天然氣水合物－－未來(lái)潔凈的新能源 　　天然氣水合物是由天然氣與水分子在高壓、低溫條件下合成的一種固態(tài)類(lèi)冰結(jié)晶物質(zhì)。在大陸邊緣深水沉積物上部數(shù)百米中，有巨量的天然氣被蘊(yùn)藏在冰冷的天然氣水合物中。世界上天然氣水合物中碳總量可能是地球上其它化石燃料中碳總量的兩倍。天然氣水合物中溫室氣體甲烷的總量可能是現(xiàn)在大氣中甲烷總量的3000 倍。因此，天然氣水合物對(duì)世界能源和全球氣候變化都具有十分重要的意義。 天然氣水合物的概念 　　天然氣水合物，也稱(chēng)氣體水合物（gas hydrate），是由天然氣與水分子在高壓（>100 大氣壓或>10MPa）和低溫（0～10 ℃）條件下合成的一種固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。因天然氣中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物（methane hydrate 或methane gas hydrate）。天然氣水合物多呈白色或淺灰色晶體外貌類(lèi)似冰雪，可以象酒精塊一樣被點(diǎn)燃，故也有人叫它"可燃冰"。 　　從化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)看，天然氣水合物是這樣構(gòu)成的：由水分子搭成象籠子一樣的多面體格架，以甲烷為主的氣體分子被包含在籠子格架中。不同的溫壓條件，具有不同的多面體格架。 從物理性質(zhì)來(lái)看，天然氣水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系數(shù)、電介常數(shù)和熱傳導(dǎo)率均低于冰。天然氣水合物的聲波傳播速度明顯高于含氣沉積物和飽和水沉積物，中子孔隙度低于飽和水沉積物，這些差別是物探方法識(shí)別天然氣水合物的理論基礎(chǔ)。此外，天然氣水合物的毛細(xì)管孔隙壓力較高。 天然氣水合物的發(fā)現(xiàn) 　　1810 年，首次在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)天然氣水合物。 　　1934 年，前蘇聯(lián)在被堵塞的天然氣輸氣管道里發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物。由于水合物的形成，輸氣管道被堵塞。這一發(fā)現(xiàn)引起前蘇聯(lián)人對(duì)天然氣水合物的重視。 　　1965 年，前蘇聯(lián)首次在西西伯利亞永久凍土帶發(fā)現(xiàn)天然氣水合物礦藏，并引起多國(guó)科學(xué)家的注意。1970 年，前蘇聯(lián)開(kāi)始對(duì)該天然氣水合物礦床進(jìn)行商業(yè)開(kāi)采。 　　1970 年，國(guó)際深海鉆探計(jì)劃（DSDP）在美國(guó)東部大陸邊緣的布萊克海臺(tái)實(shí)施深海鉆探，在海底沉積物取心過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)冰冷的沉積物巖心嘶嘶地冒著氣泡，并達(dá)數(shù)小時(shí)。當(dāng)時(shí)的海洋地質(zhì)學(xué)家非常不解。后來(lái)才知道，氣泡是水合物分解引起的，他們?cè)诤５兹〉降某练e物巖心其實(shí)含有水合物。 　　1971 年，美國(guó)學(xué)者Stoll 等人在深海鉆探巖心中首次發(fā)現(xiàn)海洋天然氣水合物，并正式提出"天然氣水合物"概念。 　　1974 年，前蘇聯(lián)在黑海1950 米水深處發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物的冰狀晶體樣品。 　　1979 年，DSDP 第66 和67 航次在墨西哥灣實(shí)施深海鉆探，從海底獲得91.24米的天然氣水合物巖心，首次驗(yàn)證了海底天然氣水合物礦藏的存在。 　　1981 年，DSDP計(jì)劃利用"格羅瑪挑戰(zhàn)者號(hào)"鉆探船也從海底取上了3 英尺長(zhǎng)的水合物巖心。 　　