1、15:4311 天然气概念天然气概念 q 广义广义：存在于自然界中：存在于自然界中的的一切天然的气体一切天然的气体。q 狭义狭义：可燃可燃烃类烃类气体气体，特别是以烃类为主的天特别是以烃类为主的天然气藏中的天然气。然气藏中的天然气。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气一、概述一、概述q 由于天然气形成过程的由于天然气形成过程的复杂性复杂性和气态物质的和气态物质的流动性流动性，在自然界遇到的可燃天然气是与其他气态物质的在自然界遇到的可燃天然气是与其他气态物质的混合混合物物，如自甲烷到烷烃类系列，二氧化碳、氮、硫化氢、，如自甲烷到烷烃类系列，二氧化碳、氮、硫化氢、以及气态汞和稀
2、有气体。以及气态汞和稀有气体。15:432 2 天然气分类天然气分类q依依存在相态存在相态：游离气、溶解气（溶于油和水：游离气、溶解气（溶于油和水中）、吸附气和固态水合物。中）、吸附气和固态水合物。q依与依与石油产出关系石油产出关系：伴生气和非伴生气。：伴生气和非伴生气。q依依分布特征分布特征：气顶气、气藏气、凝析气和煤：气顶气、气藏气、凝析气和煤层气等。层气等。q依依成因成因：生物气、生物：生物气、生物热催化过渡带气、热催化过渡带气、热解气、热裂解气和慢源气。热解气、热裂解气和慢源气。q依其依其母质类型母质类型：油型气和煤型气。：油型气和煤型气。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天
3、然气天然气15:433F生物气生物气q也称细菌气，指也称细菌气，指有机质有机质在在微微生物生物作用过程中所形成的气作用过程中所形成的气态物质。态物质。q在富含有机质沉积物的表层在富含有机质沉积物的表层可可形成甲烷形成甲烷，但大部分，但大部分逸散逸散到水体或大气中，只有在缺到水体或大气中，只有在缺氧、低氧、低SO24环境且具备圈环境且具备圈闭的条件下才能有大量的生闭的条件下才能有大量的生物气形成并聚集成气藏。物气形成并聚集成气藏。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:434F生物生物热催化过渡带热催化过渡带气气q指生物作用趋于结束，有机质进入大量形成指生物作用趋于结束，有
4、机质进入大量形成液态烃的演液态烃的演化阶段化阶段，由催化、脱羧和缩合作用等形成的气态物质。，由催化、脱羧和缩合作用等形成的气态物质。F热解气热解气q有机质在热力作用下所形成的气态物质。通常是指有机质在热力作用下所形成的气态物质。通常是指生油生油窗窗内所生成的烃类气体，其特点是重烃含量一般较高。内所生成的烃类气体，其特点是重烃含量一般较高。F高温裂解气高温裂解气q有机质在有机质在高成熟或过程高成熟或过程热阶段裂解生成的烃类热阶段裂解生成的烃类气体。它的重烃含量随有机质的成熟度增加而气体。它的重烃含量随有机质的成熟度增加而明显减少，最后变为以甲烷气为主的干气。明显减少，最后变为以甲烷气为主的干气。
5、第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:435F幔源气幔源气q自地球深部（上地幔）自地球深部（上地幔）无机成因天然气无机成因天然气。它们。它们是由地幢脱气作用所形成的天然气。是由地幢脱气作用所形成的天然气。F油型气油型气q是指是指生油母质生油母质（I、II型干酪根）在演化过程型干酪根）在演化过程中所生成的天然气，包括生油母质从低成熟到中所生成的天然气，包括生油母质从低成熟到过成熟阶段生成的天然气。过成熟阶段生成的天然气。F煤型气煤型气q是指是指腐殖型有机质腐殖型有机质（III型干酪根）在演化过型干酪根）在演化过程中所形成的天然气。程中所形成的天然气。第二章第二章 常规能源
6、常规能源第三节第三节 天然气天然气15:436F气顶气气顶气q与油共存于油气藏中呈与油共存于油气藏中呈游离态游离态产出的天然气。产出的天然气。从成因和分布上都从成因和分布上都与石油有着密切关系与石油有着密切关系。它的。它的基本持点是基本持点是重烃含量较高重烃含量较高，一般占天然气重量，一般占天然气重量的百分之几到百分之几十。的百分之几到百分之几十。F凝析气凝析气q在在较高温度、压力较高温度、压力下以气态形式存在于地层中，下以气态形式存在于地层中，而采出地面后，由于地表压力、温度较低逆凝而采出地面后，由于地表压力、温度较低逆凝结为结为液态烃液态烃的天然气。这种特殊的油气藏目前的天然气。这种特殊的
