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2011/4/20
天然气水合物的概念:
  天然气水合物,也称气体水合物(gas hydrate),是由天然气与水分子在高压(>100大气压或>10MPa)和低温(0~10 ℃)条件下合成的一种固态结晶物质。因天然气中80%~90%的成分是甲烷,故也有人叫天然气水合物为甲烷水合物(methane hydrate或methane gas hydrate)。天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体,外貌类似冰雪(图1),可以象酒精块一样被点燃(图2~4),故也有人叫它“可燃冰”。
图1
图2
 
  从化学结构来看,天然气水合物是这样构成的:由水分子搭成象笼子一样的多面体格架,以甲烷为主的气体分子被包含在笼子格架中(图5)。不同的温压条件,具有不同的多面体格架。
  从物理性质来看(表1),天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度,剪切系数、电介常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物,中子孔隙度低于饱和水沉积物,这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外,天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。

图3
图4
图5
 
表1 天然气水合物的物理性质及与其它物质的比较
参数 纯水合物 含水合物沉积物 含气沉积物 饱和水沉积物
声波Vp(km/Sec) 3.25~3.6 2.05~4.5 0.06~1.45 1.6~2.5 3.8
声波Vs(km/Sec) 1.65 0.14~1.56   0.38~0.39  
Vp/ Vs(0℃) 1.95       1.88
密度(g/cm3) 0.912 1.15~2.4   1.26~2.42平均1.75 0.916
中子孔隙度(石灰岩单位%) 50~60     70  
体积模量(-1℃) 5.6       8.8
剪切系数(-1 ℃) 2.4       3.9
柏松比 0.33       0.33
电阻率(Ω·M) 1.75     1~3  
电介常数(0 ℃) 56       94
热传导率(-10 ℃,W/m·K) 0.49±0.02       2.23