天然气水合物又叫做可燃冰也称作甲烷水合物,主要成分是甲烷与水分子,可燃冰分布于海底或陆地永久冻土带内,它是由天然气与水长期在高压和低温条件下形成的一种固态类冰状结晶物质。纯净的天然气水合物是白色固体,外貌极似冰雪,遇火即可燃烧,因此,又被形象地称为“可燃冰”。1立方米可燃冰等于164立方米的常规天然气藏,是其他非常规气源岩(如煤层、黑色页岩)能量密度的10倍,是常规天然气能量密度的2-5倍。其资源量丰富,被认为是继石油之后的一种新型能源燃料,具有很高的研究价值。
据估计,全球天然气水合物的总资源量约为2万万亿m3,总有机碳含量高达10万亿t,大约是目前全球天然气储量(187.3万亿m3)的100倍,大约是目前已知的全球常规化石能源(包括煤炭、石油、天然气)储量的2倍。可采年限>1000a。其中,海域天然气水合物资源量占99%,主要分布在300m以深的海底及海底下数百米沉积层中;陆地天然气水合物资源量仅占1%,主要分布在地面下200~2000m永久冻土层中。
全球已知的天然气水合物分布情况
目前已在全世界79个国家和地区发现了天然气水合物藏,已发现的天然气水合物矿点100余处,大多是通过对地球物理资料(似海底反射,BSR)的解释而确定的,部分由深海钻探计划(DSDP)、大洋钻探计划(ODP)、国际综合大洋钻探计划(IODP)等科学钻探予以证实。世界天然气水合物潜力区主要分布在美国、北冰洋、拉丁美洲和加勒比地区、俄罗斯、南大洋、非洲南部、非洲西北和中部、加拿大等国家和地区。
1. 美国天然气水合物资源潜力及分布
据1995年完成的针对美国周边海域和北美陆域多年冻土带的调查研究,美国甲烷水合物区块中的天然气储量约9060万亿m3。5个主要分布区的储量分别为:阿拉斯加海域(52.6%)、太平洋(19.1%)、墨西哥湾(11.9%)、大西洋(16.2%)和阿拉斯加陆域(0.2%)。
目前,美国在大规模天然气水合物区域勘探方面有3个主要项目正在开展:1个是墨西哥湾近海天然气水合物的勘探,其余2个项目主要是对北阿拉斯加陆上多年冻土带的甲烷水合物的勘探。
全球各地区的天然气水合物资源潜力
2. 加拿大天然气水合物资源潜力及分布
通过对加拿大北极多年冻土带与众多大陆架的天然气水合物资源潜力的分析(麦肯齐三角洲—波弗特海、北极群岛北部、戴维斯海峡、拉布拉多陆架、斯科舍陆架以及沿加拿大大西洋边缘和加拿大太平洋边缘的纽芬兰大浅滩),保守估计这些区域的天然气水合物储量为(0.01~1)万亿m3,潜在的甲烷储量大约在(1~100)万亿m3范围内。
3. 日本天然气水合物资源潜力及分布
日本海域甲烷水合物储量约为(4.7~7.4)万亿m3(即海底以下甲烷气的总体积)。其总天然气水合物储量相当于日本2012年天然气消耗量(1167亿m3)的40~63倍。天然气水合物资源主要分布于南海海槽及其邻域。
4. 中国天然气水合物资源潜力及分布
我国海陆域均有天然气水合物分布。初步评价我国陆上祁连山南缘及青藏高原地区天然气水合物资源量可达400亿t左右油当量;而我国南海海域天然气水合物资源量则高达800亿t油当量。目前通过海洋地质调查,已在南海北部陆坡区圈定了6个成矿远景区及25个有利区块和24个钻探目标区。自2007年以来先后通过3个航次的钻探,迄今已确定2个相当于千亿m3以上天然气储量规模的可燃冰矿藏。
目前公认全球可开发的甲烷水合物区域有:陆地上有加拿大的麦肯齐三角洲和俄罗斯的麦索亚哈天然气水合物矿床;海域有美国北阿拉斯加的普拉德霍湾、日本的南海海槽和中国的南海北部地区。