7、油气藏目前在浅层和深层都有发现。在浅层和深层都有发现。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:437F气藏气气藏气q指指单独聚集成藏单独聚集成藏的天然气。它可能存在于油的天然气。它可能存在于油田内，亦可分布于油田外。它的化学组分变田内，亦可分布于油田外。它的化学组分变化较大。化较大。F煤层气煤层气q指煤层中所合的指煤层中所合的吸附气和游离瓦斯吸附气和游离瓦斯。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:438F气体固态水合物气体固态水合物q气体水合物是一种特殊气体水合物是一种特殊类型的化学物质类型的化学物质包包含化合物。含化合物。q气体分子以物理方式封气
8、体分子以物理方式封闭在膨胀了的闭在膨胀了的水分子晶水分子晶格格内。内。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气q以以固体状态固体状态存在，必须在存在，必须在高压低温高压低温条件下才能条件下才能形成，这就使气体水合物的分布只能局限在形成，这就使气体水合物的分布只能局限在深深海洋底海洋底沉积物中和有巨厚沉积物中和有巨厚永久冻土层永久冻土层的地区。的地区。15:43915:43103 天然气的形成天然气的形成q天然气的成因是指形成天然气的地质地球化天然气的成因是指形成天然气的地质地球化学历程。学历程。q在自然界，生成气体的过程十分普遍，许多在自然界，生成气体的过程十分普遍，许多地质演
9、化都伴有气态物质的产出。这里只简单地质演化都伴有气态物质的产出。这里只简单介绍介绍烃类气体的成因烃类气体的成因。q烃类气体包括烃类气体包括甲烷及其同系物甲烷及其同系物。甲烷是烃类。甲烷是烃类气体来源最广泛的气体。有机质经历生物化学气体来源最广泛的气体。有机质经历生物化学作用、热催化作用和无机物之间的反应合成都作用、热催化作用和无机物之间的反应合成都可形成甲烷。可形成甲烷。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4311q甲烷的来源甲烷的来源8甲烷存在于许多不同的甲烷存在于许多不同的环境环境，如沼泽、封闭湖和，如沼泽、封闭湖和煤矿等。煤矿等。8海水海水中也存在中也存在溶解甲
10、烷溶解甲烷，甚至牛、羊等动物消化，甚至牛、羊等动物消化系统中也存在甲烷。系统中也存在甲烷。8现代沉积物中由于现代沉积物中由于细菌作用细菌作用可以可以产生和消耗甲烷产生和消耗甲烷，较深部位由于成岩作用的矿物岩石催化作用，有较深部位由于成岩作用的矿物岩石催化作用，有机质缩聚作用均可形成甲烷。机质缩聚作用均可形成甲烷。8现代和现代和古代沉积古代沉积以及在地球深部岩石中都可能存以及在地球深部岩石中都可能存在甲烷。在甲烷。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:43128 地壳地壳较深部位较深部位，有机质受温度作用形成甲烷。，有机质受温度作用形成甲烷。8 在地壳在地壳更深剖面更深剖
11、面中，发现甲烷包含在变质岩的液中，发现甲烷包含在变质岩的液体包裹体中。体包裹体中。8 在金刚石中发现甲烷包裹体，而金刚石主要是来在金刚石中发现甲烷包裹体，而金刚石主要是来自地下自地下100390 km以下以下金伯利岩金伯利岩体中的产物。体中的产物。8 同时地震活动和火山喷发常伴有一定的甲烷析出。同时地震活动和火山喷发常伴有一定的甲烷析出。q纵观所有甲烷的形成和存在形式，甲烷基本上有纵观所有甲烷的形成和存在形式，甲烷基本上有两个来源，即两个来源，即有机来源和无机来源有机来源和无机来源，每种来源中，每种来源中其形成的条件有所差别。其形成的条件有所差别。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天
12、然气天然气15:43134 天然气的特性天然气的特性q天然气中主要的天然气中主要的有害杂质有害杂质是是CO2、H2O、H2S和其他含硫化合物。因此，天然气在使用前和其他含硫化合物。因此，天然气在使用前也需也需净化净化，即脱硫、脱水、脱二氧化碳、脱，即脱硫、脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。杂质等。q从天然气中从天然气中脱除脱除H2S和和CO2一般采用醇胺类一般采用醇胺类溶溶剂剂。脱水则采用二甘醇、三甘醇、四甘醇等，。脱水则采用二甘醇、三甘醇、四甘醇等，三甘醇用得最多；也可采用多孔性的吸附剂，三甘醇用得最多；也可采用多孔性的吸附剂，如活性氧化铝、硅胶、分子筛等。如活性氧化铝、硅胶、分子筛等。第二章第二
