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天然氣水合物相當於煤石油多少倍

發布時間: 2023-04-06 10:39:14

❶ 海底可燃冰相當於全球已知煤石油天然氣總和的幾倍以上

海底可燃冰相當於全球已知煤石油天然氣總和的2倍以上

天然氣水合物分布於深海或陸域永久凍土中,其燃燒後僅生成少量的二氧化碳和水,污染遠小於煤、石油等,且儲量巨大,因此被國際公認為石油等的接替能源。

目前全球海底可燃冰約是全球已知煤、石油和天燃氣總和的2倍以上。可燃冰常見於深海沉積物或陸上永久凍土中,由於分布淺、分布廣、總量巨大、能量密度高等優勢,成為未來主要替代能源。

可燃冰儲量

在這個領域,中國近年來可是戰果頻頻。在南海、東海、青藏高原等地,已經探明相當巨大的可燃冰儲量,相當於原油當量1000億噸以上。這就是中國的可燃冰不完全統計,就達到了世界燃油總剩餘儲量的約70%。

中國2020年消耗石油7.2億噸,按這個消耗量,中國的可燃冰儲量可以供中國人消耗138年,即便儲量再大些,在1500噸以上,也就可供消耗200來年。

❷ 全球海底可燃冰所含的有機碳總量相當於全球已知煤石油和天然氣總和的幾倍以上

全球海底可燃冰所含尺春的有機碳總量相當於全球已知煤石油和天然氣總和的兩倍以上。

可燃冰,即天然氣水合物(Natural Gas Hydrate,簡稱Gas Hydrate),是分布於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晶物質。因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒,所以又被稱作「可燃冰」(Combustible ice)或者「固體瓦斯」和「氣冰」。

天然氣水合物在海洋淺水生態圈,通常出現在深層的沉澱物結構中,或是在海床處露出。甲烷氣水包合物據推測是因地理斷層深處的氣體遷移,以及沉澱、結晶等作用,於上升的巧困埋氣體流與海洋深處的冷水接觸所形成。

在高壓下,甲烷氣水包合物在18°C的溫度下仍能維持穩定。一般的甲烷氣水化合物組成為1摩爾的甲烷及每5.75摩爾的水,然而這個比例取決於多少的甲烷分子「嵌入」水晶格各種不同的包覆結構中。據觀測的密度大約在 0.9 g/cm³一升的甲烷氣水包合物固體,在標准狀況下,平均包含168升的甲烷氣體。

❸ 石油和天然氣總和的幾倍以上

全球海底「可燃冰」所含的有機碳總量相當於全球已知煤、石油和天然氣總和的2倍以上。

可燃冰,學名「天然氣水合物」,是一種氣體分子和水分子在低溫高壓下形成的結晶物質,分解為氣體後,甲烷含量一般在80%以上,最高可達99.9%。

可燃冰外貌極像冰雪,遇火可以燃燒,又稱「氣冰」、「固體瓦斯」等。自然界中多呈塊狀、層狀、透鏡狀、結核狀、脈狀、浸染狀、分散狀等形態。2007年起,在我國海域陸續發現了多種形態的可燃冰,2009年我國祁連山凍土區發現的可燃冰則以裂隙充填型為主。


可燃冰的形成需要大量的烴類氣體,這些烴類氣體有的來自於微生物的分解,也有一些來自於深部油氣田的熱降解,當然也有兩者混合形成的。相應的可以分為三種類型,分別是微生物氣型、熱解氣型、混合氣型。

在海域發現的可燃冰絕大多數為微生物氣型,我國南海北部海域發現的主要屬於這種類型。在陸域發現的可燃冰以混合氣型、熱解氣型為主,如我國祁連山凍土區發現的可燃冰。可以利用碳同位素的比例關系,來判斷可燃冰的氣體來源。

❹ 全球已知煤石油和天然氣總和的多少倍以上

2倍以上。

可燃冰是由天然氣和水在高壓低溫的條件下形成的類冰狀的結晶化合物,預測資源量相當於已發現煤、石油、天然氣等化石能源的兩倍以上,是世界公認的一種清潔高效的未來替代能源,極具商業價值。

