天然气水合物幻灯片.ppt
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1、天然气水合物第1页,共44页,编辑于2022年,星期五“可燃冰可燃冰”:天然气水合物:天然气水合物“Flaming ice”:natural gas hydrate第2页,共44页,编辑于2022年,星期五天然气水合物天然气水合物Natural Gas Hydrate它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、盐度、pH 值等)下由值等)下由水水和和天然气天然气组成的类冰的、非化学组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物(计量的、笼形结晶化合物(Clathrate)一种一种固态结晶物固态结晶物外观象雪或松散的冰外观象雪或松散的冰遇
2、火即可燃烧,遇火即可燃烧,故又称故又称“可燃冰可燃冰”。比水轻,而重于烃类液体,比水轻,而重于烃类液体,密度一般在密度一般在0.8-1.0 g/cm3之间,之间,除热膨胀和热传导性质外,光谱性质、力学性质等同除热膨胀和热传导性质外,光谱性质、力学性质等同冰冰相相似似第3页,共44页,编辑于2022年,星期五天然气水合物天然气水合物Natural Gas Hydrate它可用它可用 MnH2O来表示来表示M代表水合物中的气体分子,代表水合物中的气体分子,n为水合指数(也为水合指数(也就是水分子数)就是水分子数)。组成天然气的成分如组成天然气的成分如 CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物
3、等同系物以及以及CO2、N2、H2S 等可形等可形成单种或多种天然气水合物。成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷形成天然气水合物的主要气体为甲烷对甲烷分子含量超过对甲烷分子含量超过 99 的天然气水合物通常的天然气水合物通常称为称为甲烷水合物(甲烷水合物(Methane Hydrate)。第4页,共44页,编辑于2022年,星期五气体水合物气体水合物水水-水:氢键水:氢键(hydrogen bond)水分子水分子“笼子笼子(cavity)”气体分子:气体分子:CH4,C2H4,C2H6,C3H8,Ne,Ar,Kr,Xe,N2,H2S,CO2,第5页,共44页,编辑于202
4、2年,星期五气体水合物的类型气体水合物的类型晶体类型晶体类型水分子数水分子数晶穴种类晶穴种类晶穴数晶穴数晶穴结构晶穴结构I型型46小小大大2651251262II型型136小小大大16851251264H型型34小小中中大大32151243566351268第6页,共44页,编辑于2022年,星期五气体水合物的储气性质气体水合物的储气性质储气能力:储气能力:110 kg甲烷甲烷/m3水合物水合物1 m3水合物水合物0.8 m3水水164 m3天然气天然气第7页,共44页,编辑于2022年,星期五第8页,共44页,编辑于2022年,星期五第9页,共44页,编辑于2022年,星期五天然气天然气水合
5、物的水合物的发现发现1810:1810:发现气体水合现象发现气体水合现象1930-19401930-1940:天然气的管线中常有甲烷气水包天然气的管线中常有甲烷气水包合物的结晶阻碍传输合物的结晶阻碍传输19641964:西伯利亚冻原区首次发现自然的甲烷气西伯利亚冻原区首次发现自然的甲烷气水包合物水包合物19771977:大西洋的震测探勘也发现深海的富含甲大西洋的震测探勘也发现深海的富含甲烷气水包合物的岩层烷气水包合物的岩层 20002000之后:之后:致力于甲烷气水包合物的研究致力于甲烷气水包合物的研究第10页,共44页,编辑于2022年,星期五第11页,共44页,编辑于2022年,星期五第1
6、2页,共44页,编辑于2022年,星期五天然气水合物开采1.简介简介2.资源分布资源分布 3.开采方法开采方法4.技术应用现状技术应用现状第13页,共44页,编辑于2022年,星期五2.天然气水合物分布自然界中天然气水合物中的自然界中天然气水合物中的碳碳量量 1 1013吨吨相当于已探明所有相当于已探明所有化石能源化石能源碳量总和的碳量总和的2倍倍海洋沉积层内天然气水合物中甲烷的资源量为海洋沉积层内天然气水合物中甲烷的资源量为310157.61018m3可满足人类需要可满足人类需要1000多年多年天然气水合物资源状况天然气水合物资源状况未来的接替能源未来的接替能源第14页,共44页,编辑于20
