任德刚

（中国电力工程顾问集团公司）

利用CO2开采海底天然气水合物影响因素分析

任德刚

（中国电力工程顾问集团公司）

通过介绍气体水合物的晶体结构，从热力学方面论证了利用CO2开采海底天然气水合物的可行性，并分析了铠甲效应、温度、压力、晶体结构、晶穴充满度、多孔介质、盐度、添加剂及乳化等多种因素对CO2与CH4水合物置换反应的影响，最后指出今后研究的重点应为采取各种措施强化反应过程。该研究成果为CO2封存和海底天然气开采研究提供了一种新思路。

CO2；开采；天然气水合物；影响因素

0 引言

随着CO2捕集项目的不断投运，捕集的CO2除了少量可用于工业生产和油田回注外，大部分需要以液态形式进行地质封存和海底封存。直接进行海底封存存在影响海洋生态环境和CO2可能逸散回大气等问题［1］。气体水合物是在一定温度和压力下由气体分子填充水分子产生的晶格而形成的一种白色笼形晶体［2］，是由主体分子即水分子间以氢键相互结合形成笼形空隙，并将客体分子即气体分子包络在其中所形成的非化学计量的包络化合物［3］。主、客体分子之间的作用力为范德华力［2］。 目前已知 100 多种气体如 CH4，C2H6，CO2，N2和O2等均可形成气体水合物［3］。形成天然气水合物的主要气体为CH4，通常将CH4分子含量超过99%的天然气水合物称为甲烷水合物（Methane Hydrate）。CH4水合物的构成表达式为CH4·nH2O，其中n为H2O分子和CH4分子的摩尔比，其理论最小值为5.75［4］。理论上1 m3的CH4水合物在标准条件下，可释放出164 m3的 CH4气体和 0.8 m3的水［5］。……