因絕大部分埋藏於海底,所以開采難度十分巨大。目前,日本、加拿大等國都在加緊對這種未來能源進行試開采嘗試,但都因種種原因未能實現或未達到連續產氣的預定目標。

分布范圍

天然氣水合物在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。在標准狀況下,一單位體積的天然氣水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體。

世界上海底天然氣水合物已發現的主要分布區是大西洋海域的墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國東海岸外的布萊克海台等,西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國海槽、中國南海海槽、蘇拉威西海和紐西蘭北部海域等。

東太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亞濱外和秘魯海槽等,印度洋的阿曼海灣,南極的羅斯海和威德爾海,北極的巴倫支海和波弗特海,以及大陸內的黑海與裏海等。

以上內容參考:網路-天然氣水合物

❺ 天然氣水合物資源量

世界范圍內,陸上永久凍土帶天然氣水合物中天然氣水合物資源量為1.4×1013m3~3.4×1016m3,而海洋天然氣水合物中天然氣水合物資源量為3.1×1015m3~7.6×1018m3(表7-5)。雖然已公布的天然氣水合物資源量估計值差別較大,但總體來講,海洋天然氣水合物資源量遠大於陸上天然氣水合物資源量。目前,全球天然氣水合物中甲烷資源量粗略估計為2×1016m3(Kvenvolden,1988),比剩餘常規天然氣可采資源量(約2×1014m3)大兩個數量級(Masters et al.,1991)。

表7-5世界天然氣水合物的天然氣估算資源量

續表

(修改自Kvenvolden,1988)

全球天然氣水合物蘊藏的碳總量相當於地球上已探明的化石能源(石油、天然氣、煤炭等)總碳量的兩倍。根據Kvenvolden(1988)測算,天然氣水合物孝行中的有機碳約為10×1012t,佔全球有機碳的53.3%,而煤、石油和天然氣三者的總量才佔到26.6%(圖7-29,圖7-30)。陸地上天然氣水合物最大地質資源量大約為5.3×1011t,主要貯存在永久凍土帶中;海洋中的天然氣水合物最大地質資源量約1.61×1014t油當量(表7-6),主要分布在大陸坡、海溝附正耐近的增生楔和海嶺等區域。因此,天然氣水合物是一種具有巨大潛力的潔凈能源,可能是舉慎春未來石油、天然氣和煤炭的替代物。

表7-6地球上可燃礦物資源預測表

(據金慶煥等,2006)

❻ 天然氣水合物簡介

王力鋒

(中國石化石油勘探開發研究院無錫石油地質研究所,無錫214151)

摘要 天然氣水合物的發展歷史不過200 多年時間,而真正得到科學界和工業界重視的時間則更加短暫,僅有60多年而已。但在能源問題突出嚴重的當今社會,天然氣水合物作為下一代清潔的非常規能源卻正以飛快的速度贏得各個領域的不同程度的重視。本文以簡述的形式,回顧天然氣水合物的發展歷程,著重於天然氣水合物的現狀、未來的發展方向以及各國策略分析。

關鍵詞 天然氣水合物,非常規能源,能源政策

A Brief Introction to Natural Gas Hydrates

WANG Li-feng

(Wuxi Research lnstitute of Petroleum Geology,SlNOPEC,Wuxi214151)

Abstract The history of research on natural gas hydrate is not more than two hundred years and the time for it to get scientific and instrial solid concerns essentially is only of sixty years.But under the coming global energy crisis,the studies of natural gas hydrate which is regarded as potential new unconventional resources have been growing dramatically in all fields.As a brief introction,we show reviews on its history,current situation,future perspective and energy policies all over the world.

Key words natural gas hydrate unconventional resources energy policies

1 簡介

天然氣水合物(natural gas hydrates,簡稱為NGH)屬於籠形化合物(clathrate)的一種,因此又被稱為籠形水合物(clathrate hydrates)[1]。從化學意義角度也可解釋為一種分子構架包裹另一種分子的形式。天然氣水合物是由一種或幾種小分子氣體在一定的溫度和壓力下與水作用生成的一種非固定化學計量的籠形晶體化合物[2]。在自然界中,天然氣水合物呈現為似冰狀的固體[3],水分子通過氫鍵構成骨架,由於客氣體被裹在骨架內部,因此客氣體最基本的要求就是其分子體積要足夠的小,以便容納於骨架內部。盡管這樣的小分子氣體很多,例如早在1810年,英國化學家Humphry Davy在實驗室中首先發現以氯氣作為客氣體的水合物[4],但現在從全世界的發展前景觀察,主要研究以CO2/H2O 和CH4/H2O為主的水合物主客結構,前者涉及大氣環境、綠色效應和工業界尾氣的封存[5,6],後者涉及新能源探測和開發利用[7]

