固态气体水化合物
(Solid Gas Hydrate)
一,定义系指在特定的压力与温度条件下,甲烷气体分子被封闭在水分子的扩大晶格中,呈固态的结晶化合物,亦称冰冻甲烷或水化甲烷.有时乙烷,丙烷,异丁烷,二氧化碳及硫化氢也可与甲烷一起形成固态混合气体水合物.
这些气体可以是来自洋底沉积物之下深度不大的生物成因气,也可以沿海底断层来自深处的非生物成因气.这类固体气水合物可以作为深部气藏的良好盖层,也可形成气体水合物气田.
上世纪60年代首先在原苏联西西伯利亚北极气田中发现冰冻甲烷,到70年代在该区发现储量巨大的水化甲烃气田梅索雅卡,储量为4×1011m3,54%是呈气体水合物产出,引起了人们的重视.后来在北极许多油气田均发现过它的踪迹.1980年初,美国深海钻探的钻井船,甚至发现在墨西哥和中美洲附近的太平洋中,广泛分布着冰冻甲烷地层,并取得许多岩心.迄今为止发现西半球北美洲周缘许多海域都蕴藏着气体水合物.估算的远景资源量可逾760~2915×1012ft3.
二,理化性质固态气体水合物属包体化合物的一种特殊范畴,由天然的两种分子合成:客体被包围在主体内,二者之间没有化学键联接(图6-9).
图6-9水合物的多面体晶形
气体水合物的晶格为冰状笼形状,分为两类单位晶格结构.
结构Ⅰ:每个单位晶格含46个水分子,能容纳直径小于5.8×10-10m的客体分子8个,理想化学分子式为X 5.75H2O,X为客体分子,CH4,H2S,C2H6,CO2,N2等气体适合于这类结构.
结构Ⅱ:每个单位晶格含136个水分子,能容纳直径不超过6.7×10-10m的客体分子8个.理想化学分子式为X·17H2O,C3H8和C4H10适合这类结构.
三,形成与分布气水合物的形成同温度和压力有关.一般对于压力的要求随温度线性升高而呈对数增加,因而大多数盆地无法满足这个压力增加的幅度.水合物在21℃~27℃的温度下都将分解,因而其形成的深度下限约1524m,当然随地温梯度的不同而有所变化.
在平面上,因主要形成于低温,高压条件,主要分布在极地,永久冻土带及大洋海底.