1992 年，大洋鉆探計(jì)劃（ODP）第146 航次在美國(guó)俄勒岡州西部大陸邊緣Cascadia 海臺(tái)取得了天然氣水合物巖心。 　　1995 年，ODP 第164 航次在美國(guó)東部海域布萊克海臺(tái)實(shí)施了一系列深海鉆探，取得了大量水合物巖心，首次證明該礦藏具有商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值。 　　1997 年，大樣鉆探計(jì)劃考察隊(duì)利用潛水艇在美國(guó)南卡羅來(lái)納海上的布萊克海臺(tái)首次完成了水合物的直接測(cè)量和海底觀(guān)察。同年，ODP 在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區(qū)實(shí)施了深海鉆探，取得了天然氣水合物巖心。至此，以美國(guó)為首的DSDP 及其后繼的ODP 在10 個(gè)深海地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模天然氣水合物聚集：秘魯海溝陸坡、中美洲海溝陸坡（哥斯達(dá)黎加、危地馬拉、墨西哥）、美國(guó)東南大西洋海域、美洲西部太平洋海域、日本的兩個(gè)海域、阿拉斯加近海和墨西哥灣等海域。 　　1996 年和1999 年期間，德國(guó)和美國(guó)科學(xué)家通過(guò)深潛觀(guān)察和抓斗取樣，在美國(guó)俄勒岡州岸外Cascadia 海臺(tái)的海底沉積物中取到嘶嘶冒著氣泡的白色水合物塊狀樣品，該水合物塊可以被點(diǎn)燃，并發(fā)出熊熊的火焰。 　　1998 年，日本通過(guò)與加拿大合作，在加拿大西北Mackenzie 三角洲進(jìn)行了水合物鉆探，在890～952 米深處獲得37 米水合物巖心。該鉆井深1150 米，是高緯度地區(qū)永凍土帶研究氣體水合物的第一口井。 　　1999 年，日本在其靜岡縣御前崎近海挖掘出外觀(guān)看起來(lái)象濕潤(rùn)雪團(tuán)一樣的天然氣水合物。 　　到目前為止，在世界海域內(nèi)已有60 處直接或間接發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物，其中在18 處鉆探巖心中見(jiàn)到天然氣水合物，42 處見(jiàn)有天然氣水合物的地震標(biāo)志BSR。 天然氣水合物的形成條件與分布規(guī)律 　　天然氣水合物的形成與分布主要受烴類(lèi)氣體來(lái)源和一定的溫壓條件控制。天然氣水合物的形成必須有充足的天然氣來(lái)源，必須有低溫或高壓條件，這決定了它的特殊分布。從目前來(lái)看，天然氣水合物主要分布在地球上兩類(lèi)地區(qū)：一類(lèi)地區(qū)是水深為300 m～4000 m 的海洋，在這里，天然氣水合物基本是在高壓條件下形成的，主要分布于泥質(zhì)海底，賦存于海底以下0～1500 米的松散沉積層中；另一類(lèi)地區(qū)是高緯度大陸地區(qū)永凍土帶及水深100～250 米以下極地陸架海，在這里，天然氣水合物主要是在低海面時(shí)期低溫條件下形成。 　　水合物所賦存的沉積物多是新生代沉積。在沉積層中，水合物要么是以分散狀膠結(jié)尚未固結(jié)的泥質(zhì)沉積物顆粒，要么是以結(jié)核狀、團(tuán)塊狀和薄層狀的集合體形式賦存于沉積物中，還可能以細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀充填于沉積物的裂隙之中。根據(jù)研究，生成天然氣水合物的烴類(lèi)氣體主要來(lái)自于沉積物中微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解，個(gè)別地區(qū)也有部分氣體來(lái)自于深部沉積層中有機(jī)質(zhì)的熱分解（如美國(guó)東南大陸邊緣水合物的部分氣源是厚度大于13 公里的卡羅萊納組）。這些氣體在海底沉積物的孔隙空間中形成水合物。水合物的生成非常迅速，最近德國(guó)科學(xué)家在海底甲烷氣體取樣器和照相機(jī)上就見(jiàn)有水合物生成。