天然氣水合物有機碳儲量大,約佔全球有機碳的53.3%,是其他包括煤、石油和天然氣三者總量的一倍以上。其中分布在陸地上的天然氣水合物最大地質儲量約為5.3×1011t,主要分布在高原凍土帶和高緯度的常年凍土區;分布在海洋中的最大地質儲量約為1.61×1014t,主要分布在被動大陸邊緣和活動大陸邊緣[8]。天然氣水合物能量密度大,客氣體中甲烷多,可佔到90%以上。在標准狀態下,1標准體積的飽和甲烷氣水合物完全釋放後,其甲烷體積可達到164倍標准體積,因而單位體積的天然氣水合物燃燒所放出的熱量遠遠大於煤、石油和天然氣,為煤的10倍,是傳統天然氣的2~5倍[1]

天然氣水合物的賦存條件主要受溫度、壓力和氣源等控制,當然也包括其他因素的限定。目前研究表明,天然氣水合物是在低溫(0~10℃)、高壓(>10 MPa)下形成的,在陸地和海洋中穩定帶分布條件並不十分苛刻[9]。資料統計表明,凍土地區天然氣水合物可在100m左右深度的淺層存在,最大可達1800~2000m,最常見的是700~1000m;在海洋中存在水深為300~5500m,在距離海底1000m深處都可能穩定存在[2]

2 研究進展

英國科學家Davy在1810年首次發現了天然氣水合物,當時他所發現的是氯氣作為客氣體的水合物[4]。第二年,Davy經過仔細地研究這種物質後,發表了正式的學術論文,稍後他又在英國皇家學會展示了他的發現,這是天然氣水合物走進人類歷史的第一個印跡。

但在此之後的100年裡天然氣水合物研究發展速度不快,進展相對緩慢,人們僅通過實驗室來認識水合物。1832年,Faraday在實驗室合成了氯氣水合物Cl2·10H2O,並對水合物的性質做了較系統的描述。其後人們陸續在實驗室合成了Br2,SO2,CO2以及H2S等的氣水合物。1884年,Roozeboom提出了天然氣水合物形成的相理論[10]。此後不久,Villard在實驗室合成了CH4,C2H6,C2H4以及C2H2等的氣水合物[11]。1919 年,Scheffer和Meijer建立了一種新的動力學理論方法來直接分析天然氣水合物,他們應用Clausius-Clapeyron方程建立三相平衡曲線,來推測水合物的組成。由此可見這段時期的研究主要集中在純科學的研究范圍內。

天然氣水合物從發現到20世紀30年代並沒有引起工業界重視,直到人們發現它是遠東地區冬天裡堵塞煤氣管道的物質[12],這時對它的物理化學性質才開始比較深入的研究,出於工業生產目的,其間對水合物的抑制劑研究較為繁盛[13]。60年代,原蘇聯科學家預言了自然界中存在天然氣水合物[14],後來在遠東的梅索亞哈氣田勘測證實有天然氣水合物存在,極大地促進了人們對未來能源的期盼。據科學家保守估計,現在全世界以天然氣水合物形式包裹的碳總量是其他常規能源碳總量的兩倍之巨[2]。另一方面,由於溫室效應氣體二氧化碳大量地排放到空氣中,使近些年來全球氣候異常,厄爾尼諾現象和全球平均溫度的上升已經開始導致生物生存的環境發生不可逆的惡化,因此有效地減少二氧化碳這種溫室氣體排放到空氣中、減少溫室效應,在科學界和工業界也逐漸形成廣泛共識[15]。目前,日本、美國等幾個國家前瞻性地研究天然氣水合物將其作為對二氧化碳的有效封閉物質,把二氧化碳禁錮在主氣體的框架內沉到深海排泄地,從而達到封存溫室氣體的效果[16]