7、22年,星期五天然气水合物资源状况天然气水合物资源状况第15页,共44页,编辑于2022年,星期五2.2.天然气水合物分布天然气水合物分布地球上地球上27%的陆地的陆地和和90%的海域的海域均具备天然气水合物生成的条件均具备天然气水合物生成的条件天然气水合物天然气水合物在广泛分布在大陆、岛屿的在广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带斜坡地带、活动和被动大陆边缘活动和被动大陆边缘的隆起区的隆起区、极地大陆架极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的以及海洋和一些内陆湖的深水环境深水环境永冻层水合物永冻层水合物海洋水合物海洋水合物水深大于水深大于100-250米(两极地区)和大于米(两极地区)和大于400-650米
8、(赤道地区)的深海海米(赤道地区)的深海海底以下数百米至底以下数百米至1000多米的沉积层内多米的沉积层内这里的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。这里的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。?第16页,共44页,编辑于2022年,星期五天然气水合物平衡相图天然气水合物平衡相图第17页,共44页,编辑于2022年,星期五第18页,共44页,编辑于2022年,星期五平均水深平均水深1818米米最深最深8585米米大陆架大陆架极低大陆极低大陆架架第19页,共44页,编辑于2022年,星期五我国的天然气水合物资源我国的天然气水合物资源天然气水合物存在的区域:南海西沙海槽南海西沙海槽
9、东沙陆坡东沙陆坡台湾西南陆坡台湾西南陆坡南沙海槽南沙海槽冲绳海槽等冲绳海槽等20072007年年5 5月月,我国在南海北部的首次采样成功,证实了我国南海,我国在南海北部的首次采样成功,证实了我国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源北部蕴藏丰富的天然气水合物资源继继美国、日本、印度美国、日本、印度之后第之后第4 4个通过国家级研发计划采到水合个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。物实物样品的国家。第20页,共44页,编辑于2022年,星期五第21页,共44页,编辑于2022年,星期五天然氣水合物的產地確認產出區 推論產出區Hydrate RidgeMackenzie DeltaMacken
10、zie DeltaNankai TroughNankai Trough台灣西南海域印度印度Messoyakah field墨西哥灣墨西哥灣BlakeBlake Ridge Ridge太平洋印度洋大西洋大西洋北極海北極海第22页,共44页,编辑于2022年,星期五天然气水合物开采1.简介简介2.资源分布资源分布 3.开采方法开采方法4.技术应用现状技术应用现状第23页,共44页,编辑于2022年,星期五3.天然气水合物开采方法第24页,共44页,编辑于2022年,星期五3.天然气水合物开采方法注热开采注热开采减压开采减压开采注化学试剂开采注化学试剂开采COCO2 2置换置换固体开采固体开采新型开
11、采方法新型开采方法传统开采方法传统开采方法第25页,共44页,编辑于2022年,星期五3.天然气水合物开采方法注热开采法注热开采法直接对天然气水合物层进行加直接对天然气水合物层进行加热热,使天然气水合物层的温度超过使天然气水合物层的温度超过其平衡温度其平衡温度,从而促使天然气水从而促使天然气水合物分解为水与天然气的开采合物分解为水与天然气的开采方法。方法。第26页,共44页,编辑于2022年,星期五3.天然气水合物开采方法注热开采法注热开采法这种方法发展很快,加热方式不断改进这种方法发展很快,加热方式不断改进直接注入热流体加热直接注入热流体加热火驱法加热火驱法加热井下电磁加热井下电磁加热微波加
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