[科普中国]-天然气水合物有何应用前景？

近日国土资源部、广东省人民政府、中国石油天然气集团公司签署三方合作协议，推进我国南海神狐海域天然气水合物勘查、试采和开采产业化进程，预计在2030年初步建成天然气年生产能力10亿立方米以上的资源勘查开发示范基地。

天然气水合物勘探（图片来自网络）

天然气水合物，也叫做可燃冰，是我们地球上非常丰富的天然气资源。天然气我们都知道，因为日常生活中我们做饭大多都是利用天然气，那天然气水合物是什么呢？

天然气水合物（可燃冰）

天然气里最主要的燃烧物质是甲烷，天然气水合物中也含有甲烷，但是它们不是以气体分子的形式存在的，而是甲烷分子与水分子结合在一起的。水分子和甲烷分子必须联合起来，才可以保证这个结构的稳定，水合物就是以这种形式存在于自然界的。

天然气水合物结构（图片来自网络）

天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境中。在标准状况下，一单位体积的气水合物分解，最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而它是一种重要的潜在未来资源。

天然气水合物的形成条件

天然气水合物的形成必须有充足的天然气来源，必须有低温或高压条件，这决定了它的特殊分布。

天然气水合物分布（图片来自网络）

从目前来看，天然气水合物主要分布在地球上两类地区：一类地区是水深为300m～4000m的海洋，在这里，天然气水合物基本是在高压条件下形成的，它们主要分布于海底以下0～1500m的松散沉积层中；

另一类地区是高纬度大陆地区永冻土带及水深100～250m以下极地陆架，在这里，天然气水合物主要是在低海面时期低温条件下形成。

**水合物所赋存的沉积物多是新生代沉积。**在沉积层中，水合物要么是以分散状胶结尚未固结的泥质沉积物颗粒，要么是以结核状、团块状和薄层状的集合体形式赋存于沉积物中，还可能以细脉状、网脉状充填于沉积物的裂隙之中。

天然气水合物（图片来自网络）

根据研究，生成天然气水合物的气体主要来自于沉积物中微生物对有机质的分解，个别地区也有部分气体来自于深部沉积层中有机质的热分解。

这些气体在海底沉积物的孔隙空间中形成水合物。水合物的生成非常迅速，但海底天然气水合物矿藏的形成可能要持续数百万年。

天然气水合物应用前景

水合物在天然气储运和处理方面的应用主要包括以下三个方面：

天然气水合物有广阔的应用前景（图片来自网络）

**1.**天然气的长距离运输——固态天然气水合物（Dry Hydrate）

天然气是一种对环境比较友好的清洁能源，但由于处于气态存在运输问题。目前天然气的运输方式主要有两种：管道输送和液化天然气。在一定条件下把天然气转变为水合物进行运输、储存具有一定的优越性。

**2.**收集石油工业中的伴生气——两相冰水合（Hydrate slurry）

对没有专门收集伴生气管道的石油部门，可利用水合物收集伴生气。伴生气在一定条件下与水作用形成水合物，然后进行运输，也可把水合物与原油混合在一起以两相冰形式通过管道进行运输。

天然气管道运输（图片来自网络）

**3.**天然气储存

我们可以在需要进行天然气储存的地方，把天然气转变为水合物储存在特定的海底或陆地上，等到需要天然气的时候再分解水合物获得天然气。

另外，水合物还可用于开采小型、零散的天然气田。我国存在许多小型、零散的天然气田，铺设天然气管道在经济上不可行。这时可利用水合物储运灵活的特点，把天然气转变为水合物进行开采、运输。

天然气水合物储存技术是一项新兴的技术，目前处于研究发展阶段。但它的发展与应用必将带动相关工业链的发展，产生巨大的经济效益和社会效益。