科學界認識到天然氣水合物的研究已經成為一門綜合各種學科的系統工程,除了涉及常規的物理和化學知識外,微生物學、計算機模擬、工程學和經濟生態學等學科也滲透其中。物理、化學理論進展已經有幾十年的積淀,成果斐然,而後來新興的邊緣科學從更廣的角度給科學界帶了對天然氣水合物重新認識的機遇[1]。微生物(尤其是厭氧環境中的微生物)與水合物關系最為密切,其棲息環境與水合物的賦存環境相互依存。有跡象表明,在海底表面暴露的水合物與此相關[17]。計算機模擬的應用除了宏觀地預測天然氣水合物的賦存空間之外,還可在微觀上模擬水合物分子的形成過程,便於理解和尋找水合物的有利靶區。工程學帶動了水合物研究的實驗室技術,現在已經開發了很多高度精密且靈活方便的儀器用來記錄和刻畫天然氣水合物形成的實驗過程,正是這些先進的實驗裝置極大地促進了水合物的研究進展。經濟生態學既是自然科學,同時也是人文科學,由於天然氣水合物是巨大的能源倉儲,如果未來某一天可具有經濟意義的開采,必將會改變現今世界的能量消耗模式,世界經濟格局也必然隨之改變,由能源再分配所引發的未來世界變化也應引起足夠重視,這不僅關繫到個人和國家的發展,同時也是企業未來發展的良好預判[18]

3 各國動態

目前,美國、日本、印度等能源進口大國紛紛涉足天然氣水合物的研究,上述3個國家最為積極,對天然氣水合物的研究都受到了國家財政部的全力支持。

日本政府從1992年起開始關注天然氣水合物,1995年由通商產業省資源能源廳石油公團聯合10家石油天然氣私營企業,設立了「甲烷天然氣水合物研究及開發推進初步計劃」,為期5年,投入的研究經費高達9000萬美元。經由對日本周邊海域,特別是對鄂霍次克海的調查,初估天然氣水合物資源量可供日本100年的能源消耗。

1995年冬,以美國為首的ODP164航次海洋探測計劃,在大西洋西部布萊克海台針對天然氣水合物進行了專門的調查,首次肯定其具有商業開發價值。同時指出,天然氣水合物礦層之下的游離氣(氣態天然氣)也具有經濟價值。據初步估計,該地區天然氣水合物資源量多達100×108t,可滿足美國105年的天然氣消耗。美國參議院於1998年通過決議,把天然氣水合物作為國家發展的戰略能源,並列入國家級長程計劃,要求政府每年投入2000萬美元進行探勘,並計劃於2015年進行商業性試采。

印度政府為了解決天然氣供應問題也開展了大量的水合物研究,已獲取了印度大陸邊緣的地震數據。此外,在印度東海岸Krishna-Godavari盆地的常規油氣田開采中也發現了水合物。

近年來,我國傳統化石燃料已不能滿足我國經濟發展、環境保護的需要,僅2002年我國進口原油和成品油就近1×108t,預計2010 年石油缺口為1.2×108t。隨著我國經濟的快速發展,我國今後對能源的需求將急劇增加,我國能源安全和後續能源供應直接關繫到我國社會和經濟的可持續發展,因此開展天然氣水合物研究具有重大戰略意義。針對我國近年來能源供需矛盾日益突出、對國外石油和天然氣資源的依賴程度不斷加大的狀況,面對國家開發新型潔凈能源的現實需求,為提升我國天然氣水合物的研究開發水平,促進我國經濟和社會的可持續發展,中國科學院積極部署天然氣水合物研究工作,組織了跨所、跨學科的優勢研究力量,依託廣州能源所,組織地質與地球物理所、廣州能源所、廣州地化所和南海海洋所等單位於2004年3月正式在廣州成立了「中國科學院天然氣水合物研究中心」。與此同時,一些國內大型企業也逐步開始認識到天然氣水合物的未來能源意義,如中石化和中石油等已經著手啟動了勘探研究等項目。發展、開發一套關鍵的高新技術,為開展海洋天然氣水合物綜合勘測研究提供高技術支撐,是形勢的需要,是國家發展戰略的需要。同時,高新研究勘測關鍵技術的開發,也可帶動相關學科的發展,趕上國際發展步伐,維護國家權益,保持經濟發展增長不衰。

