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海洋水合物开采环境风险简介及甲烷气体渗漏量估算

文档作者：常爱莲，孙洪广，向世煜，徐军z 文档来源： 1河海大学力学与材料学院软物质力学研究所 2河海大学地球科学与工程学院		点击数：	更新时间： 2023年10月17日
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海洋水合物开采环境风险简介及甲烷气体渗漏量估算
常爱莲，孙洪广，向世煜，徐军z
(1河海大学力学与材料学院软物质力学研究所
2河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100)
摘要介绍天然气水合物开采的背景和相关环境问题．搜集南海地区水合物贮藏的相关地质资料。利用达西渗流定律和
Fick扩散定律初步估算了一定压力梯度的情况下．水合物层的甲烷气体渗漏至海底的渗透量。下一步工作将针对开采过程中
多场耦合条件下，结合实际地质结构分析．模拟甲烷气体渗漏过程。
关键词天然气水合物环境风险达西渗流定律新能源渗漏
中图分类号：P746．3 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2016)05一043—03
天然气水合物(CH4·nHz0)是由水和气体组成的冰状
物，通常以白色固体形式存在。地球上有广泛分布．主要分布
于冻土带和大陆边缘海底沉积物中m。由于中国每年的温室
气体排放量已接近全世界总排放量的15％。已超过美国成
为全球第1大温室气体排放大国暖。且以煤为主的能源消费
结构使得中国面临越来越严重的环境问题．因此天然气水合
物作为一种可持续发展的清洁绿色能源．可能成为我国未来
的重要能源来源。据估算。世界上天然气水合物所含的有机
碳总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的2倍[3]．其
中海洋中的天然气水合物占全球总量的99％以上。天然物
水合物的基本情况总结见表1。
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天然气水合物资源开发也面临着一系列环境和生态破
坏风险，如温室气体泄漏、海底滑坡和海底生态环境破坏等。
目前天然气水合物开采技术还不成熟．主要的开采方法有降
压法．热激法，注化学试剂法等(见表2)。但任何一种开采方
法还未应用于大规模开采．其环境风险有待深入分析．也是
试开采前期研究工作的重要课题。天然气水合物开采过程中
甲烷气体渗漏过程模拟是环境风险评估的研究基础．特别是
渗透量的估算是开采方法设计的依据．
1 天然气水合物开采及其环境风险
1．1 天然气水合物开采方法简述
(1)降压开采法：控制井口压力使生产井附近的压力下
降到比水合物储存层的平衡压力低．使其产生压力差．破坏
水合物相平衡压力，促使水合物进行分解产气。
(2)加热开采法：将蒸汽、热水、热盐水或其它热流体泵
入到水合物地层．通过提升水合物层内的温度来破坏水合物
的平衡条件．促使水合物分解：也可选择开采重油时使用的
火驱法或利用钻柱加热器[7]．使水合物温度升高．进一步发
生分解。
(3)注化学试剂：通过向天然气水合物层中注人化学试
剂，如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，促使天然气水合
物分解。
(4)C0。置换法：将C0：注入到天然气水合物中，使天然
气水合物分解成CH。和水，C0：更容易把CH．置换出去[8]。
2012年美国能源部、日本国家油气金属公司及康菲石油公
司共同在阿拉斯加北坡应用C0：置换法结合降压法进行水
合物开采．取得巨大成功[4]。相对降压法．注热开采研究的较
少。
(5)水力提升法：由海底采矿车把海底表层的水合物输
送到矿石中继仓．再由矿浆泵逐级将天然气水合物输送到地
面，在地面分解水合物并回收气体．整个系统是封闭的[3]。
(6)组合开采法：单独采用某一天然气水合物的开采方
法是不经济的．因此可以尝试结合不同方法的优点从而达到
表2 无镐气乖台绚开采卉海优缺点总结
作者简介：常爱莲(1991～)，女，河海大学在读硕士。
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