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天然气水合物的组成

来源:《天然气水合物的性质、勘探及开采》 日期:2010-09-15 浏览量:
天然气主要由甲烷组成,但也包含较高分子量的烃以及一些其它的无机气体。从DSDP井位处采出的天然气,其主要成分是浓度大约为84到99.9百分体积的甲烷。在多数情况下,甲烷至少占天然气混合物的96%,余下的是二氧化碳,偶尔有以微量存在的硫化氢、乙烷和重烃气体(Craypool, 1974)。在一定的高压、低温条件下,天然气组分与水键合可以结晶成笼形包藏络合物,即由包住的天然气分子所稳定的水分子三维结构。这种天然气与水的笼形包藏络合物称为天然气水合物。在天然气水合物里,例如理想的甲烷水合物(CH4·5.75H2O),甲烷和水之间的相互作用不是化学作用,而在一定程度上属Van der Waals力的作用。因此天然气水合物完全不同于矿物水化物。
在一般情况下,含有水合物的储集层仅能在温度低于300K时存在。这个温度是在高压下的近似上限,并且需要富含丙烷的天然气。在温度超过295K的储集层里,不太可能存在纯甲烷水合物层。在这一类的低温情况下,如果纯甲烷水合物得以存在,平均表面温度必须很低,一般这种储集层将处于永冻土层或大洋底之下。这样的储集层大约在500~2000米以下。如果认为压力主要随深度而变化,则可能存在天然气加水合物的压力为5~30兆巴。海上水合物层可达到的压力比上述值高,大约高出储集层之上水的静水压力。因此,有理由认为产天然气加水合物的储集层中的温度为290~295K左右,压力在15~25Mpa之间。值得注意的是,较低的温度会与水合物的蒸汽压力相对应,这时压力较低,没有多大的开采价值。温度(相应的压力)愈高,产伴生气的可能性愈大。