|
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查和研究現狀。
1 什么是天然氣水合物
天然氣水合物又稱固態甲烷，它是由天然氣與水所組成，呈固體狀態，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"。天然氣水合物的結晶格架主要由水分子構成，在不同的低溫高壓條件下，水分子結晶形成不同類型多面體的籠形結構。其分子式為MnH2O加表示甲烷等氣體，n為水分子數）。天然氣水會物的結構類型有：I、11和H型。I型為立方晶體結構、Ⅱ型為菱型晶體結構、H型為六方晶體結構。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）結合形成一種外觀似水的白色結晶固體，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查、研究現狀
隨著世界上石油、天然氣資源的日漸耗盡，各國的科學家正在致力于尋找新的接替能源。天然氣水合物被稱為ZI世紀具有商業開發前景的戰略資源，正受到各國科學家和各國政府的重視。
自60年代開始，俄、美、巴德、英、加等許多發達國家，甚至一些發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查，并發現有工業意義的礦體。即使近期經濟比較困難，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了17年。
美國科學家早在1934年首次在輸氣管道中發現了天然氣水合物，它堵塞了管道，影響了氣體的輸送而開始了對水合物結構及形成條件的研究。隨后美、加在加拉斯加北坡、馬更些三角洲凍土帶相繼發現了大規模的水合物礦藏。70年代初英國地調所科學家在美國東海岸大陸邊緣所進行的地震探測中發現了"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。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術討論會"。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，肯定其具有商業開發的價值。同時指出天然氣水會物礦層之下的游離氣也具有經濟意義。以甲烷碳量計算，初步估計該地區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上，美國地質學會主席莫爾斯于1996年把天然氣水合物的發現作為當今六大成就之一。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展的戰略能源列入國家級長遠計劃，要求能源部和美國地質調查局等有磁部門組織實施，其內容包括資源詳查、生產技術、全球氣候變化、安全及海底穩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，20年將投入商業性開發。
亞洲東北亞海域是天然氣水合物又一重要富集區。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異常廣布的重要發現。美國能源部的Krason在1992年日本東京召開的第29屆國際地質大會上表明在日本周緣海域共發現9處的BSR分布區。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。由于美國能源部發表了上述評估數據，加之日本油氣能源短缺，它引起了日本通產省、科技界及企業界的高度重視。1995年日本通產省資源能源廳石油公司（JNOC）聯合10家石油天然氣私營企業制定了1995-l999年宏偉的"甲烷天然氣水合物研究及開發推進初步計劃"，投資6400萬美元。通過對日本周邊海域，特別是南海海槽、日本海東北部的鄂霍茨克海的靶區調查，發現南海海槽水合物位于水深850―1150m離岸較近，易于開發。水會物賦存一砂巖和火山沉積物中，其也隙度為35％，水合物充填率達85％，初步評價，日本南海海槽的天然氣水合物甲烷資源量為7.4×l012m3，可滿足日本100年的能源消耗。
德國從80年代后期還曾利用"太陽號"調查船與其他國家合作，先后對東太平洋俄勒岡海域的卡斯凱迪亞增生楔，以及西南太平洋和白令海域進行了水合物的調整。在南沙海槽、蘇拉威西海、白令海等地都發現了與水合物有關的地震標志，并獲取了水合物樣品。
印度在1995年全國地質地球物理年會上統一了認識，認為天然氣水含物已成為現今地質工作的主題。在印度科學和工業委員會的領導下制定了"全國天然氣水合物研究計劃"，投資5600萬美元。迄今為止，印度已在其東西地區發現了多處地球物理異常，顯示出良好的找礦前景。
韓國資源研究所和海洋開發研究所于1997年開始在其東南部近海郁龍盆地進行水含物調查，相繼發現了略受變形的BSR、振幅空白帶、淺氣層、麻炕、海底滑坡、菱錳結核等一系列與水會物相關的標志。新西蘭在北島東岸近海水深1-3Km，發現面積大于4×104km2的BSR分布區。
澳大利亞近年在其東部豪勛爵海底高原發現BSR分布面積達8×104km2。
巴基斯坦在阿曼灣開展了水會物調查，也取得了進展。
|