13、章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:43145 天然气资源天然气资源q世界上天然气资源丰富，据预测，世界常规世界上天然气资源丰富，据预测，世界常规天然气总资源量达天然气总资源量达400-600万亿万亿m3，此外还，此外还有大量非常规天然气资源。有大量非常规天然气资源。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4315q世界天然气资源分布也很不均匀，主要集中在中世界天然气资源分布也很不均匀，主要集中在中东、俄罗斯和东欧，三者之和约占世界天然气总东、俄罗斯和东欧，三者之和约占世界天然气总储量的储量的70%。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气
14、15:4316q世界天然气的发展世界天然气的发展前前景是诱人景是诱人的。预计到的。预计到2010年，剩余探明可年，剩余探明可采 储 量 天 然 气 将 为采 储 量 天 然 气 将 为165.8万亿万亿m3；以热量；以热量计算，计算，天然气天然气储量已储量已超过石油储量超过石油储量。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气q2015年世界天然气的产量将超过石油。年世界天然气的产量将超过石油。q2020年能源结构中天然气将占年能源结构中天然气将占29-30%，石油，石油27%、煤、煤24%、核电、核电8%、其他能源、其他能源4%。15:4317q我国我国天然气资源丰富，天然气资源
15、丰富，据据2000年资料，全国天年资料，全国天然气地质资源量为然气地质资源量为47.23万亿万亿 m3，其中可采资源，其中可采资源量为量为9.3万亿万亿 m3。q至至1998年全国探明气田年全国探明气田气储量为气储量为19430.28亿亿m3；伴生气储量伴生气储量9955.33亿亿m3。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气 2004年年12月月1日，西气东输工日，西气东输工程主力气源塔里木程主力气源塔里木克拉克拉气气田建成投产。田建成投产。15:431815:4319气田名称气田名称探明储量探明储量/亿亿m3 可采储量可采储量/亿亿m3 长庆气田长庆气田6230.62409
16、1.69内蒙古苏里格气内蒙古苏里格气田田5336.523330.68新疆克拉新疆克拉2气气田田2840.292290陕西大牛地气田陕西大牛地气田 2615.711183.86四川普光气田四川普光气田25111883.04q我国五大气田及其探明储量我国五大气田及其探明储量15:4320继南堡油田和普光气田之后，中石油又传出捷报，在继南堡油田和普光气田之后，中石油又传出捷报，在四川四川发现一发现一大型天然气田，预估储量高达大型天然气田，预估储量高达7000亿亿m3。中石油内部人士表示，。中石油内部人士表示，这个气田名为这个气田名为龙岗气田龙岗气田，是中国目前已知的，是中国目前已知的最大天然气田最大
17、天然气田。15:432115:43226 天然气的利用天然气的利用F天然气发电天然气发电q排放排放SO2仅是煤电厂的仅是煤电厂的1，废水排放量为，废水排放量为2/3。q热效率高热效率高，目前可达，目前可达56%。q占地小，定员少，占地小，定员少，投资投资仅是燃煤带脱硫装置电仅是燃煤带脱硫装置电厂的厂的1/2。q热电联产热电联产是一种有效利用能源发电，同时又能是一种有效利用能源发电，同时又能利用余热利用余热的技术。的技术。q热电联产热电联产CO2排放量排放量较低，是较好的燃料应用较低，是较好的燃料应用和和最便宜最便宜的能源转换系统。的能源转换系统。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然
18、气天然气15:4323天然气发电机组天然气发电机组15:4324 2006年年12月月18日，黑龙江省内规模最大的热电联产项目日，黑龙江省内规模最大的热电联产项目哈尔哈尔滨热电有限责任公司滨热电有限责任公司2台台300MW供热扩建工程实现年内双机投产供热扩建工程实现年内双机投产15:4325F民用及商业燃料民用及商业燃料q我国城市污染类型主要是我国城市污染类型主要是煤烟型煤烟型，近百个城市，近百个城市发生发生酸雨酸雨，世界，世界10大污染城市我国占大污染城市我国占8个。我个。我国应对城市国应对城市民用与商业用民用与商业用能源结构进行全面根能源结构进行全面根本调整，本调整，扩大天然气利用扩大天然
