天然气水合物研究现状与未来挑战   总被引：36，自引：3，他引：33  

雷怀彦  王先彬  房玄  郑艳红 《沉积学报》1999,17(3):493-498

人类在21世纪后期面临着油气资源枯渴,寻求洁净高效的新能源成为科学界追求的目标。为此,近三十年来,世界各国相继投入了大量的资金和人力开展新能源研究。目前,人们在一种重要的新能源---气水合物的基础研究、地质调查、勘探开发等领域取得了较大的进展;但尚存在许多急待解决的重大理论问题,如天然气水合物形成与分解的动力学过程和地质条件,气水合物资源量计算办法,经济型天然气水合物开采、开发模式,气水合物对全球气候的影响等。天然气水合物作为化石燃料,具有巨大潜力;作为甲烷碳库,是海底地质灾害的诱因;作为温室气体,对全球气候变化有着重要的影响作用。天然气水合物研究未来面临挑战。  相似文献   

天然气水合物研究中的几个重要问题   总被引：20，自引：0，他引：20  

张俊霞  任建业 《地质科技情报》2001,20(1):44-48

综述了当前关于天然气水合物研究中的几个重要问题，提出了今后的主要研究方向，全球大约有10^19g碳以天然气水合物的形式储存在沉积物中，大约是其它所有化石燃料沉积物形式储存量的2倍多，因此，天然气水合物被认为是21世纪具有商业开发无景的潜在的战略资源，天然气水合物是一种亚稳态物质，极易受到温度和压力条件的影响，海底天然气水合物的分解将会影响沉积物的物理化学性质（如剪切强度和流变性等），地球物理性质（如地震波速和电导性），以及地球化学性质（如孔隙流体成分）的明显变化，导致诸如海底滑塌等地质灾害的发生，天然气水合物的分解会产生导致“温室效应”的甲烷气体，该气体进入大气圈中会引起全球气候和环境的变化。  相似文献   

天然气水合物地质前景   总被引：10，自引：1，他引：9  

雷怀彦  王先彬 《沉积学报》1999,17(12):846-853

天然气水合物广泛存在于极地地区,通常与冻土带的近海和深海以及陆架和岛屿边缘密切相关。天然气水合物具有三个方面的研究意义;作为化石燃料具有很大的资源力;作为临界状态物质,具有水下地质灾害的潜在灾害;作为有机碳库,对全球气候变化产生重要影响。气体水合物赋存于地表浅层２０００米深度。由于气体水合物的不稳定性特征,温度和压力微小变化都将会造成水合物分解,发生地质灾害,如海底滑塌、滑坡,此类灾害在民办各地曾  相似文献   

天然气水合物及其地球物理识别方法的研究进展   总被引：6，自引：8，他引：6  

孙春岩  黄新武  章明昱  牛滨华 《现代地质》2003,17(2):195-201

天然气水合物的研究涉及地球物理、地球化学、地质等多种学科 ,其中地球物理方法在天然气水合物的探查和研究中发挥着重要的先导作用。对水合物的类型及物理化学性质、自然赋存和成藏条件、资源评价、勘探开发手段以及水合物与全球变化和海洋地质灾害的关系等进行了综合论述 ,较为系统地论述了天然气水合物及其地球物理识别方法研究的进展 ,并结合中国水合物探查研究的实际 ,初步预见中国南海北部海域具有水合物成藏的良好前景。  相似文献   