但海底天然氣水合物礦藏的形成可能要持續(xù)數(shù)百萬(wàn)年。 　　從全球來(lái)看,海洋天然氣水合物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。海洋天然氣水合物分布于世界各大洋邊緣海域的大陸坡、陸�。ㄉ钏�海臺(tái)）和盆地，以及一些內(nèi)陸海。例如，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、日本四國(guó)海槽、日本南海海槽、印尼蘇拉威西海、澳大利亞西北海域及新西蘭北島外海，東太平洋海域的中美海槽、美國(guó)北加利福尼亞-俄勒岡岸外海域及秘魯海槽，大西洋西部海域的美國(guó)東海大陸邊緣布萊克海臺(tái)、墨西哥灣、加勒比海及南美東海岸外陸緣海，以及非洲西海岸岸外海域、印度洋的阿曼海灣、北極的巴倫支海和波弗特海、南極的羅斯海和威德?tīng)柡！��?nèi)陸的黑海和里海等。已有發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，海洋天然氣水合物主要分布在北半球，且以太平洋邊緣海域最多，其次是大西洋。陸坡、陸隆區(qū)是形成天然氣水合物的最佳地區(qū)，這里沉積物較發(fā)育，有機(jī)質(zhì)豐富，以甲烷為主的烴類(lèi)氣體來(lái)源充足，有利于天然氣水合物生成。 天然氣水合物的調(diào)查和研究意義 　　天然氣水合物研究是當(dāng)代地球科學(xué)和能源工業(yè)發(fā)展的一大熱點(diǎn)。該研究涉及到新一代能源的探查開(kāi)發(fā)、溫室效應(yīng)、全球碳循環(huán)和氣候變化、古海洋、海洋地質(zhì)災(zāi)害、天然氣運(yùn)輸、油氣管道堵塞、船艇能源更新和軍事防御等，并有可能對(duì)地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和能源工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。 能源 　　天然氣水合物作為未來(lái)潛在能源，具有分布廣泛、資源量巨大、埋藏淺、規(guī)模大、能量密度高、潔凈等特點(diǎn)，是地球上尚未開(kāi)發(fā)的最大未知能庫(kù)。盡管目前還不具備開(kāi)采海洋天然氣水合物的技術(shù)條件，但許多科學(xué)家相信它最有希望成?quot;21 世紀(jì)最理想的、具有商業(yè)開(kāi)發(fā)前景的新能源"。 一、分布廣泛 　　 據(jù)推算（按T<7℃，P>50 個(gè)大氣壓），世界上占海洋總面積90%的海域具有天然氣水合物形成的溫壓條件；據(jù)調(diào)查，世界天然氣水合物礦藏的面積可達(dá)全部海洋面積的30%以上。目前，實(shí)際上在所有海洋邊緣水深大于300～500m 的大陸斜坡上均已發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物，在一些海洋邊緣的深水海臺(tái)或盆地的淺部地層中也都直接或間接地發(fā)現(xiàn)有天然氣水合物，在極地凍土帶和極地陸架海也發(fā)現(xiàn)有天然氣水合物，證明世界天然氣水合物分布十分廣泛。據(jù)初步研究，我國(guó)東海陸坡和南海陸坡及盆地具備天然氣水合物的成礦條件和找礦前景，其中南海西沙海槽、臺(tái)灣東南陸坡已發(fā)現(xiàn)有天然氣水合物存在的地球物理標(biāo)志。 二、資源量巨大 　　 天然氣水合物是全球第二大碳儲(chǔ)庫(kù)，僅次于碳酸鹽巖，其蘊(yùn)藏的天然氣資源潛力巨大。據(jù)保守估算，世界上天然氣水合物所含天然氣的總資源量約為（1.8～2.1）×1016m3，其熱當(dāng)量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總熱當(dāng)量的2 倍，也就是說(shuō)，水合物中碳的總量（約為11×1018g）是地球已知化石燃料中碳總量的兩倍。即使是針對(duì)某一個(gè)國(guó)家，其海域水合物資源量也是巨大的。