19、气利用完全可行。完全可行。q近几年，大城市开始建立专用近几年，大城市开始建立专用天然气加气站天然气加气站，天然气用作天然气用作汽车燃料汽车燃料，取代汽油取代汽油。从减少汽车。从减少汽车尾气污染方面效果显著，但从尾气污染方面效果显著，但从费用和方便程度费用和方便程度方面还无法与汽油竞争方面还无法与汽油竞争(费用方面目前可以费用方面目前可以)。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:432615:4327淄博淄博LNG气化站全景气化站全景15:4328F化肥及化工原料化肥及化工原料q我国我国化工用天然气化工用天然气占占50.8%，其中，其中化肥生产化肥生产是是重要用户。我国现
20、有多个重要用户。我国现有多个年产年产30万万t合成氨合成氨的的化肥厂，其中天然气为原料的占化肥厂，其中天然气为原料的占20%。q与大多煤基合成氨厂相比，天然气基合成氨厂与大多煤基合成氨厂相比，天然气基合成氨厂具有具有占地小占地小、人员少、环保水平高、投资少、人员少、环保水平高、投资少、标准化、超大型标准化、超大型的特点。的特点。q天然气还可天然气还可生产氢气、乙烯、卤代烷生产氢气、乙烯、卤代烷、二硫化、二硫化碳、炭黑等碳、炭黑等原料原料，以及，以及甲醛、聚乙烯甲醛、聚乙烯、聚氯乙、聚氯乙烯、醋酸、醋酸乙烯、聚乙烯醇等烯、醋酸、醋酸乙烯、聚乙烯醇等下游产品下游产品。第二章第二章 常规能源常规能源
21、第三节第三节 天然气天然气15:432915:433015:4331海南天然气化工厂海南天然气化工厂30万万t/a合成氨，合成氨，52万万t/a尿素装置（尿素装置（1996）15:4332F一般工业一般工业q天然气造成的污染大体为石油的天然气造成的污染大体为石油的1/40，煤炭，煤炭的的1/800。从防治环境污染及气候变暖角度看，。从防治环境污染及气候变暖角度看，应在工业部门应在工业部门扩大使用天然气扩大使用天然气。q天然气作为天然气作为优质工业燃料优质工业燃料，既能，既能代替油代替油，又，又可全面可全面取代煤炭取代煤炭。q工业用天然气涉及军工、有色冶金、黑色冶工业用天然气涉及军工、有色冶金、
22、黑色冶金、机械、汽车、建材、电子、医药、橡胶、金、机械、汽车、建材、电子、医药、橡胶、塑料、家用电器、食品等塑料、家用电器、食品等30多个工业。多个工业。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4333q液化天然气液化天然气：（：（LNG，简称液化气）是属于未来，简称液化气）是属于未来的一种的一种特殊清洁燃料特殊清洁燃料，也是为便于运输和保存，也是为便于运输和保存，在冷凝或加压条件下经在冷凝或加压条件下经液化形成的天然气液化形成的天然气。q液化气主要由液化气主要由甲烷甲烷（CH4）组成，占）组成，占90%以上。以上。其它成份为其它成份为乙烷和丙烷乙烷和丙烷。具有比其他常规
23、燃料能。具有比其他常规燃料能源更优越的性质。源更优越的性质。q世界上使用液化气的地方越来越多，随着世界天世界上使用液化气的地方越来越多，随着世界天然气需求的增长，必然促进液化气市场的繁荣。然气需求的增长，必然促进液化气市场的繁荣。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气二、液化天然气二、液化天然气15:4334液化气压缩机液化气压缩机LNG汽车加油汽车加油15:43351 世界液化气使用现状世界液化气使用现状q液化气在液化气在美国美国和世界和世界许多国家许多国家的燃料能源结的燃料能源结构中，开始显现出其越来越重要的作用。构中，开始显现出其越来越重要的作用。8液化气在世界天然气需
24、求中比例大约液化气在世界天然气需求中比例大约6%左右，左右，8在国际天然气贸易构成中的比例占在国际天然气贸易构成中的比例占1/4，还在继续，还在继续稳定增长。稳定增长。q美国有美国有4个个大型大型液化气接收站液化气接收站，每年接收液化，每年接收液化气达气达458亿亿m3（约合（约合394.6万万t）。美国在沿海）。美国在沿海地区还准备再建地区还准备再建l0个新的个新的液化天然气接收站。液化天然气接收站。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4336q世界世界大规模的液化气需求地大规模的液化气需求地还有日本、韩国、中还有日本、韩国、中国台湾、比利时、法国、西班牙和土耳其等
