天然氣水合物儲運天然氣技術探析

張 耀

(山西壓縮天然氣集團晉中有限公司，山西 晉中 030600)

天然氣水合物是在低溫與高壓的作用下，通過天然氣和水結合形成的白色結晶固體，外觀類似于松散的冰塊。因為天然氣中甲烷分子的含量相對較高，所以很多人把NGH稱作為甲烷水合物，但天然氣水合物仍然被大眾熟悉的名稱是“可燃冰”，主要是因為天然氣水合物能夠像酒精塊一樣被火燃燒，再加上其外觀和冰有些類似，所以叫它“可燃冰”更加的形象。

1 天然氣水合物儲運的基本原理

天然氣水合物(NGH)儲運的基本原理是通過用天然氣水合物的強大儲氣原理，然后再通過結合相關的科學工藝把天然氣制作為固態水合物，再把固態的水合物運輸到儲氣站，最后再通過儲氣站把固態水合物發揮成天然氣供用戶使用。整個過程最開始是將原料氣和水在約3 MPa和2 ℃的環境下生成水合物，然后在相同的情況下進行脫水處理，最后完成儲存和運輸，在達到目的地點之后，進行氣化，分離出氣體和水，從而將天然氣供應給用戶使用。

天然氣水合物儲運的運輸路線一般有兩種：第一種，天然氣是從氣田開采得到或是通過進口得到，因此，這種天然氣的運輸要在使用前通過氣田或是出口國進行加工工作，把天然氣加工成水合物然后運輸；第二種，天然氣是在內陸開采得到，運輸過程相對簡單。天然氣水合物儲運技術的兩種路線，不管是從氣田運輸還是從進口運輸，儲運技術最終都離不開水合物的生成和氣化過程，雖然他們的先后順序可能有著很大的差別，但他們的步驟和數量是一樣。

2 水合物儲運天然氣的關鍵技術

水合物儲運天然氣的技術種類繁多，相較于我國現在的技術水平來說，我們只可以稱作是前期的研究開發時期，依然還是有著極大的發展空間，為了能夠得到快速的發展我國工業進程，就一定要處理好水合物儲運天然氣的主要技術，以下就幾項關鍵技術進行詳細介紹。

社會經濟的發展，對環境造成了比較嚴重的影響，目前我國大力提倡清潔型能源的利用，對天然氣的使用量也逐步增大，因此，加強儲運技術是對水合物天然氣起到了至關重要的作用[1]。

3 天然氣水合物儲運技術

天然氣水合物儲運技術主要是通過對儲氣能量的利用，在高溫條件下把天然氣和水兩者相融合，所出現的固體化合物。水合物的儲存能力受到很多外界條件的因素，例如：壓力、生成方式、溫度等都能夠影響水因素。研究實驗發現，甲烷天然氣在水合物融合時，很容易儲存，主要是因為水合物的儲存能力較強、儲存需要的條件低，所以其在天然氣儲運技術中得到的重視程度也在增加。

4 發展現狀

如今，我國所用到的常見的天然氣儲運技術主要有液化天然氣輸送、管道輸送、壓縮天然氣輸等三種方式。它們各自有著各自的特點，也有自己的應用范圍。在我國內陸地區通常是利用管道輸送來進行天然氣的相關運輸，這個辦法需要大量的資金投入，但它也有自己的優點，可以使經濟效益變好、安全性變高。“西氣東輸”工程是我國最大的管道天然氣運輸技術，他的建設長度大概有4 200 km，預估輸氣量是120×108m3，總投資能夠達到約1 400億元。天然氣在平常的壓強下儲運方式被稱作是壓縮天然氣儲運，這個辦法大多數是應用在天然氣的短途運輸中，其運輸方式相對比較的靈活，但它需要在運輸途中的氣壓一直保持在25 MPa的高壓狀態下，以此來降低它在運輸途中所發生危險的概率。所以它對制造容器材質要求也相當的嚴格，因此，容器的制造需要的成本也很高。

