剖面上、测井曲线上、钻井取心和旁侧声纳上以及海底滑坡区等均有反应。我们可以运用这些技术对气体水合物加以识别。     

气体水合物基础特性研究进展

气体水合物的结构类型、热力学与动力学、界面现象与表面形貌特征等基础特性是水合物研究的重要基础,也是水合物学科发展的基石。此外,水合物在沉积物中的微观赋存形态及其对渗流的影响也是水合物的基础特性之一,是水合物储层研究的热点。笔者主要基于近3年来的文献资料,对气体水合物的结构类型、热力学与动力学、界面现象、微观赋存形态及其对渗流的影响这4个方面的研究进行了梳理与归纳,追踪学科研究前沿,较为全面地阐述了国内外气体水合物相关研究的最新进展,也提出了气体水合物基础特性研究下一步的方向与趋势,以期为多尺度、多维度研究气体水合物的基础理论与科学问题提供借鉴。     

天然气水合物新开采方法研究进展

以第六届水合物大会（ICGH-6）资料为基础,重点介绍了“气体提升法”开采甲烷水合物的实验研究,从体系上升管道中两相流体关系、水合物分解速度、提升管道入口参数3方面对该方法经济性、可行性进行了分析。综述了CO2置换法的研究进展,介绍了将核磁共振成像技术引入该方法中所取得的成果。     

天然气水合物:21世纪的资源?

估计世界上水合物聚集体中的气体含量大大超过了已知常规气储量体积 ,但是气体水合物在世界能源需求中起什么作用将最终取决于充足气体水合物资源的利用率和开发它们的费用。然而 ,关于世界气体水合物资源仍存在着大量的不确定性和反对意见。气体水合物存在于永冻区和外部大陆边缘海底温压条件下的沉积物矿床中。综合北极区气体水合物研究资料 ,表明永冻区气体水合物可能存在于地下深度约１３０～２０００ｍ范围内。气体水合物在近海大陆边缘的存在主要由异常地震反射即似海底反射层（ＢＳＲ）来指示 ,ＢＳＲ在海底深１００～１１００ｍ处。…     

天然气水合物研究进展国际会议在日本横滨召开

20 0 2年 5月 19— 2 3日 ,天然气水合物研究进展国际会议在日本横滨召开。这是自 1993年美国新帕尔茨、1996年法国图卢兹、1999年美国盐湖城以来召开的第 4次有关天然气水合物的国际会议 (ICGH— 4 )。本次会议是在亚洲召开的首次天然气水合物国际学术会议 ,也是日本作为东道主主持召开的有关能源—资源勘探研究的首次会议。与会代表来自 19个国家 ,会议共收到学术论文2 0 5篇 ,30 0多位学者参加了以下 8个专题会议的学术讨论 :1勘探、资源与环境 ;2热力学 ;3动力学 ;4构造研究 ;5物理性质 ;6多相结构和热团块传输 ;7管道中水合物形成及…     

祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究

祁连山冻土区天然气水合物气体组成复杂,储层裂隙发育,研究其形成过程对准确理解该区域天然气水合物的形成机制具有重要意义.基于祁连山冻土区水合物的气体组成配置了多组分气体,并对其在纯水、水合物矿区水及冻土岩芯介质体系中的水合过程进行了实验观测,获得了不同条件下多组分气体水合物的诱导时间及聚集形态特征,探讨了不同反应介质(水...     

墨西哥湾陆坡的喷出气体及气体水合物：气体水合物分解所产生的影响

气体水合物是象冰一样的结晶物质，烃类和非烃类气体赋存于水分子晶格内。分布于墨西哥湾和其它海盆中的Ｉ型构造的气体水合物通常是细菌作用成因的甲烷水合物，贫13C、Ⅱ型和 H型气体水合物在墨西哥湾水深约540 m处共存。Ⅱ型气体水合物主要成分一般是C1-C4碳氢化合物（甲烷－异丁烷），而Ｈ型则主要由C1-C5碳氢化合物组成（甲烷－异戊烷）。与简单的细菌成因的甲烷水合物相比，由于热成因的气体水合物是由不同性质的碳氢化合物分子共存于晶体格子中，故保存了更为复杂的成因和稳定性信息。温度、压力及形成气体水合物的气体组成是决定…     