25、。国台湾、比利时、法国、西班牙和土耳其等。q在亚太地区，日本、韩国及中国台湾的在亚太地区，日本、韩国及中国台湾的液化天然液化天然气进口气进口量，大约占全球的量，大约占全球的67%。q日本日本是全球最大的液化气消费国。是全球最大的液化气消费国。2003年，日本年，日本进口液化气达进口液化气达798亿亿m3，占全球的，占全球的47%。q日本、韩国及中国台湾进口的液化气，主要用于日本、韩国及中国台湾进口的液化气，主要用于发电发电。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:43372 液化气使用的优越性液化气使用的优越性F热值高热值高。热值约热值约10000kcal/m3。F便于便
26、于储存储存与运输与运输。液化后体积缩小约为液化后体积缩小约为1/600，用，用大吨位冷冻船、汽车油罐运输。大吨位冷冻船、汽车油罐运输。F使用使用安全安全。不慎泄漏，易扩散至大气中不慎泄漏，易扩散至大气中。F经济经济上，使用液化气比使用普通天然气或油上，使用液化气比使用普通天然气或油品要品要优越优越得多。得多。不需不需修建长距离输气管道。修建长距离输气管道。F污染较小污染较小。已将已将S、CO2、水份等除去、水份等除去。F满足满足能源来源形式多元化能源来源形式多元化的要求。的要求。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4338q合理安全使用液化气，需合理安全使用液化气，需
27、要修建商业用要修建商业用液化气库液化气库，铺设到使用终端的铺设到使用终端的输气支输气支线线等设施。等设施。82002年以前，美国商业用年以前，美国商业用液化气库容积液化气库容积243亿亿m3（可（可容纳容纳209.3万万t液化气）。液化气）。q许多国家的政府和商家看许多国家的政府和商家看好液化气，加大力度发展。好液化气，加大力度发展。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气LNG地下储气地下储气罐罐15:43393 液化气使用的前景液化气使用的前景 q据英国分析部门（据英国分析部门（DouglasWest.wood Ltd.）预测，）预测，在在20052009年间，各国用于液化
28、气开发和使用项年间，各国用于液化气开发和使用项目的总投资，将可能达目的总投资，将可能达670亿美元亿美元。q到到2020年，年，亚洲亚洲液化气需求会增加到液化气需求会增加到1.84亿亿t/a。日。日本、韩国和台湾，液化气的本、韩国和台湾，液化气的需求需求将会将会继续增长继续增长。q 2005年年6月月6日，由英、荷壳牌公司（占日，由英、荷壳牌公司（占55%份额）份额）和日本和日本“米促伊米促伊”股份公司（占份额股份公司（占份额45%）向俄罗）向俄罗斯斯“萨哈林萨哈林2号号”项目投资组成的国际财团，与项目投资组成的国际财团，与日本日本最大的能源公司（托霍一盖斯）签署了从该项目再最大的能源公司（托
29、霍一盖斯）签署了从该项目再增加供应液化气增加供应液化气30万万 t/a的协议。的协议。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4340q天然气在天然气在我国我国能源结构中所占的比例仅占能源结构中所占的比例仅占2.1%，已探明的天然气储量和产量很少。主要已探明的天然气储量和产量很少。主要依靠进口依靠进口。q目前，我国只与目前，我国只与伊朗、澳大利亚伊朗、澳大利亚等少数国家签署等少数国家签署了了进口液化气进口液化气的协议。的协议。q俄罗斯俄罗斯是世界天然气储量最丰富的国家，在推进是世界天然气储量最丰富的国家，在推进我国与俄罗斯能源合作进程中，应关注中俄在液我国与俄罗斯能源合作
30、进程中，应关注中俄在液化气方面的合作。化气方面的合作。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4341q2004年年6月，国家发改委在月，国家发改委在我国能源中长期发我国能源中长期发展规划展规划的基础上，制定出了的基础上，制定出了关于我国液化天关于我国液化天然气然气进口方案进口方案的建议的建议。q建议建议提出，拟在广东、福建、山东、浙江、提出，拟在广东、福建、山东、浙江、上海、江苏、辽宁、河北、天津、广西等沿海地上海、江苏、辽宁、河北、天津、广西等沿海地区建设若干液化气区建设若干液化气接收终端和输气支线接收终端和输气支线，以形成，以形成液化气为主体的液化气为主体的沿海天然
