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天然气水合物的性质是什么

天然气水合物(Natural Gas Hydrate/Gas Hydrate)即可燃冰,化学式CH₄·nH₂O。是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。那么接下来跟着小编一起来看看天然气水合物的性质是什么吧!

可燃冰

天然气水合物的简介

因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”。其资源密度高,全球分布广泛,具有极高的资源价值,因而成为油气工业界长期研究热点。自上世纪60年代起,以美国、日本、德国、中国、韩国、印度为代表的一些国家都制订了天然气水合物勘探开发研究计划。迄今,人们已在近海海域与冻土区发现水合物矿点超过230处,涌现出一大批天然气水合物热点研究区。

天然气水合物的性质

天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。

在高压下,甲烷气水包合物在 18 °C 的温度下仍能维持稳定。一般的甲烷气水化合物组成为 1摩尔的甲烷及每 5.75 摩尔的水,然而这个比例取决于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各种不同的包覆结构中。据观测的密度大约在 0.9 g/cm³。一升的甲烷气水包合物固体,在标准状况下,平均包含 168 升的甲烷气体。

1立方米的可燃冰可在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8立方米的淡水,所以固体状的天然气水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态,其分布可以从海底到海底之下 1000 米 的范围以内,再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在。

天然气水合物从物理性质来看,天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度,剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物,中子孔隙度低于饱和水沉积物,这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外,天然气水合物的毛细管孔隙压力较高,可燃冰分子结构就像一个一个由若干水分子组成的笼子。

形成条件

形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和原材料。

首先,低温。可燃冰在0—10℃时生成,超过20℃便会分解。海底温度一般保持在2—4℃左右;

其次,高压。可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而以海洋的深度,30个大气压很容易保证,并且气压越大,水合物就越不容易分解。

最后,充足的气源。海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具备的条件下,可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

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