中国海域的天然气水合物资源   总被引：12，自引：7，他引：5  

姚伯初  杨木壮  吴时国  王宏斌 《现代地质》2008,22(3):333-341

天然气水合物是甲烷等天然气在高压、低温条件下形成的冰状固体物质。据估算,全球天然气水合物中碳的含量等于石油、煤等化石能源中碳含量的2倍。在人类面临化石能源即将枯竭的时候,各国科学家和政府都把目光投向这一未来能替代化石能源的新能源。新生代构造演化历史、沉积条件、沉积环境等显示,南海具有生成和蕴藏巨大天然气水合物资源的条件;南海海域的地震反射剖面多处显示存在BSR反射波;2007年已钻探见到水合物样品。东海冲绳海槽在第四纪的沉积速率高(10~40cm/ka),槽坡存在泥底辟构造和断裂活动,从上新世以来发生过两次构造运动,这些对天然气水合物的形成是十分有利的;因此,中国海域的天然水合物资源是十分丰富的,在不远的将来它可能成为新的替代能源。  相似文献   

祁连山冻土区含天然气水合物层段岩心热模拟实验研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

薛小花  卢振权  廖泽文  刘辉 《现代地质》2013,27(2):413-424

以热模拟实验为手段,对祁连山冻土区DK-2和DK-3孔含天然气水合物层段岩心(泥岩、油页岩和煤)热模拟烃类气体的组分、碳同位素组成与天然气水合物进行对比,以探寻这些气源岩与天然气水合物气源之间的可能联系。实验结果显示：低温(300 ℃以下)条件下,产生的气体以非烃CO₂为主,烃类气体含量少,且泥岩产生烃类气体量<油页岩产生烃类气体量<煤产生烃类气体量,表现出不同岩石吸附气体的差异性特征;随着热模拟温度增加,产生的烃类气体量明显增加,至500 ℃时达到最高,相反CO₂产气量变化不大;随热模拟温度增加,泥岩、油页岩、煤所产生烃类气体的碳同位素值呈现先变轻后变重的演化趋势和δ¹³C₁ ＜δ¹³C₂＜δ¹³C₃的正碳同位素序列特征;泥岩在350~400 ℃条件下或油页岩在380~400 ℃条件下所产生的烃类气体在组成和同位素特征上与天然气水合物中烃类气体较为相似,推测天然气水合物气源与深部泥岩或油页岩具有地球化学成生联系,相反煤产生的烃类气体虽然在组成上与天然气水合物中烃类气体较为相近,但两者同位素值相差较远,推测煤与天然气水合物气源关系不大。  相似文献   

天然气水合物与全球气候变化   总被引：2，自引：0，他引：2  

吴庐山 《南海地质研究》2008,(1):86-98

天然气水合物作为21世纪的重要能源已受到广泛认可和高度关注。与此同时,作为一个重要的气候致变因素,在地质历史时期中天然气水合物在自然条件下的突然分解释放甲烷气体可能造成全球气候变暖、地质灾害和生物灭绝等负面影响仍不容忽视。本文通过分析天然气水合物的稳定性与分解释放甲烷气体、天然气水合物对气候的反馈机制以及天然气水合物的分解在地质历史时期中对全球气候变化的可能影响,如新元古代“雪球”地球的终结、古新世一始新世极热事件和第四纪冰期后气候快速变暖等,对天然气水合物在全球气候变化过程中的作用进行了探讨。  相似文献   

天然气水合物的特征及环境意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

徐国强  吕炳全 《上海国土资源》2000,(2):24-28

天然气水合物是由甲烷等气体和水分子组成的类冰状的固态物质,主要分布在极地永冻层和外大陆架边缘的海洋沉积物中,赋存在天然气水合物中的碳约为１０＾１３吨,相当于全球其他化石燃料中碳含量的两倍,由于天然气水合物处于亚稳定状态。因此天然气水合物既可作为２１世纪潜在能源资源,又可以非稳定状态导致海底滑塌和滑坡等地质灾害,并可通过释放甲烷影响全球气候。  相似文献   

天然气水合物--石油天然气的未来替代能源   总被引：4，自引：0，他引：4  

姚伯初  吴能友 《地学前缘》2005,12(1):225-233

天然气水合物是甲烷等天然气在高压、低温条件下形成的冰状固体物质。据估算,全球天然气水合物中碳的含量等于石油、煤等化石能源中碳含量的两倍,这是一个非常诱人的数字。在人类面临化石能源即将枯竭的时候,科学家和各国政府都把眼光投向这一未来能替代化石能源的新能源。南海在新生代构造演化历史、沉积条件、沉积环境等方面都显示这里具有生成和蕴藏巨大天然气水合物资源的条件,因此,这里可能成为中国在不远的将来之新能源基地。  相似文献   