31、气通道沿海天然气通道，并适时与全国，并适时与全国输气主管网相连。标志着我国进口液化气工作启输气主管网相连。标志着我国进口液化气工作启动。动。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4342中国未来中国未来20年天然气路线图的主貌年天然气路线图的主貌15:4343 2006年年5月月26日，首艘满载日，首艘满载6万万t液化天然气液化天然气的的“西北海鹰西北海鹰”号号巨轮，安全靠泊深圳大鹏湾巨轮，安全靠泊深圳大鹏湾秤头角秤头角LNG接收站码头接收站码头,“,“西北海鹰西北海鹰”从澳从澳大利亚开往大利亚开往广东广东LNG大鹏接收站大鹏接收站。依山傍海的依山傍海的广东广东LNG接
32、收站接收站上海上海LNG项目项目按年接收按年接收600万万t设计，设计，一期于一期于2008年年6月建成投产，可年接月建成投产，可年接收处理收处理300万万t LNG，年供应上海，年供应上海40亿亿m3天然气。天然气。15:43441 概述概述q天然气水合物天然气水合物（gas hydrate）是一种新发现的）是一种新发现的能源。它外形像冰，是一种能源。它外形像冰，是一种白色白色的团体的团体结晶物结晶物质质，有极强的燃烧能力，俗称，有极强的燃烧能力，俗称“可燃冰可燃冰”。q由由水分子和燃气分子水分子和燃气分子构成，外层是水分子构架，构成，外层是水分子构架，核心是燃气分子。燃气分子绝大多数是核心
33、是燃气分子。燃气分子绝大多数是甲烷甲烷，所以天然气水合物也称为所以天然气水合物也称为甲烷水合物甲烷水合物。q1810年实验室合成，年实验室合成，1930年代，前苏联首先年代，前苏联首先在自然界发现这种新的沉在自然界发现这种新的沉积物。积物。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气三、天然气水合物三、天然气水合物 15:434515:4346q根据理论计算，根据理论计算，1m3的天然气水合物可释放出的天然气水合物可释放出168 m3的甲烷和的甲烷和0.8 m3的水，是一种的水，是一种高能量密度高能量密度的能源。的能源。q天然气水合物只能存在于天然气水合物只能存在于低温高压低温高压
34、环境中，一环境中，一般要求温度低于般要求温度低于010，压力高于，压力高于10 MPa。q一旦温度升高或压力降低，甲烷就会逸出，天一旦温度升高或压力降低，甲烷就会逸出，天然气水合物便趋于然气水合物便趋于崩解崩解。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:43472 天然水合物分布天然水合物分布q海洋大陆架海洋大陆架是天然气水合物形成的最佳场所，是天然气水合物形成的最佳场所，海洋总面积的海洋总面积的90%具有形成天然气水合物的温具有形成天然气水合物的温压条件。压条件。q寒冷的永久冻土寒冷的永久冻土中也存在天然气水合物。中也存在天然气水合物。q通常天然气水合物可存在于海底之下通
35、常天然气水合物可存在于海底之下5001000 m的范围内，再往深处，由于地热升温，的范围内，再往深处，由于地热升温，其固体状态易遭破坏。其固体状态易遭破坏。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4348q天然气水合物天然气水合物资源丰富资源丰富，据估计，全球天然气水据估计，全球天然气水合物中甲烷的总量约为合物中甲烷的总量约为1.8l016 m3，其含碳总，其含碳总量为石油、天然气和煤量为石油、天然气和煤含碳总量的含碳总量的2倍，有专倍，有专家乐观地估计，当全球家乐观地估计，当全球化石能源枯竭殆尽，天化石能源枯竭殆尽，天然气水合物将成为新的然气水合物将成为新的替代能源。替
36、代能源。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气据估算天然气水合物中有机碳据估算天然气水合物中有机碳的总储量占地球上已知有机碳的总储量占地球上已知有机碳的一半以上的一半以上15:4349q世界天然气水合物分布世界天然气水合物分布8 海底海底：大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、：大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东岸外南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东岸外的布菜克海台等，西太平洋海域的白令海、的布菜克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、日本海、苏拉威西海和新西兰鄂霍茨克海、日本海、苏拉威西海和新西兰北部海域等。北部海域等。8 陆上陆上寒冷永冻土寒