例如，美國(guó)海域天然氣水合物資源量約有5663 億立方米，其蘊(yùn)藏的天然氣資源量約有92萬(wàn)億立方米，可以滿(mǎn)足美國(guó)未來(lái)數(shù)百年的需要。 三、埋藏淺 　　與常規(guī)石油和天然氣比較，天然氣水合物礦藏埋藏較淺，有利于商業(yè)開(kāi)發(fā)。在深海，水合物礦藏賦存于海底以下0～1500 米的沉積層中，而且多數(shù)賦存于自表層向下厚數(shù)百米（500～800 米）的沉積層中；在加拿大西北Mackenzie 三角洲永凍土帶，水合物礦藏賦存于810.1～1102.3 米處，含天然氣水合物地層厚111 米。 四、規(guī)模大 　　天然氣水合物礦層一般厚數(shù)十厘米至數(shù)百米，分布面積數(shù)萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)平方公里，單個(gè)海域水合物中天然氣的資源量可達(dá)數(shù)萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)億立方米，規(guī)模之大，是其它常規(guī)天然氣氣藏?zé)o法比擬的。這里可以略舉幾個(gè)例子。美國(guó)東部大陸邊緣有一個(gè)30 海里×100 海里的布萊克海臺(tái)，其水合物蘊(yùn)藏的天然氣資源量非常巨大，相當(dāng)于約180 億噸油當(dāng)量，按美國(guó)目前年消耗量計(jì)算，能夠滿(mǎn)足美國(guó)未來(lái)105 年的需要；美國(guó)南、北卡羅萊納州岸外還有兩個(gè)海域，面積相當(dāng)于羅得島州，水合物蘊(yùn)藏的天然氣估計(jì)有1300 萬(wàn)億立方英尺，相當(dāng)于美國(guó)1989 年天然氣消耗量的70 倍還多。加拿大Vancouver 島大陸坡的天然氣水合物資源量也十分豐富，其蘊(yùn)藏的天然氣估計(jì)約10 萬(wàn)億立方米，按加拿大目前年消耗量計(jì)算，可滿(mǎn)足加拿大未來(lái)200 年的需要；加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區(qū)也蘊(yùn)藏著豐富的水合物資源，其儲(chǔ)量是美國(guó)布萊克海臺(tái)的10 倍。日本靜岡縣御前崎近海水合物蘊(yùn)藏的天然氣儲(chǔ)量達(dá)7.4 萬(wàn)億立方米，可滿(mǎn)足日本未來(lái)140 年的需要。 五、能量密度高 　　天然氣水合物的能量密度極高。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，水合物分解后氣體體積與水體積之比為164:1，也就是說(shuō)，一個(gè)單位體積的水合物分解至少可釋放160 個(gè)單位體積的甲烷氣體。這樣的能量密度是常規(guī)天然氣的2～5 倍，是煤的10 倍。 六、潔凈 　　天然氣水合物分解釋放后的天然氣主要是甲烷，它比常規(guī)天然氣含有更少的雜質(zhì)，燃燒后幾乎不產(chǎn)生環(huán)境污染物質(zhì)，因而是未來(lái)理想的潔凈能源。 氣　　候 　　甲烷是一種溫室效應(yīng)極強(qiáng)的溫室氣體。每分子甲烷蓄熱能力是每分子CO2 的27 倍，如以重量計(jì)則甲烷的氣候增溫效應(yīng)是CO2 的10 倍。在正常情況下，大氣中甲烷只占溫室氣體的15%，其對(duì)全球溫室效應(yīng)的影響排在CO2 之后。但是，全球水合物中甲烷量是如此之大，占地球上甲烷總量的99%以上，大約是大氣中甲烷量的3000 倍，一旦海水溫度或壓力發(fā)生變化，海底甲烷從水合物中釋放，可導(dǎo)致全球氣候迅速變暖。地史時(shí)期海平面劇烈變化、海底地殼活動(dòng)都有可能引起海底水合物分解，從而導(dǎo)致甲烷氣泄露，并引起全球氣候變暖。在地史上，地球上水合物中天然氣泄露也不一定全是災(zāi)難性的，也可能起著平衡氣候的作用。當(dāng)全球變冷時(shí)，因海平面下降而引起海底壓力減小，進(jìn)而導(dǎo)致海洋水合物分解，甲烷釋放到大氣中，溫室效應(yīng)將阻礙全球變冷趨勢(shì)，使得氣候波動(dòng)趨于平緩；當(dāng)海平面上升時(shí)，極地水合物因氣候變暖而失穩(wěn)分解，甲烷釋放到大氣中，導(dǎo)致氣候變暖加劇，氣候變化失去平衡。