水合物生成过程中碳同位素组成变化的实验研究     

陈敏  邓兴波  刘昌岭  任宏波  尹希杰  李佳宣  戚洪帅  张爱梅 《现代地质》2018,32(1):205

天然气水合物是一种新型的洁净能源。甲烷天然气水合物是储量最丰富的一种类型,常出现在深海中或极地大陆上,其生成的过程中会发生同位素的分馏效应。通过实验室模拟水合物生成的过程,利用天然海水与甲烷或二氧化碳气体反应,以及更接近实际生成环境的甲烷-海水-沉积物动态聚散实验,对甲烷水合物和二氧化碳水合物生成前后δ13C值进行测定,研究水合物生成过程中δ13C的变化情况。实验证明,水合物反应中碳同位素分馏是存在的,其变化程度明显小于氧同位素和氢同位素。甲烷水合物碳同位素的分馏系数αC的值为1000 3~1000 9。二氧化碳水合物生成反应后气相的碳、氧同位素变轻,重同位素趋向于进入水合物中,二氧化碳水合物碳同位素的分馏系数αC的值为1000 7~1001 2。海水中溶解的CO2气体在甲烷水合物形成过程中会被水合物捕获,从而使得δ13CDIC值变小,重的碳同位素趋于进入水合物中,而较轻的碳同位素留在海水中。但由于海水中含有的溶解CO2气体有限,经过多轮水合物动态聚散后δ13CDIC值的变化幅度会越来越小。  相似文献   

Progress in Global Gas Hydrate Development and Production as a New Energy Resource   总被引：1，自引：0，他引：1  

LIU Liping  SUN Zhilei  ZHANG Lei  WU Nengyou  Yichao Qin  JIANG Zuzhou  GENG Wei  CAO Hong  ZHANG Xilin  ZHAI Bin  XU Cuiling  SHEN Zhicong  JIA Yonggang 《《地质学报》英文版》2019,93(3):731-755

Natural gas hydrates have been hailed as a new and promising unconventional alternative energy, especially as fossil fuels approach depletion, energy consumption soars, and fossil fuel prices rise, owing to their extensive distribution, abundance, and high fuel efficiency. Gas hydrate reservoirs are similar to a storage cupboard in the global carbon cycle, containing most of the world’s methane and accounting for a third of Earth’s mobile organic carbon. We investigated gas hydrate stability zone burial depths from the viewpoint of conditions associated with stable existence of gas hydrates, such as temperature, pressure, and heat flow, based on related data collected by the global drilling programs. Hydrate-related areas are estimated using various biological, geochemical and geophysical tools. Based on a series of previous investigations, we cover the history and status of gas hydrate exploration in the USA, Japan, South Korea, India, Germany, the polar areas, and China. Then, we review the current techniques for hydrate exploration in a global scale. Additionally, we briefly review existing techniques for recovering methane from gas hydrates, including thermal stimulation, depressurization, chemical injection, and CH4–CO2 exchange, as well as corresponding global field trials in Russia, Japan, United States, Canada and China. In particular, unlike diagenetic gas hydrates in coarse sandy sediments in Japan and gravel sediments in the United States and Canada, most gas hydrates in the northern South China Sea are non-diagenetic and exist in fine-grained sediments with a vein-like morphology. Therefore, especially in terms of the offshore production test in gas hydrate reservoirs in the Shenhu area in the north slope of the South China Sea, Chinese scientists have proposed two unprecedented techniques that have been verified during the field trials: solid fluidization and formation fluid extraction. Herein, we introduce the two production techniques, as well as the so-called “four-in-one” environmental monitoring system employed during the Shenhu production test. Methane is not currently commercially produced from gas hydrates anywhere in the world; therefore, the objective of field trials is to prove whether existing techniques could be applied as feasible and economic production methods for gas hydrates in deep-water sediments and permafrost zones. Before achieving commercial methane recovery from gas hydrates, it should be necessary to measure the geologic properties of gas hydrate reservoirs to optimize and improve existing production techniques. Herein, we propose horizontal wells, multilateral wells, and cluster wells improved by the vertical and individual wells applied during existing field trials. It is noteworthy that relatively pure gas hydrates occur in seafloor mounds, within near-surface sediments, and in gas migration conduits. Their extensive distribution, high saturation, and easy access mean that these types of gas hydrate may attract considerable attention from academia and industry in the future. Herein, we also review the occurrence and development of concentrated shallow hydrate accumulations and briefly introduce exploration and production techniques. In the closing section, we discuss future research needs, key issues, and major challenges related to gas hydrate exploration and production. We believe this review article provides insight on past, present, and future gas hydrate exploration and production to provide guidelines and stimulate new work into the field of gas hydrates.  相似文献   