水合物监视装置—观测墨西哥湾北部水体与含气体水合物海底沉积物之间的相互作用

一个旨在墨西哥湾北部大陆斜坡监视气体水合物“露头”的计划已经开始实施，在特定的一段时间内，利用放置在海底的一个“多感器”监测站进行工作。这个传感器集地震、声学、电磁学和光学于一体，资料在现场数字化后通过光纤电缆传送到海上的平台，然后通过卫星传送到岸上的设备。最初的气体水合物露头地震检测技术始于1998年6月，是密西西比峡谷调查航次的一部分，在密西西比峡谷的海底或海底下已经知道有气体水合物出现。早期进一步的工作在1999－2000年财政年度进行，包括穿过可能有水合物出现站位的高分辨率地震剖面（位于Viosca海丘区），以及利用三组分地震检波器（由地震计、加速计及一种垂直排放的水听器组成）所作的检测工作。     

美国东南部大陆边缘气体水合物的地震特征

气体水合物在低温、高压情况下相对稳定,因此,在海底以下几百米以内浅部的沉积物存在大量的气体水合物。根据强振幅的ＢＳＲ,基本上已主宰了气体水合物的存在,并可编制相关图件。结ＢＳＲ仅仅表明在稳定的气体水合物底界存在声波差异。其它因素,诸如在可能存在ＢＳＲ沉积物反射特征中出现的振 空白和变化,虽未作详细调查,但它们也与水合物密切相关。并很可能显露出有关水合物胶结的沉积物性质和水合物含量的更多信息。根据反     

钻孔岩心游离气对天然气水合物成因的指示意义

中国是世界上少数几个同时在海域和陆域冻土区取得天然气水合物找矿突破的国家,这为我国天然气水合物成矿气源研究提供了良好的研究条件。本文通过对南海神狐海域及祁连山冻土区不同层位、不同赋存状态的水合物气体数据进行分析,研究了各层位烃类气体的地球化学特征,并探讨其成因。研究结果表明,海域和陆域钻孔岩心游离气与水合物气具有基本一致的气体组分特征和同位素特征,表明气体成因类型相同。同一钻孔中,气体随埋深不同表现出不同的气体组分特征,甲烷碳同位素显示负偏,均表明气体存在垂向运移。岩心游离气对水合物成因类型判识具有指示意义,可作为判识水合物或潜在水合物成因类型的一种有效方法。     

墨西哥湾和Blake洋脊气体水合物区的经济地质状况

墨西哥湾和 Blake洋脊气体水合物区储藏有近似相同体积水合化的碳氢气体化合物 (在标准温压条件下它们分别是 ( 1 0～ 1 3 .7)× 1 0 18m3和 3 0× 1 0 18m3。气体水合物在两地的储集成因是不同的。在墨西哥湾 ,气体水合物主要储藏在厚厚的、构造集中的稳定盖层内 ,这样大量的烃类气体就可以从海底深部的油气层中运移到气体水合物稳定带。在 Blake洋脊内 ,气体水合物是分散的 ,它们是在细菌成因甲烷生成处形成的 ,而在该处从底部运移上来的甲烷数量很少。诸如气体水合物易于赋存的浅海底地层和在裂隙中气体水合物的高赋集率等有利地质因素…     

印度调查开发天然气水合物“九五”计划简介：1996—2000年

随着印度天然气需求量与供应量“入不敷出”的不断扩大,在以ＬＮＧ形式进口天然气的价格相对较昂贵的情况下,就需要加速勘探开发天然气替代资源———气体水合物的步伐。近年来,由ＯＮＧＣ、ＤＧＨ、ＧＡＩＬ、ＮＧＲＩ和ＮＩＯ等机构的初步调查研究表明,印度东、西近海域存在着气体水合物的地震模拟反射层（ＢＳＲ）的证据。印度研究机构认为,开展调查勘探活动,并最终进行商业性开采气体水合物该是时候了。为此,印度政府组织了一个由ＧＡＩＬ的ＳｈｒｉＩ．Ｌ．Ｂｕｄｈｉｒａｊａ（技术顾问）、ＯＮＧＣ的ＫｕｌｄｅｅｐＣｈａｎｄ…