37、冷永冻土：天然气水合物主要分布在：天然气水合物主要分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。8 我国我国：南海和东海的深水海底。：南海和东海的深水海底。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:435015:4351q2007年年6月月17日，我国在日，我国在南海北部南海北部成成功钻获的天功钻获的天然气水合物然气水合物实物样品实物样品“可燃冰可燃冰”在广州亮相。在广州亮相。15:43523 天然水合物研究现状天然水合物研究现状F国外研究现状国外研究现状q20世纪世纪60年代末，年代末，美国美国在深海钻探中发现了海底在深海钻探中发现了海
38、底气水气水合物实物合物实物，原原苏联苏联发现了世界上第一个气水合物矿发现了世界上第一个气水合物矿田田麦索亚哈气田麦索亚哈气田。q至至 90 年代中期，年代中期，美、俄、荷、德、加、日美、俄、荷、德、加、日等诸多国等诸多国家探测天然气水合物的目标和范围已覆盖了世界上几家探测天然气水合物的目标和范围已覆盖了世界上几乎所有乎所有大洋陆缘大洋陆缘的重要潜在远景地区，以及高纬度的重要潜在远景地区，以及高纬度极极地永冻土地带地永冻土地带和和南极大陆及陆缘区南极大陆及陆缘区等。等。q世界上已调查发现天然气水合物的矿点有世界上已调查发现天然气水合物的矿点有100多处。多处。第二章第二章 常规能源常规能源第三节
39、第三节 天然气天然气15:4353q美国美国：1968年在布莱克海脊实施了天然气水合物深海钻年在布莱克海脊实施了天然气水合物深海钻探，探，第一次第一次在海底获得了气水合物在海底获得了气水合物实物样品实物样品。q 1999年，美国政府制定了年，美国政府制定了“国家甲烷水合物多年研究和开国家甲烷水合物多年研究和开发项目计划发项目计划”，预期目标：预期目标：8建立天然气水合物矿床气体建立天然气水合物矿床气体资源评价体系资源评价体系；8发展发展商业生产技术商业生产技术；8了解和定量评价甲烷水合物在了解和定量评价甲烷水合物在全球碳循环全球碳循环中的作用及其中的作用及其与与全球气候变化全球气候变化的相关性
40、；的相关性；8解决水合物解决水合物工程技术工程技术和和海底稳定性海底稳定性问题。问题。q 目前，美国已经将天然气水合物的勘探与开发纳入其目前，美国已经将天然气水合物的勘探与开发纳入其国家国家发展计划发展计划。计划到。计划到 2015 年实现年实现商业性开采商业性开采。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4354q日本日本：后来居上的天然气水合物调查研究后来居上的天然气水合物调查研究。q 1974 年，日本地调所和通产省开始年，日本地调所和通产省开始地质与地球物理调查地质与地球物理调查。q 1994 年，日本通产省、地质调查局，加上年，日本通产省、地质调查局，加上 10
41、 家石油公司共家石油公司共同组织参加了同组织参加了“天然气水合物研究及开发推进初步计划天然气水合物研究及开发推进初步计划”，年投入年投入 3000 万美元万美元。q 到到2000年，年，日本在日本在南海海槽静冈县御前崎近海计算了天然南海海槽静冈县御前崎近海计算了天然气水合物储量，达气水合物储量，达 7.4 万亿万亿m3，相当于日本，相当于日本 140 年消耗的天年消耗的天然气总量。然气总量。q 日本计划日本计划 2009-2014 年，进行海上天然气水合物年，进行海上天然气水合物开发方法试开发方法试验验，确定开发方案。，确定开发方案。2015-2018 年，最终确定海上天然气水年，最终确定海上
42、天然气水合物合物商业开发计划商业开发计划。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4355q加拿大加拿大：天然气水合物调查研究新进展天然气水合物调查研究新进展 q 从从 1970 年代开始开展天然气水合物的先驱工作。年代开始开展天然气水合物的先驱工作。q 1992 年，成功在年，成功在北极地区北极地区实施的一口科学探索井中，采实施的一口科学探索井中，采集到集到第一块永久冻土第一块永久冻土中的中的天然气水合物天然气水合物。q 1993 年通过大洋钻探年通过大洋钻探 在海域发现天然气水合物。在海域发现天然气水合物。q 在太平洋胡安一德富卡洋中脊斜坡区，水合物评价储量在太平洋胡
