天然氣水合物勘探開發(fā)技術(shù)研究進展

余輝 彭燕 劉瑞軍 張煒(長慶油田分公司第一采氣廠,陜西 靖邊 718500)

天然氣水合物勘探開發(fā)技術(shù)研究進展

余輝 彭燕 劉瑞軍 張煒(長慶油田分公司第一采氣廠,陜西 靖邊 718500)

現(xiàn)今天然氣水合物（英文Natural Gas Hydrate，縮寫簡稱“NGH”）受到了國際范圍內(nèi)各個國家的廣泛性關(guān)注，從“NGH”本質(zhì)上來講具備較大儲量以及較廣分布，海洋之中蘊含的“NGH”往往是凍土帶之中含量的一百倍，而該種蘊含量較大的“NGH”也被各個國家認定為是替代天然氣以及石油等重要清潔性能源，本文基于此就“NGH”內(nèi)涵進行著手分析，之后對國外“NGH”開發(fā)勘探進展予以研究，最后探討國內(nèi)“NGH”開發(fā)勘探進展，以期為后續(xù)關(guān)于“NGH”方面研究提供理論上參考依據(jù)。

天然氣水合物；勘探開發(fā)技術(shù)；研究進展

“NGH”屬于天然氣特殊性存在形式，主要于陸地凍土帶以及海洋之中存在，而處于海洋之中“NGH”具備全球性特點，據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計一立方米“NGH”可以有效釋放水以及甲烷，如果將全世界范圍內(nèi)“NGH”總量進行甲烷氣體實際換算則合約2.0×1016立方米，這種較大的儲量完全可以將現(xiàn)今應(yīng)用的石油以及煤炭能源不足狀況有效彌補，最重要的是該種“NGH”從屬于清潔能源范疇之內(nèi)。

1 初探“NGH”內(nèi)涵

“NGH”是一定壓力以及一定溫度環(huán)境條件基礎(chǔ)上由相應(yīng)碳氫氣體以及水分子實際構(gòu)成的非化學(xué)性結(jié)晶籠型化合物，本質(zhì)上屬于客體主體兼合材料，由水分子大量聚集進而構(gòu)成點陣空穴，點陣空穴連接載體為氫鍵，氫鍵具備較強融合性并依托于范德華力進而促使分子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定；“NGH”較為容易進行燃燒，將其稱之為是可燃冰一點也不過分，最重要的是“NGH”在實際燃燒之后也不會形成任何廢棄物或者是相應(yīng)殘渣等；從“NGH”類型上講如果是依據(jù)產(chǎn)出環(huán)境可以具體劃分為極地型“NGH”以及海底型“NGH”兩大種，可以說不同的產(chǎn)出環(huán)境決定了其溫度壓力上的相異，而邊緣海以及海洋相應(yīng)過渡帶等區(qū)域“NGH”含量相較于極地區(qū)域“NGH”含量較高，溫度壓力也較大，因此海底型“NGH”具備較強穩(wěn)定性。如果是依據(jù)結(jié)構(gòu)類型則可以具體劃分為I型“NGH”以及Ⅱ型“NGH”兩大種，其中I型多由五角十四面以及十二面構(gòu)成，而Ⅱ型多由五角十六面以及十二面構(gòu)成[1]。

2 探析國外“NGH”開發(fā)勘探技術(shù)進展

國外對于“NGH”開發(fā)勘探主要是集中在三個階段：1810年到1935年為第一階段，在該階段眾多化學(xué)研究者開始對水合物予以一定初步研究，研究方向為水合物具體形成所需壓力狀況或者是所需溫度狀況。

1936年到1966年為第二階段，在該階段研究學(xué)者哈曼德依托于實驗方式形成“NGH”，當(dāng)時處于發(fā)展油氣工業(yè)階段形成的“NGH”為管道輸送等方面提供了參考依據(jù)，并促使“NGH”從理論研究過渡到實踐研究。

1967年至今為第三階段，該階段屬于重大研究發(fā)展階段，研究學(xué)者馬克隆于西伯利亞區(qū)域相應(yīng)凍土層實際探尋到“NGH”，之后陸續(xù)全球范圍內(nèi)均出現(xiàn)了“NGH”身影，該階段對于“NGH”勘探又劃分為三時期，其一為調(diào)查時期，主要是各個國家關(guān)注“NGH”并進行人力物力等方面大量投入從凍土層以及海洋兩方面調(diào)查“NGH”；其二為規(guī)模性鉆探時期，以俄羅斯以及加拿大和相應(yīng)的荷蘭、美國為主對高緯度以及遠景區(qū)域予以“NGH”鉆孔探尋，建立30多個鉆探基站；其三為取樣時期，取樣不同區(qū)域“NGH”進行評價研究，并對試采技術(shù)以及室內(nèi)模擬技術(shù)等進行發(fā)展，印度于2008年實現(xiàn)巖心成功獲取，韓國在2009年實現(xiàn)海域巖心成功獲取，日本于2013年實現(xiàn)海域開采成功[2]。

3 探析國內(nèi)“NGH”開發(fā)勘探技術(shù)進展

國內(nèi)對于“NGH”開發(fā)勘探從1990年開始，相較于國外研究較晚，1999年國家海洋調(diào)查局進行了“NGH”資源調(diào)查，工作量為調(diào)查4480千米多道地震，取樣140站位海底淺表層并進行2000千米淺層剖面取樣，研究成果豐厚，將“NGH”地球化學(xué)以及物理存在異常標(biāo)志予以了明確，并證實我國相應(yīng)海域確實含有較大量“NGH”，之后在2005年的時候國家啟動了關(guān)于“NGH”方面的資源調(diào)查相關(guān)科研項目，共計110專項。到了2008年，國家對勘探技術(shù)進行了深入發(fā)展，如對資源開采進行模擬技術(shù)的調(diào)整優(yōu)化，可以進行聯(lián)合開采以及助劑開采和相應(yīng)的熱注、降壓等等方式開采，再比如還研發(fā)了氣體溶解防控技術(shù)，專門對大氣以及海水變化引起的開采問題予以了解決等等?？梢哉f時代的發(fā)展以及社會的進步，在該種環(huán)境背景之下國家對于工農(nóng)業(yè)予以了較高的重視，由此有限能源充分應(yīng)用成為了國家關(guān)注的重點工作，新型“NGH”能源在當(dāng)前工農(nóng)業(yè)社會發(fā)展中將起到的積極影響作用[3]。

4 結(jié)語

綜上分析可知，現(xiàn)今國家有必要尋找出一種既能夠發(fā)展經(jīng)濟又能夠保護環(huán)境有效新型能源，而“NGH”則備受全世界各個國家研究人員關(guān)注，對其予以研究分析將有利于“NGH”優(yōu)化實踐。

[1]張金華,魏偉,魏興華等.我國天然氣水合物勘探及研究進展[J].非常規(guī)油氣,2014,01:75-81.

[2]李燦蘋,劉學(xué)偉,趙羅臣.天然氣水合物冷泉和氣泡羽狀流研究進展[J].地球物理學(xué)進展,2013,02:1048-1056.

[3]楊夢,楊亮,劉道平等.氣體水合物分解與生成技術(shù)應(yīng)用研究進展[J].制冷學(xué)報,2016,02:78-86.