甲烷水合物

Question

如题所述

Answer 1

在特定的低温和高压条件下，甲烷气体可容纳水分子形成一种具笼形结构、似冰状的固体水合物，又称固态气体水合物 ( Solid Gas Hydrate) 。天然的甲烷水合物 ( MethaneHydrate) 多呈白色、浅灰色，常以分散状的颗粒或薄层状的集合体赋存于沉积物之中。

( 一) 形成条件

甲烷水合物开始出现的条件是: 温度低于 0℃，压力小于 2. 5MPa; 温度在 0 ～20℃之间，压力在 2. 5 ～25MPa 的范围内 ( 图 7 － 30) 。可见，温度越低，所需压力越小，埋藏深度也就越浅 ( 图 7 －31) 。适合于甲烷水合物形成的地质环境是高纬度的永冻带、大陆斜坡和大洋盆地。如北极地区永冻带一般厚 250 ～600m，可形成近 1000m 的甲烷水合物带; 南极冰盖区也可形成近 2000m 的甲烷水合物带; 而大洋底的甲烷水合物主要分布于水深300 ～3000m 的陆坡和大洋盆地的沉积物中。目前大约有27% 的陆地面积和10% 的大洋面积有甲烷水合物分布 ( Nisbet 等，1998) 。

图 7 －30 形成甲烷水合物的条件( 据 Perrodon，1993)

图 7 －31 形成甲烷水合物的深度与温度( 据 Perrodon，1993)

形成甲烷水合物带必须具有充足的气源，水合物中的甲烷主要有微生物、热解作用以及两者混合的成因机制。甲烷δ¹³C值≤－60‰为生物成因气，δ¹³C值≥－50‰为热成因气(Hunt，1979)。根据对全世界水合物样品中甲烷的碳同位素分析，δ¹³C值的范围在－57‰～－73‰，说明甲烷主要是生物成因气，只有陆上的永冻区和少数海域的甲烷是热解或混合成因(Kvenvolden，1996)。

(二)分布

全世界甲烷水合物的资源量到底有多少，目前尚无定论。初步估算约有相当于2.1×10¹⁶～4.0×10¹⁶m³的甲烷(Max等，1998)，是全世界所有常规矿物燃料(煤、石油和天然气)总和的2倍。由于甲烷水合物分布广泛，资源巨大，且能量密度高(1m³饱和天然气水合物，在标准状况下可释放出194m³甲烷)，被世人誉为21世纪的接替能源，得到世界各国的极大关注。前苏联学者早在20世纪40年代对甲烷水合物就进行了许多研究，60年代中期开发了第一个、也是目前惟一的甲烷水合物气田。美国自20世纪60年代到80年代相继实施了大洋钻探计划，促使甲烷水合物的研究进入全面发展的阶段。我国在这方面的研究起步较晚，90年代初在实验室中合成了甲烷水合物，开展了青藏高原永久冻土层的天然气水合物的研究工作，并在南海西沙海槽进行了甲烷水合物资源的前期调查等，使我国在甲烷水合物的研究和调查工作上开始跻身于世界先进行列。

除上述非常规油气藏之外，目前已为人们所认识的还有浅层生物气、裂缝性页岩油气等非常规油气资源。