在我國，如何提高生成速度與儲氣密度是我國天然氣儲存運輸的注重點。利用加入多孔介質來滿足增加密度的需求，這樣增加了天然氣的雜質，對增加后期天然氣的各種費用提高了成本。水合物生成速度的增加一般是通過加大液壓的接觸面來進行的，一般采用噴霧、攪拌、鼓泡等方式來加大液壓。水合物在通過攪拌的過程中需要長期維持在相同速度的情況下，間隙量增加，密度也會不斷降低。所以需要提升水合物生成速度設備的資金投入。

5 發展前景

相關實驗研究的數據結果表明，與水合物儲運技術與液化天然氣輸送等相比較，具有較為明顯的優點，發展前景較好。同時為天然氣運輸提供了第四種儲運辦法，而且安全性高、儲運條件不高，而且它對運輸處理技術不排斥，通過井口氣體的壓力就可以很好的保持水合物的高壓低溫條件，實現天然氣的節能減排。

5.1 常規天然氣

水合物儲運技術用在比較常規的天然氣開采與籌備時，可以對陸地邊遠小氣田、海上管道鋪設成本較高的氣田進行開發，它有著開采成本低、產量高的特點。對這種比較常規的天然氣田進行有效的水合物儲運技術，比使用其他的辦法更加的合理，能夠滿足開采量的同時也能好大程度的減少財力、物力的投入。

5.2 頁巖天然氣

在頁巖天然氣中，目前，我國已經取得了比較大的成就，頁巖天然氣在開采之初的開采率比較高，但在高產的同時，所含有的氣量也會慢慢降低，比較其他常規的天然氣來說，它的產量時間比較長而且穩定。很多的頁巖天然氣在開采最開始，由于產量較大，所需要用到的設備也是比較大的，可能會造成設備在后期穩產階段的空閑問題。水合物儲運技術在這個時期能夠成為輔助進行常規的輸送，因此，在計算頁巖天然氣的運輸時，能夠在設計管網的初期，把能力不充足情況下的儲運利用移動水合物生產儲運技術，加大它的儲運功能。

5.3 煤層天然氣

我國煤層天然氣的分布相對比較分散而且地區分布也相當不平衡，但是儲存量比較大，其主要是以小型煤層氣田為主，很多都是直接將其燒掉，很多天然氣投資者對這個項目的開發利用還不夠了解，將水合物儲運技術作用在煤層氣的開發當中，通過方便的集輸方式加大煤層的開采量[2]。

5.4 天然氣水合物

目前，我國天然氣水合物資源儲存量較大，其中陸地資源和海洋資源的水合物含量都很大，是我國的一個超大寶藏室。針對沒有埋設油氣管的地方，可以把水合物儲運技術作為開始的天然氣集輸方法，以此來減少天然氣在開發過程中對自然生態環境的影響。

5.5 偏遠地區的天然氣供應

我國廣闊的偏遠山區以及農村區域，在對這些區域進行天然氣集輸時，水合物儲運技術對天然氣的儲運壓力要求比壓縮天熱氣低很多，而且儲氣的溫度與常溫接近，方便儲運。水合物天然氣比液態天然氣的安全性要高，更加適合用于居民的生活。如果將這項技術用于我國的農村和偏遠地區，可行性是非常高的。

6 結語

我國現階段天然氣的分布較為廣泛，一方面，提高了我國對天然氣的需求，從而，有效的提高了天然氣輸送的距離；另一方面，利用天然氣管網的清管作用，減少管網輸氣壓力，增強天然氣輸送的效率。在浙北一帶天然氣的運輸過程中，利用水合物儲運技術對天然氣進行運輸，對天然氣公司來說，能夠增加公司的經濟效益。

綜上所述，我國加大了對天然氣的推廣，提高了其在社會能源中的占比。為了確保天然氣工程的發展，就一定要加強儲運技術，通過有效的手段進行調配控制。