Teledyne ISCO 甲烷水合物研究

01 概述

甲烷水合物由封存在水分子晶体晶格内的甲烷（天然气）组成，存在于海底下的沉积物中，当暴露在大气中时可以被释放出来。甲烷水合物因其独特的物理特性也被称为“可燃冰”，是一种潜在的、相对清洁的能源，可以为我们不断增长的能源需求提供解决方案。

图：版权所有：©2007年National Institute of Advanced  Industrial Science and Technology 

图1：通过加热从冰中释放出的甲烷

根据美国地质调查局的数据，全 球甲烷水合物的有机碳含量为1040亿吨，大约是所有化石燃料总碳含量的两倍。

每一个体积的水合物可以包含超过160体积的甲烷气体。如果收集这些水合物，全 球可能有多达20000万亿立方米，而全 球剩余的常规天然气储量仅为250万亿立方米。

02 形成

甲烷水合物是在特定的温度和压力条件下形成的，在这些条件下细菌从积累的有机遗骸中产生甲烷，沉积物迅速收集，保护遗骸不被氧化。

图2：甲烷水合物的形成条件

03 全 球潜在的水合物集中地

甲烷水合物可以在世界上大部分大陆和一些永 久冻土地区的近海被发现，如加拿大和俄罗斯，那里存在特定的温度和压力。

仅在加拿大，估计就有500万亿立方米的甲烷水合物，主要位于北极圈上方的博福特-麦肯齐地区。该油田含有世界上浓度最 高的天然气水合物之一，研究表明水合物中的天然气回收是可能的。位于日本近海的南开海槽中也发现了甲烷水合物，那里至少存有1.1兆立方公尺(40兆立方英尺)的存储量。

04 初步研究

虽然潜在的好处是巨大的，但也有许多问题需要克服，比如如何回收水合物并从中提取甲烷。目前，日本、加拿大和美国正在进行相关研究，以解决这些重要的问题：

*甲烷水合物是如何形成？ 

*水合物储层中的相饱和度和由此产生的流体流动是什么？ 

*全 球可回收的甲烷总量是多少？ 

*如何以安全、经济有效的方式收获这种气体？

*采集和使用甲烷水合物对环境有什么影响？

05 试验研究

目前对甲烷水合物提取的研究，需要在实验室模拟现场条件。需要研究更直接的数据，包括确定可燃冰内的水合物分布、含水合物的沉积物传递压力-温度影响的能力、相对渗透力、水合物储层中的相饱和度和由此产生的流体流动，以及地下的甲烷产量和迁移速率。

06 TeledyneIsco高压柱塞泵

Teledyne ISCO高压柱塞泵可用于实验，通过精确控制流体体积、流量和压力来确定岩心的相或相对渗透率。它们可用于液体输送、围压和压力调节。

图3显示了两套连续流动泵，一对用于接收，一对用于输送。接收泵设置为恒压模式，填充后排放到废液瓶。泵之间的切换是无脉冲的，从而最 大限度地减少压力波动。

图3：恒压模式下的连续输送

1. 围压泵 2.接收泵 3.驱替泵

参考文献 

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