但是，一旦人為導(dǎo)致水合物中甲烷氣大量泄露，將會(huì)引起全球氣候迅速變暖，從而災(zāi)難性地威脅著人類(lèi)生存環(huán)境。這是人類(lèi)開(kāi)發(fā)水合物之前必須高度重視的首要問(wèn)題。 　　水合物中甲烷的釋放可能極大地影響人們對(duì)過(guò)去和未來(lái)氣候的認(rèn)識(shí)。自然界如何控制水合物？水合物又如何影響環(huán)境？目前人們還知道甚少。 災(zāi)　　害 　　天然氣水合物的生成和分解都有可能產(chǎn)生災(zāi)害。主要有以下三種災(zāi)害： 一、油氣管道堵塞 　　在高緯度永凍土帶及極地地區(qū)，水合物的生成可以堵塞諸如油井、油氣管道等油氣生產(chǎn)設(shè)施，從而構(gòu)成災(zāi)害。 二、海底滑坡 　　在海底，天然氣水合物是極其脆弱的，輕微的溫度增加或壓力釋放都有可能使它失穩(wěn)而產(chǎn)生分解，從而影響海底沉積物的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致海底滑坡。相比而言，水合物穩(wěn)定帶是剛性層，之下是飽和氣、水的沉積物塑性層。由于游離天然氣聚集于水合物穩(wěn)定帶的底界面，此處形成的壓力可能超過(guò)孔隙壓，使之成為一個(gè)脆弱的剪切帶。一旦某種因素（如海平面下降、海底構(gòu)造活動(dòng)、海底熱流值增高、鉆井或采氣不當(dāng)）引起海底壓力降低或溫度上升，水合物穩(wěn)定帶底界面的水合物將有可能首先分解成天然氣和水。其結(jié)果是：底界面處沉積物出現(xiàn)液化，氣壓不斷增大，最終使上部的沉積層失穩(wěn)而產(chǎn)生滑坡。如果巨厚的水合物沉積層滑坡進(jìn)深海里，水合物可能因壓力釋放而溶解。 美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局科學(xué)家Bill.Dillon 證實(shí)，美國(guó)南卡羅萊納州岸外就有一個(gè)年青的海底滑塌地質(zhì)體。地震資料顯示，該滑坡體下部的沉積物中幾乎不含水合物。一個(gè)可能的機(jī)制是：冰期海平面下降導(dǎo)致海底壓力下降，水合物穩(wěn)定帶底界面的水合物因壓力下降而分解，結(jié)果該處半膠結(jié)的沉積物帶變成充滿(mǎn)氣體的、無(wú)剪切強(qiáng)度的、易滑動(dòng)的帶，最終導(dǎo)致滑坡。這次滑坡可能釋放大量的甲烷，導(dǎo)致大氣中甲烷含量增加4%（與現(xiàn)在相比）。海底滑坡會(huì)對(duì)深海油氣鉆探、輸油管道、海底電纜等海底工程設(shè)施構(gòu)成危害。 三、海水毒化 　　一旦海底天然氣水合物因突發(fā)因素而失穩(wěn)分解，大量的甲烷氣體將進(jìn)入海水，結(jié)果是海水被還原，造成缺氧環(huán)境，進(jìn)而引起海洋生物大量死亡，甚至導(dǎo)致生物絕滅事件發(fā)生。地史上不排除這種可能性。 碳通量 　　水合物的分解是碳進(jìn)入海洋的重要來(lái)源之一。盡管目前我們還不清楚碳通量對(duì)海洋化學(xué)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，但已經(jīng)知道水合物中碳同位素分餾程度非常高，水合物引起的碳通量任何微小變化都能改變?nèi)藗儗?duì)海洋中碳同位素升降的看法。碳同位素是人們?cè)缙谘芯抗藕Ｑ笥绕涫枪艢夂虻挠行Чぞ�，今后如再用這種工具，就應(yīng)充分考慮到水合物可能引起的影響。 海洋軍事技術(shù) 　　通過(guò)試驗(yàn)，人們已經(jīng)了解到水合物以及水合物膠結(jié)沉積物表層的聲波速度是較高的，但對(duì)水合物膠結(jié)沉積物的特殊聲學(xué)特征還不是很清楚，需要進(jìn)一步研究。海洋天然氣水合物可能對(duì)海軍使用的聲學(xué)模型產(chǎn)生影響，并可能造成判斷失誤。