深水天然气水合物及其管道输送技术

聂超增 康清辉

摘要：深水天然气水合物在很多方面有着非常重要的应用前景，深水天然气水合物被称为化石燃料的替代资源，受到了世界各国研究者的高度重视。通过对深水天然气水合物的组成、结构以及性质进行分析，了解深水天然气水合物在能源利用和环境保护等方面的重要意义，对深水天然气水合物所采用的管道输送技术进行研究，从而提高深水天然气水合物的利用率。

关键词：深水天然气水合物；管道输送技术；开采

深水天然气水合物是一种由水和碳氢分子所组成的物质，深水天然气水合物大多储藏在极地永冻区以及深海地区等。世界各个国家的研究学者在对深水天然气水合物研究的过程中，已经确定深水天然气水合物的结构主要有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型，对深水天然气水合物的研究所涉及的领域比较多，深水天然气水合物是一种能代替化石燃料的自然资源，因此对深水天然气水合物的研究非常有意义。另外，深水天然气水合物在输送过程中会受到温度、压力等因素的影响，导致所分解的水和天然气会再次形成深水天然气水合物，因此需要研究其相应的管道输送技术，从而避免该现象的发生。

1深水天然气水合物的开采意义

深水天然气水合物在地球上的储量非常巨大，所存在的区域大多为深海地区。深水天然气水合物的储量是化石燃料资源量的2倍多，因此很多国家将深水天然气水合物来作为重要的战略后备资源，深水天然气水合物拥有埋藏浅、分布广、能源密度大等特点。通过对深水天然气水合物的结构和组成成分进行分析，认为利用热敷法，降压法和化学试剂法能够对深水天然气水合物进行开采，另外，在对深水天然气水合物进行分解的过程中，会产生大量的淡水资源，从而可以缓解地球上的淡水危机，因此深水天然气水合物被称为战略后备资源。

甲烷所形成的温室效应是二氧化碳的21倍，全球气候变暖会对深水天然气水合物造成分解，使大量的甲烷气体得以释放，造成全球气温进一步升高。目前世界各国正采用不同的方法来减少温室气体的排放，使用最常见的手段为水合物技术，利用该技术能够将大气中的二氧化碳分离出来，并以水合物的形式将其储存于海洋深处。

2深水天然气水合物开采的主要方法

2.1加热法

加热法是在深水天然气水合物稳定层中安装管道对天然气水合物进行加热，从而有效提高储存温度，使天然气水合物能够分解成水和天然气，然后再利用管道对天然气进行有效收集，该方法的不足之处是在加热过程中很有可能导致大量热能的损失，造成使用效率低，特别是在我国永久冻土期，会造成大量的经济损失。

2.2降压法

降压法主要是依靠降低压力对天然气水合物的稳定性进行破坏，在一定条件下天然气水合物能够分解成水和天然气，同时，可以利用采集过程中的流体对天然气水合物进行降压，从而使天然气水合物分解成水和天然气。降压阀在使用过程中可以确保水合物发生分散，随着天然气水合物中气体的不断减少，水生物的平衡状态会发生改变，因此压降法开采天然气水合物的方式更加有效。

2.3化学试剂添加法

化学试剂添加法主要是依靠注入抑制剂来改变天然气水合物储存的温度和压力，从而造成天然气水合物发生分解，通常情况下化学试剂主要包括甲醇、乙二醇等化学品。天然气水合物的溶解速度与化学试剂添加剂的浓度、压力有着重要关系，虽然该方法的应用效果较好，但是其应用成本较为昂贵，而且作用时间较为缓慢。

3管道输送技术

3.1管道泄漏检测技术

天然气水合物在分解以后，天然气会通过管道进行传输，从而获得大量的天然气。天然气在利用管道输送过程中，可能会发生泄露。管道泄漏检测技术的应用主要依赖于激光技术对甲烷成分的感知程度来判断天然气管道是否发生泄漏，该技术的主要核心为遥感系统的应用，并且该技术的准确率能够提高50%以上。

3.2天然气水合物在运输方面的工艺

天然气水合物在利用管道运输过程中应当采取相应的工艺技术，才能够使终端能够合理有效地利用天然气水合物。天然气水合物在运输过程中由于外界条件的变化可能会造成已经被分解的天然气和水再一次形成水合物，天然气水合物的形成会对管道造成堵塞，因此采用热力学平衡原理，确保天然气水合物的温度、压力数值保持在相应的范围之内，能够有效避免天然气和水再次形成天然气水合物，天然气水合物在低压状态下比较稳定，因此将温度控制在2℃左右，可以将天然气输送至目的地。

3.3管道减阻剂技术

减阻剂技术是一种专门用于天然气管道输送的试剂，减阻剂的使用能够有效降低天然气输送的压力并且保证天然气的输送量，对于未使用减阻剂的天然气管道输送量能够有效提高15%以上，同时压力下降值也能提高20%。该技术的主要利用原理是在管道内壁涂抹聚酰胺基涂层，从而有效降低天然气的运输摩擦力，从而有效提高天然气水合物的输送量。

3.4 地理信息系统技术

地理信息系统在天然气水合物输送过程中是一种应用范围比较广泛的技术，该技术的优势较多，并且已经成为天然气水合物管道输送的重点研究内容。地理信息系统的应用主要用于长距离管道运输，随着我国自动化水平的不断提高对地理信息系统的应用也会非常广泛，因此从本质上看，地理信息系统在天然气水合物输送过程中属于自动化技术领域，能够有效实现对天然气水合物在输送过程中全方面控制可以更好地服务于天然气的输送。

4结束语

从不同角度对深水天然气水合物进行研究，可以发现深水天然气水合物是一种战略储备能源，能够减少环境污染。因此世界各国需要不断加强对深水天然气水合物的开采，根据深水天然气水合物的结构特点，探索深水天然气水合物管道输送技术，可以有效提高对深水天然气水合物的利用率，提供全新的理论和实验数据对深水天然气水合物进行工业生产。

参考文献

[1]胡海良,唐海雄,罗俊丰,韦红术.深水天然气水合物钻井及取心技术[J].石油钻采工艺,2009:33-36.

[2]王树立,饶永超,周诗岽,李建敏,王淼.水合物法天然气管道输送的实验研究[J].天然气工业,2014:109-115.

[3]张志杰,于兴河,郑秀娟,刘博.深水天然气水合物的开采技术及其应用[J].天然气工业,2005:160-162+25.