Estimation of the global amount of submarine gas hydrates formed via microbial methane formation based on numerical reaction-transport modeling and a novel parameterization of Holocene sedimentation     

E.B. Burwicz  L.H. Rüpke  K. Wallmann 《Geochimica et cosmochimica acta》2011,75(16):4562-4576

This study provides new estimates for the global offshore methane hydrate inventory formed due to microbial CH₄ production under Quaternary and Holocene boundary conditions. A multi-1D model for particular organic carbon (POC) degradation, gas hydrate formation and dissolution is presented. The novel reaction-transport model contains an open three-phase system of two solid compounds (organic carbon, gas hydrates), three dissolved species (methane, sulfates, inorganic carbon) and one gaseous phase (free methane). The model computes time-resolved concentration profiles for all compounds by accounting for chemical reactions as well as diffusive and advective transport processes. The reaction module builds upon a new kinetic model of POC degradation which considers a down-core decrease in reactivity of organic matter. Various chemical reactions such as organic carbon decay, anaerobic oxidation of methane, methanogenesis, and sulfate reduction are resolved using appropriate kinetic rate laws and constants. Gas hydrates and free gas form if the concentration of dissolved methane exceeds the pressure, temperature, and salinity-dependent solubility limits of hydrates and/or free gas, with a rate given by kinetic parameters. Global input grids have been compiled from a variety of oceanographic, geological and geophysical data sets including a new parameterization of sedimentation rates in terms of water depth.We find prominent gas hydrate provinces offshore Central America where sediments are rich in organic carbon and in the Arctic Ocean where low bottom water temperatures stabilize methane hydrates. The world’s total gas hydrate inventory is estimated at (at STP conditions) or, equivalently, 4.18-995 Gt of methane carbon. The first value refers to present day conditions estimated using the relatively low Holocene sedimentation rates; the second value corresponds to a scenario of higher Quaternary sedimentation rates along continental margins.Our results clearly show that in-situ POC degradation is at present not an efficient hydrate forming process. Significant hydrate deposits in marine settings are more likely to have formed at times of higher sedimentation during the Quaternary or as a consequence of upward fluid transport at continental margins.  相似文献   