43、安一德富卡洋中脊斜坡区，水合物评价储量1800亿亿t油当量。油当量。q 2003年年设立新的天然气水合物调查和开发项目，特别注设立新的天然气水合物调查和开发项目，特别注重天然气水合物开发的潜在利益，作为维持加拿大北部重天然气水合物开发的潜在利益，作为维持加拿大北部和海岸区经济发展的基础。和海岸区经济发展的基础。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4356q其它国家其它国家q 俄俄罗斯学者估计，俄罗斯远东和南部海海底水合物藏中罗斯学者估计，俄罗斯远东和南部海海底水合物藏中的可开采天然气达的可开采天然气达 1-5 万亿万亿 m 3。q 印度印度商界报商界报称称“印度近海天
44、然气水合物预计储量为印度近海天然气水合物预计储量为 1,894 万亿万亿m3，是印度现有天然气资源的，是印度现有天然气资源的 1,900 倍。倍。”q 2005年，韩国政府启动年，韩国政府启动“天然气水合物开发十年计划天然气水合物开发十年计划”，计划通过计划通过10年时间实现天然气水合物的商业性试开发。年时间实现天然气水合物的商业性试开发。q 欧盟拨出专款，研制天然气传感器和专用水合物取样工欧盟拨出专款，研制天然气传感器和专用水合物取样工具，在北大西洋开展天然气水合物调查，查清资源量。具，在北大西洋开展天然气水合物调查，查清资源量。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:
45、4357F我国研究现状我国研究现状q在在1980年代末开始年代末开始关注关注天然气水合物的研究。天然气水合物的研究。q1999年起，国土资源部中国地质调查局系统开展了大量年起，国土资源部中国地质调查局系统开展了大量调查研究调查研究工作。工作。q2002年年，正式启动，正式启动国家级国家级的天然气水合物的天然气水合物资源调查资源调查研究研究工作。工作。q2004年年5月，中国科学院广州天然气月，中国科学院广州天然气水合物研究中心水合物研究中心成成立，为系统地研究天然气水合物奠定了基础。立，为系统地研究天然气水合物奠定了基础。q2007年年5月，在南海北部月，在南海北部成功钻获天然气水合物成功钻获
46、天然气水合物。初步。初步预测，南海北部陆坡天然气水合物远景资源量可达预测，南海北部陆坡天然气水合物远景资源量可达上百上百亿亿t油当量油当量。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4358许志宏等许志宏等.一种海底天然气水合物的开采方法及装置一种海底天然气水合物的开采方法及装置15:43594 天然水合物的开发引发的环境问题天然水合物的开发引发的环境问题F影响影响气候变化气候变化q天然气水合物天然气水合物蕴藏量极大蕴藏量极大，甲烷的吞吐量也，甲烷的吞吐量也极大，是地圈浅部一个极大，是地圈浅部一个不稳定的碳库不稳定的碳库，是，是全全球碳循环球碳循环中的一个重要环节，在岩石圈
47、与水中的一个重要环节，在岩石圈与水圈、气圈的圈、气圈的碳交换碳交换中起重要作用。中起重要作用。q甲烷甲烷全球变暖潜力指数全球变暖潜力指数（GWP）按摩尔数）按摩尔数是是CO2的的3.7倍，按重量是倍，按重量是CO2的的10倍，是一倍，是一种重要的温室气体。种重要的温室气体。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气15:4360F潜在潜在地质灾害地质灾害因素因素q天然气水合物在自然界中天然气水合物在自然界中极不稳定极不稳定，温压条，温压条件的微小变化就会引起它的分解或生成。一件的微小变化就会引起它的分解或生成。一旦分解，会产生大量的气体，使旦分解，会产生大量的气体，使地层结构和地层结构和固结程度固结程度发生变化。发生变化。q地层压力一旦发生不均衡，很有可能在斜坡地层压力一旦发生不均衡，很有可能在斜坡部位造成部位造成滑塌构造滑塌构造，或引起局部的，或引起局部的地震地震，还，还有可能造成有可能造成海啸海啸，是海底，是海底电缆电缆的铺设和保养，的铺设和保养，海洋石油天然气海洋石油天然气钻探工程，钻探工程，海洋渔业海洋渔业的安全，的安全，以及未来海底跨海岛、跨大洋的以及未来海底跨海岛、跨大洋的海底隧道海底隧道的的建设的潜在地质灾害因素。建设的潜在地质灾害因素。第二章第二章 常规能源常规能源第三节第三节 天然气天然气
