2．3化学试剂法某些化学试剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化学试剂可以改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度。当将上述化学试剂从井孔泵如后，就会引起水合物的分解（如图5）。图5注化学试剂法开采天然气水合物示意图化学试剂法较热激发法作用缓慢，但确有降低初始能源输入的优点。化学试剂法最大的缺点是费用太昂贵。由于大洋中水合物的压力较高，因而不宜采用此方法。化学试剂法曾被在俄罗斯的梅索雅哈气田使用过，例如：在五口气井中注射了抑制剂，结果使气体的平均产量增加了4倍。在美国阿拉斯加的永冻层水合物中也做过实验，它在成功的移动相边界方面显得有效，获得明显的气体回收。根据计算证实了水合物的的分解率是抑制剂注射率的函数，抑制剂降低的相平衡温度可由以下经验公式计算[9]：（6）式中M——抑制剂的分子量；W——抑制剂重量百分比；K——与抑制剂种类有关的常数。2．4其他方法不管是热激发、减压或者注入抑制剂，每一种方法都有自身的缺点，为了探索开采的可行性和经济性，不少学者又提出了新的方法，例如苏联工作者Trofimuketal（1980）[10]提出在海床中直接捞取水合物，即在深海中使天然气水合物颗粒化，或将天然气水合物装入一种可膨胀的软式气袋(其内部保持天然气水合物稳定所需的温压条件)中，再用潜水艇把天然气水合物拖到大陆架附近的浅水地区，在那里，天然气水合物能够缓慢地分解，释放出天然气和水。近期有人提出用CO2置换开采，用压力将相平衡压力较低，更容易形成水合物的CO2通入天然气水合物储层，通过形成二氧化碳水合物的放出的热量来分解天然气水合物。[11]也有人提出直接在井底放一个高温催化炉，把甲烷催化成一氧化碳和氢气，利用放出的热量来分解水合物，该方案的化学反应方程式为：CH4 0.5O2→CO 2H2不过，所有的回收方案都必须遵守热力学第一定律。这是因为，人们发现：已分解的气体和水的分子比晶体中的气体和水的分子具有更多的能量（包括具有更多平动，转动和振动自由能）。而实际上又必须满足热力学第一定律这意味着，因此能量必然从周围流进了分离的水合物系统中。通过计算，运用能量平衡条件，在假设无能量损失的情况下，从水合物气体中获得的能量是分解水合物能量的15.5倍。3典型的开采方法比较3.1典型的开采主要优缺点各种开采方法都有自己的优缺点，到现在为止还没有一种能够真正投入生产的方法，现把典型开采方法的优缺点进行比较，见表1。表1典型的开采主要优缺点开采方法优点缺点1注热水方案简单，可实行循环注热，循环利用在发生分离之前必须输入显热，同时又需要把热量输出到非水合岩中。二次加热中有10到75的热损失掉了。2电磁加热作用速度快，可控设备较复杂，需要大量电能3微波加热作用速度快，操作简单，可通过波导传输需要大量电能，而且缺乏大功率磁控管4减压成本底，不需要连续激发作用缓慢，效率低，并且需要较高的储层温度5化学试剂降低了初期能源输入、方案简单，易实现费用昂贵，作用缓慢，腐蚀设备，且在水合物中很难扩散，不宜在开采海底水合物时使用3.2永久冻土和海岸水合物回收的经济性由于天然气水矿藏的地质条件的研究不多及开采方法的可行性较差，对天然气水合物开采的经济性研究比较少。1992年，美国全国石油委员会（TheNationalPetroleumCouncil）发表了一个评估报告，数据主要来自MacDonald（1990）对热激发和降压法的经济性研究，这些研究主要是针对北阿拉斯加和加利福利亚海岸的天然气水合物，其经济性比较见表2。[12]表2天然气水合物开采方法经济性比较热激发*降压常规天然气生产投资5,0843,3203,150年投入3,2002,5102,000产气量（MMcf/年）**9001,1001,100生产成本$/Mcf3.602.281.82收支平衡($/Mcf)4.502.852.25*假设每天注入温度为433K的热水30000立方米**假设储层高7.3米，孔隙度为40％，渗透性为600mD。从表中可以看出降压模型是有经济性的，但是还存在大量常规天然气资源的情况下，开采水合物来获得天然气将是没有竞争力的。4讨论和展望（1）在假设无能量损失的情况下，从水合物气体中获得的能量是分解水合物能量的15.5倍，在有损失的情况下，该能量之差可能较小，因此如何对现有的开采方案进行筛选和组合或者开发新的技术，寻找经济可行的开采方法将是一个非常重要的任务。