綜述天然氣水合物分離

《綜述天然氣水合物分離》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、西南石油大學(xué)天然氣水合物的開(kāi)采分離方法綜述一、課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀天然氣水合物（NaturalGasHydrate，簡(jiǎn)稱GasHydrate）是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。形成天然氣水合物有三個(gè)基本條件：溫度、壓力和原材料。一旦溫度升高或壓強(qiáng)降低，甲烷氣則會(huì)逸出，固體水合物便趨于崩解。因其外觀象冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被稱作“可燃冰”或者“固體瓦斯”和“氣冰”。天然氣水合物甲烷含量占80%～99.9%，燃燒污染比煤、石油、天然氣都小得多，而且儲(chǔ)量豐富，全球儲(chǔ)量足夠人類使用1000年，因而被各國(guó)視為未來(lái)石

2、油天然氣的替代能源。目前，30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)進(jìn)行“可燃冰”的研究與調(diào)查勘探，最近兩年開(kāi)采試驗(yàn)取得較大進(jìn)展。我國(guó)計(jì)劃于2015年在中國(guó)海域?qū)嵤┨烊粴馑衔锏你@探工程，將有力推動(dòng)中國(guó)“可燃冰”勘探與開(kāi)發(fā)的進(jìn)程。日本2013年3月12日成功從愛(ài)知縣附近深?？扇急鶎又刑崛〕黾淄?，成為世界上首個(gè)掌握海底可燃冰采掘技術(shù)的國(guó)家。日本希望2018年開(kāi)發(fā)出成熟技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。采掘試驗(yàn)由日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省屬下的石油天然氣金屬礦物資源機(jī)構(gòu)實(shí)施。該機(jī)構(gòu)利用地球深處探測(cè)船“地球”號(hào)，從愛(ài)知縣渥美半島附近約1000米的海底挖入330米，到達(dá)可燃冰層后，通過(guò)把可燃冰中的水分抽出降

3、低其壓力，使水和甲烷分離，然后提取出甲烷，整個(gè)過(guò)程約用了4小時(shí)。因從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，美、英、德、加等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資相繼開(kāi)展了本土和國(guó)際海底天然氣水合物的調(diào)查研究和評(píng)價(jià)工作，同時(shí)美、加、印度等國(guó)已經(jīng)制定了勘查和開(kāi)發(fā)天然氣水合物的國(guó)家計(jì)劃。特別是日本和印度，在勘查和開(kāi)發(fā)天然氣水合物的能力方面已處于領(lǐng)先地位。世界上有79個(gè)國(guó)家和地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物氣藏，世界上至少有30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)在進(jìn)行可燃冰的研究與調(diào)查勘探。產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)《可燃冰市場(chǎng)調(diào)研與發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告》顯示1960年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)可燃冰氣藏，并于1969年投入開(kāi)發(fā)，采氣14年，總采

4、氣50.17億立方米。美國(guó)于1969年開(kāi)始實(shí)施可燃冰調(diào)查。1998年，美國(guó)把可燃冰作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國(guó)家級(jí)長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，計(jì)劃到2015年進(jìn)行商業(yè)性試開(kāi)采。麥索亞哈氣田發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末，是第一個(gè)也是迄今為止唯一一個(gè)對(duì)天然氣水合物藏進(jìn)行了商業(yè)性開(kāi)采的氣田。該氣田位于前蘇聯(lián)西西伯利亞西北部，氣田區(qū)常年凍土層厚度大于500m,具有天然氣水合物賦存的有利條件。麥索亞哈氣田為常規(guī)氣田，氣田中的天然氣透過(guò)蓋層發(fā)生運(yùn)移，在有利的環(huán)境條件下，在氣田上方形成了天然氣水合物層。該氣田的天然氣水合物藏首先是經(jīng)由減壓途徑無(wú)意中得以開(kāi)采的。通過(guò)開(kāi)采天然氣水合物藏之下的常規(guī)天然氣

5、，致使天然氣水合物層壓力降低，天然氣水合物發(fā)生分解。后來(lái)，為了促使天然氣水合物的進(jìn)一步分解，維持產(chǎn)氣量，特意向天然氣水合物藏中注入了甲醇和氯化鈣等化學(xué)抑制劑。2013年8月，《祁連山及鄰區(qū)天然氣水合物資源勘查》項(xiàng)目組再次在青海省天峻縣木里鎮(zhèn)DK-9科學(xué)鉆探試驗(yàn)井中，成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品，單層厚度超過(guò)20米。此次鉆獲天然氣水合物，是該區(qū)“點(diǎn)”上突破后“擴(kuò)邊”勘查的重大進(jìn)展，不僅擴(kuò)大了祁連山凍土區(qū)天然氣水合物的分布范圍，而且證實(shí)了對(duì)該區(qū)天然氣水合物控礦因素與形成機(jī)理的初步認(rèn)識(shí)，驗(yàn)證了多學(xué)科綜合找礦方法的有效性。2014年，由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局與中國(guó)科學(xué)院主辦的第

6、八屆國(guó)際天然氣水合物大會(huì)29日在北京開(kāi)幕，記者從大會(huì)上獲悉，我國(guó)計(jì)劃于2015年在中國(guó)海域?qū)嵤┨烊粴馑衔锏你@探工程，將有力推動(dòng)中國(guó)“可燃冰”勘探與開(kāi)發(fā)的進(jìn)程，引發(fā)中國(guó)能源開(kāi)發(fā)利用的“革命”。二、研究主要成果通過(guò)對(duì)天然氣水合物形成條件和分解條件的實(shí)驗(yàn)研究，產(chǎn)生了降壓法、熱激發(fā)法、化學(xué)試劑法、置換法等從天然氣水合物中分離出天然氣的方法。（1）熱激發(fā)開(kāi)采法　熱激發(fā)開(kāi)采法是直接對(duì)天然氣水合物層進(jìn)行加熱，使天然氣水合物層的溫度超過(guò)其平衡溫度，從而促使天然氣水合物分解為水與天然氣的開(kāi)采方法。這種方法經(jīng)歷了直接向天然氣水合物層中注入熱流體加熱、火驅(qū)法加熱、井下電磁加熱以及微

7、波加熱等發(fā)展歷程。熱激發(fā)開(kāi)采法可實(shí)現(xiàn)循環(huán)注熱，且作用方式較快。加熱方式的不斷改進(jìn)，促進(jìn)了熱激發(fā)開(kāi)采法的發(fā)展。但這種方法至今尚未很好地解決熱利用效率較低的問(wèn)題，而且只能進(jìn)行局部加熱，因此該方法尚有待進(jìn)一步完善。新思路：直井注熱開(kāi)采、多分支水平井結(jié)構(gòu)、多層聯(lián)合加熱、采用循環(huán)系統(tǒng)、水力壓裂多分支水平井、燃燒法開(kāi)采天然氣水合物（自燃或強(qiáng)制燃燒）。(2)減壓開(kāi)采法　減壓開(kāi)采法是一種通過(guò)降低壓力促使天然氣水合物分解的開(kāi)采方法。減壓途徑主要有兩種：①采用低密度泥漿鉆井達(dá)到減壓目的；②當(dāng)天然氣水合物層下方存在游離氣或其他流體時(shí)，通過(guò)泵出天然氣水合物層下方的游離氣或其他流體來(lái)降低

8、天然氣水合物層的壓力。減