中國天然氣水合物研究雖起步較晚,但近幾年效果顯著,先後在我國南海和東海盆地發現了數量可觀的天然氣水合物礦帶,通過分析地球物理探礦資料和追蹤天然氣水合物存在標志,證實僅在南海北部西沙海槽區估算的天然氣水合物總量達到(469~563)×109桶的石油當量,大約相當於我國陸上和近海石油天然氣總資源量的二分之一。在青藏高原的羌塘盆地,天然氣水合物研究也處於調研階段,研究項目穩步推進。令人更為欣喜的是最近在我國南海東沙海槽提取到天然氣水合物實物,這無疑會大大加速我國天然氣水合物的研發力度和規模。

致謝 研究工作得到所領導趙克斌教授和其他同事的幫助,表示衷心的感謝。

參考文獻

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[18]Max MD,Johnson AH,Dillon WP.Economic geology of natural gas hydrate[M].Dordrecht,Netherlands,Springer.2006.

❼ 全球可燃冰是煤石油天然氣的幾倍

2倍。

天然氣水合物因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒,「可燃冰」或者「固體瓦斯」和「汽冰」。

可燃冰在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。



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天然氣水合物在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。在標准狀況下,一單位體積的天然氣水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體。

天然氣水合物在在地球上大約有27%的陸地是可以形成天然氣水合物的潛在地區,而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬這樣的潛在區域。

已發現的天然氣水合物主要存在於北極地區的永久凍土區和世界范圍內的海底、陸坡、陸基及海溝中。由於採用的標准不同,不同機構對全世界天然氣水合物儲量的估計值差別很大。

❽ 可燃冰所含的有機碳總量相當於全球的多少

世界上天然氣水合物所含的有機碳總量相當於全球已知煤、石油和天然氣的2倍。

天然氣水合物存在於海底或陸地凍土帶內,是由天然氣與水在高壓低溫條件下結晶形成的固態化合物。純凈的天然氣水合物呈白色,形似冰雪,可以像固體散灶酒精一樣直接被點燃,因此,又被形象地稱為「可燃冰」。1立方米天然氣水合物可以釋放出164立方米的天然氣。

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天然氣水合物在海洋淺水生態圈,通常出現於深層的沉澱物結構中,或是在海床處露出。甲烷氣水包合物據推測是因地理斷層深處的氣體遷移,以及沉澱、結晶等作用,於上升的氣體流與海洋深處的冷水接觸所形成。

可燃冰其資源密度高,全球分布廣泛,具有極高的資源價值,因而成為油氣工業界長期研究熱點。自上世紀60年代起,以美國、日本、德國、中國、韓國、印度為代表的一些國家舉掘歷都制訂了天然氣水合物勘探開發研究計劃。

迄正搜今,人們已在近海海域與凍土區發現水合物礦點超過230處,涌現出一大批天然氣水合物熱點研究區。

❾ 可燃冰是石油和天然氣的幾倍以上

2倍以上。可燃冰是一種天然氣水合物,其中的主要化學成分是甲烷,全球海底的「可燃冰」所含的有機碳總量相當於全球已知煤、石油和天然氣總和的2倍以上。可燃冰之所以被叫做可燃冰,是因為其外觀像冰一樣且遇火可以燃燒。

可燃冰特點

可燃冰分布在深海或陸域永久凍土中,燃燒後僅生成少量的二氧化碳和水,和石油、煤等傳統燃料相比,污染較小。

我國的可燃冰主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶。

❿ 可燃冰的總量是煤石油天然氣的幾倍

2倍。

天然氣水合物因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒,「可燃冰」或者「固體瓦斯」和「汽冰」。

可燃冰在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。



天然氣水合物在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。在標准狀況下,一單位體積的天然氣水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體。

天然氣水合物在在地球上大約有27%的陸地是可以形成天然氣水合物的潛在地區,而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬這樣的潛在區域。

已發現的天然氣水合物主要存在於北極地區的永久凍土區和世界范圍內的海底、陸坡、陸基及海溝中。由於採用的標准不同,不同機構對全世界天然氣水合物儲量的估計值差別很大。