（2）根据分析，减压法是成本最低的一种方法，但减压法具有很大的局限性。已经有人提出降压和注射热水结合的方法，可能是最有前途的方法，这是因为其热损小于蒸气注射的热损。该方法不涉及气体的稀释法，不需要大量抑制剂。（3）电磁加热、微波加热等新方法也值得关注，不过需要对水合物的热物性和电性质做进一步研究，通过数值模拟和实验对比电加热和注热水等的经济性，找出合适的方案。（4）多孔介质中的流体运动和它产生的渗流模型，是分形的研究对象，一个真正的可广泛使用的模型，应该能同时满足水合物和多孔介质中的气相和水相质量的方程、热量方程和动量方程。这种模型的确定，离不开对水合多孔介质物质属性的测定。例如：其渗透性，多孔度，以及每一相的饱和度。现在暂时还无法测定这些物质属性，无法把这些数值模型公式化。（5）现在的可行性模型都认为：测量储藏物的物性有助于评估水合物的回收情况。如从经济角度考虑，储藏物还应该具有较高的多孔度，水合物厚度较大。如要得到较高的产量，储藏岩层的导热效率要高，同时储藏岩层的热容值要低。（6）对于海洋沉积物中的水合物气体回收来说，现在仅提出了概念模型。而对永久冻土中水合物的降压技术，人们已从模型和实际两个方面进行了研究，因此在海洋型水合物中回收天然气将是研究重点。参考文献1Sang-YongLee,GeraldD.Holder,MethanehydratespotentialasafutureenergysourceFuelProcessingTechnology[J],71(2001):181~1862SloanEDJr.Clathratehydrateofnaturalgases[P].NewYork:MarcerInc.，19973史斗，孙成权，朱岳年编气水合物是一种新的烃类资源国外天然气水合物研究进展[P]，兰州：兰州大学出版社，1992.17～25.4V.A.Pananayev,Gashydrateinoceans,InternationalGeologyReview,1987,29(5):596~6025史斗，孙成权，朱岳年编海洋中的天然气水合物国外天然气水合物研究进展[P]，兰州：兰州大学出版社，1992.38～446ChuangJi,et.al,Naturalgasproductionfromhydratedecompositionbydepressurization.Chem.Eng.Sci[J]56(2001):5801~58147ChuangJi,et.al,Constantratenaturalgasproductionfromawellinhydratereservoir,EnergyConversionandManagement[J]44(2003):2403~24238ChuangJi,et.al.Naturalgasproductionfromhydratedissociation:acomparisonofaxisymmetricmodels,[C]theFourthInternationalConferenceonGasHydrate,Yokohama,2002:791~7969白执松罗光熹石油及天然气物性预测[P]，石油工业出版社，北京，199510周怀阳彭晓彤叶瑛天然气水合物勘探开发技术研究进展地质与勘探[J]38(1),2002：70~7411Norikyoet.al.ResearchondisplacementmethanebyCO2inclathratehydrate,NihonEnerugiGakkaishi/JournaloftheJapanInstituteofEnergy[J],79(10),2000:1011~101912Collett,et.al.EnergyresourcepotentialofnaturalgashydratesSource:AmericanAssociationofPetroleumGeologistsBulletin[J],86(11),2002:1971~1992相关文章·天然气水合物资源开采方法研究三2004-7-1916:53:00·天然气水合物资源开采方法研究二2004-7-1916:53:00·天然气水合物的研究与开发2004-7-716:53:00·天然气水合物资源开采方法研究一2004-7-1616:53:00·微波作用下天然气水合物分解的研究进展及应用前景2004-7-716:53:00·天然气水合物新型抑制剂的研究进展2004-7-716:53:00