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海洋水合物開采環(huán)境風(fēng)險簡介及甲烷氣體滲漏量估算

文檔作者：常愛蓮，孫洪廣，向世煜，徐軍z 文檔來源： 1河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院軟物質(zhì)力學(xué)研究所 2河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年10月17日
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海洋水合物開采環(huán)境風(fēng)險簡介及甲烷氣體滲漏量估算
常愛蓮，孫洪廣，向世煜，徐軍z
(1河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院軟物質(zhì)力學(xué)研究所
2河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院江蘇南京211100)
摘要介紹天然氣水合物開采的背景和相關(guān)環(huán)境問題．搜集南海地區(qū)水合物貯藏的相關(guān)地質(zhì)資料。利用達西滲流定律和
Fick擴散定律初步估算了一定壓力梯度的情況下．水合物層的甲烷氣體滲漏至海底的滲透量。下一步工作將針對開采過程中
多場耦合條件下，結(jié)合實際地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析．模擬甲烷氣體滲漏過程。
關(guān)鍵詞天然氣水合物環(huán)境風(fēng)險達西滲流定律新能源滲漏
中圖分類號：P746．3 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2016)05一043—03
天然氣水合物(CH4·nHz0)是由水和氣體組成的冰狀
物，通常以白色固體形式存在。地球上有廣泛分布．主要分布
于凍土帶和大陸邊緣海底沉積物中m。由于中國每年的溫室
氣體排放量已接近全世界總排放量的15％。已超過美國成
為全球第1大溫室氣體排放大國暖。且以煤為主的能源消費
結(jié)構(gòu)使得中國面臨越來越嚴重的環(huán)境問題．因此天然氣水合
物作為一種可持續(xù)發(fā)展的清潔綠色能源．可能成為我國未來
的重要能源來源。據(jù)估算。世界上天然氣水合物所含的有機
碳總量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總量的2倍[3]．其
中海洋中的天然氣水合物占全球總量的99％以上。天然物
水合物的基本情況總結(jié)見表1。
表l 天橢氣永臺枸的優(yōu)勢翱潛力
資罐恃量大睦量膏度大分布葩圈廣清冶無圬梟
爪官構(gòu)強蠑爪Im3的束合锎。海攆區(qū)皓；回天II!l氣爪舍物
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于全尊巳知壤、16d。3天然氣層．此斛．在島氣紕主要_是甲
石油和夭}I!l氣冉放的畸量．睹寒地區(qū)油氣管靛．萁燃燒后對
儲量的'1眵．赭量商度是斡婭直里也舍苊戚殲l競幾乎幣產(chǎn)
量約2．IiJD瞄天摶氣的2—5水舍鈞?． 生礙梟．是一種
m3l引． 情．是石油的請持氣惟．廣曼
I?n。拮IjI 人們青嚎．利用 。
債值島．
天然氣水合物資源開發(fā)也面臨著一系列環(huán)境和生態(tài)破
壞風(fēng)險，如溫室氣體泄漏、海底滑坡和海底生態(tài)環(huán)境破壞等。
目前天然氣水合物開采技術(shù)還不成熟．主要的開采方法有降
壓法．熱激法，注化學(xué)試劑法等(見表2)。但任何一種開采方
法還未應(yīng)用于大規(guī)模開采．其環(huán)境風(fēng)險有待深入分析．也是
試開采前期研究工作的重要課題。天然氣水合物開采過程中
甲烷氣體滲漏過程模擬是環(huán)境風(fēng)險評估的研究基礎(chǔ)．特別是
滲透量的估算是開采方法設(shè)計的依據(jù)．
1 天然氣水合物開采及其環(huán)境風(fēng)險
1．1 天然氣水合物開采方法簡述
(1)降壓開采法：控制井口壓力使生產(chǎn)井附近的壓力下
降到比水合物儲存層的平衡壓力低．使其產(chǎn)生壓力差．破壞
水合物相平衡壓力，促使水合物進行分解產(chǎn)氣。
(2)加熱開采法：將蒸汽、熱水、熱鹽水或其它熱流體泵
入到水合物地層．通過提升水合物層內(nèi)的溫度來破壞水合物
的平衡條件．促使水合物分解：也可選擇開采重油時使用的
火驅(qū)法或利用鉆柱加熱器[7]．使水合物溫度升高．進一步發(fā)
生分解。
(3)注化學(xué)試劑：通過向天然氣水合物層中注人化學(xué)試
劑，如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，促使天然氣水合
物分解。
(4)C0。置換法：將C0：注入到天然氣水合物中，使天然
氣水合物分解成CH。和水，C0：更容易把CH．置換出去[8]。
2012年美國能源部、日本國家油氣金屬公司及康菲石油公
司共同在阿拉斯加北坡應(yīng)用C0：置換法結(jié)合降壓法進行水
合物開采．取得巨大成功[4]。相對降壓法．注熱開采研究的較
少。
(5)水力提升法：由海底采礦車把海底表層的水合物輸
送到礦石中繼倉．再由礦漿泵逐級將天然氣水合物輸送到地
面，在地面分解水合物并回收氣體．整個系統(tǒng)是封閉的[3]。
(6)組合開采法：單獨采用某一天然氣水合物的開采方
法是不經(jīng)濟的．因此可以嘗試結(jié)合不同方法的優(yōu)點從而達到
表2 無鎬氣乖臺絢開采卉海優(yōu)缺點總結(jié)
作者簡介：常愛蓮(1991～)，女，河海大學(xué)在讀碩士。
萬方數(shù)據(jù) 2016’No矗g

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