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海洋水合物開采環境風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河海大學力學與材料學院軟物質力學研究所 2河海大學地球科學與工程學院		點擊數：	更新時間： 2023年10月17日
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海洋水合物開采環境風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河海大學力學與材料學院軟物質力學研究所
2河海大學地球科學與工程學院江蘇南京211100)
摘要介紹天然氣水合物開采的背景和相關環境問題．搜集南海地區水合物貯藏的相關地質資料。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，結合實際地質結構分析．模擬甲烷氣體滲漏過程。
關鍵詞天然氣水合物環境風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
結構使得中國面臨越來越嚴重的環境問題．因此天然氣水合
物作為一種可持續發展的清潔綠色能源．可能成為我國未來
的重要能源來源。據估算。世界上天然氣水合物所含的有機
碳總量相當于全球已知煤、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見表1。
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天然氣水合物資源開發也面臨著一系列環境和生態破
壞風險，如溫室氣體泄漏、海底滑坡和海底生態環境破壞等。
目前天然氣水合物開采技術還不成熟．主要的開采方法有降
壓法．熱激法，注化學試劑法等(見表2)。但任何一種開采方
法還未應用于大規模開采．其環境風險有待深入分析．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境風險評估的研究基礎．特別是
滲透量的估算是開采方法設計的依據．
1 天然氣水合物開采及其環境風險
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．使其產生壓力差．破壞
水合物相平衡壓力，促使水合物進行分解產氣。
(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
火驅法或利用鉆柱加熱器[7]．使水合物溫度升高．進一步發
生分解。
(3)注化學試劑：通過向天然氣水合物層中注人化學試
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用C0：置換法結合降壓法進行水
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
法是不經濟的．因此可以嘗試結合不同方法的優點從而達到
表2 無鎬氣乖臺絢開采卉海優缺點總結
作者簡介：常愛蓮(1991～)，女，河海大學在讀碩士。
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