王云飛,孫長宇,喻西崇,王清,李清平,陳光進(jìn)
(1 中海油研究總院有限責(zé)任公司,北京 100028;2 中國石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院,北京 102249)
水和氣體小分子(包括甲烷、二氧化碳、硫化氫等)形成的冰狀固態(tài)化合物稱為水合物。自然界中,水合物通常廣泛分布于海底沉積層和永久凍土帶,客體小分子組成與天然氣十分相似,因而通常被稱為天然氣水合物。水合物的特性使得其在許多科研領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注,如海水淡化、水合物快速生成儲氣、流動保障和天然氣水合物高效開采領(lǐng)域等。
天然氣水合物中有機(jī)碳儲量相當(dāng)于全球已探明礦物燃料的兩倍,雖然這個數(shù)值存在很大爭議,但其巨大的儲量和清潔無污染的特性還是讓水合物高效開采成為水合物最熱門的研究領(lǐng)域。作為一種非常規(guī)天然氣能源,其開采方法與常規(guī)的天然氣開采和其他非常規(guī)天然氣開采都有很大不同。開采過程通常需要首先破壞體系的相平衡,讓水合物在原位分解出氣體和水,之后再通過井等通道的方式將氣體輸送至地表。目前天然氣水合物開采方法主要包括降壓法、注熱法、注化學(xué)劑法以及氣體置換法等。雖然降壓法不需要額外注入能量,且操作簡單,是很有發(fā)展前景的天然氣水合物開采方法。但是降壓法有一個很嚴(yán)重的問題就是在產(chǎn)氣過程中,沉積層溫度由于儲層內(nèi)J-T效應(yīng)和水合物分解吸熱迅速下降,同時地層中傳熱速率非常緩慢,因而水合物分解速率受限,增大了開采的時間成本?!?br>