中国区域碳循环研究进展与展望   总被引：26，自引：2，他引：24  

戴民汉  翟惟东  鲁中明  蔡平河  蔡卫君  洪华生 《地球科学进展》2004,19(1):120-130

中国陆地和海洋生态系统的区域碳循环在全球碳循环过程中占有重要地位。目前,中国陆地生态系统在全球碳循环中的地位和作用已有比较深入的研究,而中国边缘海系统碳循环研究相对薄弱。简要回顾中国碳循环（以现代过程的描述为主）的研究动态,重点阐述中国边缘海碳循环研究概况及CO2的海-气交换、有机碳循环、颗粒有机碳的输出、河流的输运等海洋碳循环过程的关键科学问题。在汇总补充及数据更新的基础上勾画了中国区域碳循环框架。我们认为,中国的区域碳循环过程尚有诸多未知量和不确定性,缺乏把陆、海、气作为一个系统的综合研究,海洋生态系统碳循环研究尤其需要加强。中国边缘海的碳循环研究应当围绕CO2的汇源过程这一碳循环的中心问题,深入开展边缘海碳的生物地球化学及其与大气CO2的耦合作用等方面的研究。  相似文献   

青海木里煤田天然气水合物特征与成因   总被引：3，自引：0，他引：3  

王佟  刘天绩  邵龙义  曹代勇  郭晋宁  刘益芬  文怀军  王丹 《煤田地质与勘探》2009,37(6):26-30

青海木里煤田成功钻获天然气水合物实物样品,使我国成为世界上首次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家。通过对钻获天然气水合物样品的分析,以及对以往异常可燃气体涌出钻孔的测井曲线的重新解释和对比分析,初步确定天然气水合物赋存于中侏罗统江仓组油页岩段的细粉砂岩夹层内的孔隙和裂隙中。研究结果显示,天然气水合物中的气体以重烃类为主,甲烷达52%~68%;其δ13C值为-50.5‰(PDB标准),并具有δl3C_l<δ13C₂<δ13C₃<δ13iC₄<δl3nC₄的特征,其δD值分别为-266‰和-262‰(VSMOW标准),显示出明显的深部热解气特征。结合木里煤田煤层气地质特征,认为煤层气是木里煤田天然气水合物的主要来源,并将其命名为“煤型气源”天然气水合物。   相似文献   

美国天然气水合物研究计划介绍   总被引：9，自引：0，他引：9  

陈多福  徐文新  吴时国  宋海斌  姚伯初 《地球科学进展》2003,18(2):321-325

以美国近年来提出的天然气水合物研究计划和项目申请书为基础,介绍美国科学家在天然气水合物研究领域中所关心的关键科学与技术问题和研究焦点,供我国天然气水合物研究者在项目设计和开展研究工作时参考。美国天然气水合物研究关注的重点科学问题主要集中在 4个方面：天然气水合物的物理与化学特性研究;天然气水合物开采技术研究;天然气水合物灾害-安全性与海底稳定性研究;天然气水合物在全球碳循环中的作用研究。在研究方法上主要采取天然气水合物区的现场地质地球化学观测、实验室合成和测定及计算模拟,特别关注与水合物和油气冷泉相关的生命过程及与水合物的相互作用研究。  相似文献   

天然气水合物地热场分布特征   总被引：12，自引：0，他引：12       下载免费PDF全文

金春爽  汪集旸  王永新  何丽娟 《地质科学》2004,39(3):416-423,319

天然气水合物广泛分布于海底和永久冻土带。通过统计世界上已发现水合物或水合物标志的地区的热参数值,发现水合物分布区具有低热流的特征;由于水合物本身的低热导率特性,导致水合物分布区的热导率值较低;含水合物的沉积物由于水合物的分解,岩心温度也较低。通过研究南海的热场特征,发现南海的吕宋海槽、西沙海槽附近、湄公盆地和台西南盆地几个地区热流较低,可能是有利的水合物远景区。  相似文献   

冰雪层中记录气候与环境变化的痕量含碳杂质   总被引：2，自引：0，他引：2  

谢树成  姚檀栋 《地球科学进展》1998,13(4):376-382

冰雪层是记录全球变化的主要信息载体之一,其中由生源要素碳形成的杂质种类最多。总结了这些含碳杂质记录古气候和古环境变化方面的研究进展,涉及温室气体、低分子可溶性有机酸、人为有机污染物以及孢粉和高碳数有机质。讨论了今后这些研究的重点所在。  相似文献