天然氣水合物——小身材蘊藏大能量

導(dǎo)入語：

在2017年11月16日，國土資源部宣布天然氣水合物新礦種獲得國務(wù)院批準，成為我國第173個礦種。說起天然氣水合物，可能大家既熟悉又陌生。一個振奮人心的消息是我國海域天然氣水合物的首次試采，就創(chuàng)造了產(chǎn)氣時長和總量的世界紀錄。今天就請大家跟隨小Y的腳步，一起看一看水合物的小小身軀下如何蘊藏著巨大的能量！

什么是天然氣水合物？

天然氣水合物指在低溫高壓條件下，甲烷分子封閉在水分子晶格中，呈現(xiàn)為固態(tài)的結(jié)晶化合物，俗稱“可燃冰”。

天然氣水合物是什么結(jié)構(gòu)？

天然氣水合物儲存在哪里？

自然界中的天然氣水合物主要分布于北極周圍地區(qū)的永久凍土帶以及淺海大陸架沉積物中。蘊藏于海底的天然氣水合物資源比估算的常規(guī)天然氣儲量多數(shù)百倍，美國地質(zhì)調(diào)查局估計全世界天然氣水合物的甲烷量達到20000萬億立方米。

與其它化石能源比較

據(jù)美國能源部估計，僅美國就擁有2830~8490萬億立方米。世界天然氣水合物資源中若只有1~2%是經(jīng)濟可采儲量，也構(gòu)成一種巨大的能源資源。

天然氣水合物形成條件是什么？

天然氣水合物的形成需具備四個基本條件：

① 低溫，一般溫度低于10℃；

② 高壓，壓力大于10MPa；

③ 天然氣來源，包括深層熱解氣和淺層微生物成因的生物氣；

④ 有利的儲集空間

天然氣水合物開采方式有哪些？

天然氣水合物開采可以分為注熱法、減壓法、注劑法以及CO2置換法等

熱注法

注熱法：壓力一定條件下，注入熱水，系統(tǒng)溫度增加，直到分解溫度。這種方法非常昂貴，且要求向下注熱和向上采氣同步進行。

減壓法

減壓法：這種方法通過降低嵌入或相鄰水合物層的氣層壓力完成的。

注劑法

注劑法：通過注入甲醇等來改變溫—壓平衡，使氣體水合物在原地的溫—壓條件下不再穩(wěn)定而分解。

開采天然氣水合物會引起哪些災(zāi)害？

天然氣水合物帶的底部固結(jié)程度降低，并且氣體釋放形成超壓，由于重力負載或地震擾動引起脆弱帶的崩塌以及海底滑坡。

具體來說，開采天然氣水合物可能引起這四種地質(zhì)災(zāi)害：

　　堵塞管道：影響管道油氣運輸

　　海底滑坡：海嘯，影響海底電纜、工程安全

　　全球暖化：溫室氣體，甲烷－二氧化碳

　　生物滅絕：恐龍、生物滅絕事件

盡管天然氣水合物使用前景廣闊，但同時也存在風險。據(jù)估算，全球海底甲烷總量大約是地球大氣中甲烷總量的 3000 倍，如果開采不慎導(dǎo)致甲烷氣體的大量泄漏，將可能引發(fā)強烈的溫室效應(yīng)。如何安全、經(jīng)濟地開采天然氣水合物，并且從中分離出甲烷氣體，依然是目前各國的核心難題。

對于水合物室內(nèi)合成實驗是近幾年非常熱門，投入很大的一個方向，關(guān)鍵在于如何準確檢測水合物形成的量與分布位置，而這一點恰好是低場核磁這把利劍的強勢所在。然而在甲烷水合物的研究上，甲烷與水均有氫信號，同時溫度壓力的變化不僅對水合物合成有顯著影響，也會影響核磁信號的檢測。因此未來在這一領(lǐng)域還需要投入更多的人力物力，不斷攻克難關(guān)。