陈 浩 颜克凤* 李小森 陈朝阳 张 郁 徐纯刚

(1.中国科学院 广州能源研究所， 广州 510640； 2.中国科学院 广州能源研究所 中国科学院天然气水合物重点实验室，广州 510640； 3.中国科学院 广州天然气水合物研究中心， 广州 510640；4.广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室， 广州 510640；5.中国科学院大学， 北京 100049)

引 言

天然气水合物是以CH4、C2H6、CO2等气体分子为客体，以H2O分子为主体，在低温高压下形成的一种笼型晶体化合物，其中主体分子以氢键相互连接形成不同的笼型孔穴，客体分子占据孔穴。天然气水合物的晶体结构主要包括I型(SI)、II型(SII)和H型(SH)。I型水合物晶胞是由2个512小孔穴和6个51262大孔穴总共46个H2O分子形成的体心立方结构；II型水合物晶胞是面心立方结构，包含136个H2O分子，由8个51264大孔穴和16个512小孔穴组成；H型水合物晶胞是简单的立方结构，包含34个H2O分子，晶胞中有3种不同的孔穴，即3个512孔穴、2个435663孔穴和1个51268孔穴。在自然界中天然气水合物主要以SI晶体结构存在，客体分子主要为CH4。由于具有储量大、热值高、无污染等优点，天然气水合物作为21世纪的一种新能源，其开采研究对于我国后续能源的可持续发展具有重要意义。目前，天然气水合物的开采方法主要有热激法、降压法和化学试剂法，各个方法均有一定的局限，因此开采方法的优化，以及新型开采方法的研发是天然气水合物开采技术研究的重点。CO2置换开采水合物方法是一种新型的开采方法，在从水合物中置换出天然气的同时注入CO2从而生成CO2水合物。……