掌握水合物膠結(jié)沉積物的特殊聲學(xué)特征，對(duì)聲納儀器的正確運(yùn)用具有重要意義，美國(guó)海軍非常重視這一點(diǎn)，并積極參與海洋天然氣水合物的聲學(xué)性質(zhì)研究。 國(guó)內(nèi)外天然氣水合物的研究現(xiàn)狀 前蘇聯(lián) 　　前蘇聯(lián)是研究天然氣水合物最早的國(guó)家。早在20 世紀(jì)30 年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家為了預(yù)防和疏通西伯利亞油氣管道的堵塞，以保障油氣管道的暢通，開(kāi)始對(duì)水合物的結(jié)構(gòu)和形成條件進(jìn)行研究。從60 年代開(kāi)始，荷蘭、德國(guó)、美國(guó)才相繼開(kāi)展了天然氣水合物結(jié)構(gòu)和熱動(dòng)力學(xué)研究。 　　從70 年代開(kāi)始，前蘇聯(lián)緊跟美國(guó)步伐，也在其周?chē)�海域和�?nèi)陸海中開(kāi)展天然氣水合物調(diào)查與研究工作。80 年代以來(lái)，前蘇聯(lián)通過(guò)海底表層取樣和地震調(diào)查等手段相繼在黑海、里海、貝加爾湖、鄂霍茨克海、白令海、千的島海溝等海域發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物礦藏和礦點(diǎn)并進(jìn)行了區(qū)域評(píng)價(jià)。即使近期經(jīng)濟(jì)比較困難，俄羅斯仍堅(jiān)持在巴倫支海和鄂霍茨克海等海域進(jìn)行天然氣水合物的調(diào)查與研究工作。 美國(guó) 　　美國(guó)則是開(kāi)展海洋天然氣水合物調(diào)查最早的國(guó)家，至今已耗資近3 億美元.早在60 年代，美國(guó)就在墨西哥灣及東部布萊克海臺(tái)實(shí)施油氣地震勘探，首次發(fā)現(xiàn)了令人難以理解的擬海底反射層（BSR）。1970 年，美國(guó)在布萊克海臺(tái)實(shí)施了深海鉆探（DSDP），證實(shí)BSR 之上存在天然氣水合物，BSR 是由水合物層底部游離天然氣引起的反射界面。之后，BSR 作為識(shí)別海洋天然氣水合物的地震標(biāo)志，被廣泛地用于世界各海域的水合物調(diào)查。1979 年和1981 年，美國(guó)通過(guò)DSDP 在墨西哥灣及布萊克海臺(tái)再次實(shí)施深海鉆探，并取得了水合物巖心。1981 年，美國(guó)制訂了甲烷水合物十年研究計(jì)劃（1982～1992），投入800 萬(wàn)美元開(kāi)展了天然氣水合物基礎(chǔ)知識(shí)的調(diào)查研究。80 年代中期，美國(guó)能源部和Morgentown 能源及技術(shù)中心授權(quán)國(guó)際地質(zhì)勘探者協(xié)會(huì)，對(duì)全球24 個(gè)地區(qū)的海洋天然氣水合物賦存控制因素和可采儲(chǔ)量進(jìn)行研究。1989 年以來(lái)，美國(guó)還進(jìn)行了氣體（甲烷、CO2、甲烷-乙烷-丙烷）水合物的高壓低溫實(shí)驗(yàn)和模擬研究。1991，美國(guó)能源部組織召開(kāi)了"美國(guó)國(guó)家氣體水合物學(xué)術(shù)討論會(huì)" 。通過(guò)這次會(huì)議，人們對(duì)水合物及其沉積物了解越來(lái)越多，并掀起了水合物研究的熱潮。1994 年，美國(guó)能源部制訂了"甲烷水合物研究項(xiàng)目"；1995 年，美國(guó)借助ODP 在其東部海域布萊克海臺(tái)實(shí)施了一系列深海鉆探，探明天然氣水合物資源量為180億噸油當(dāng)量。受如此巨大資源量的鼓舞，美國(guó)參議院于1998 年通過(guò)決議，把天然氣水合物作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國(guó)家發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)?quot;甲烷水合物研究與資源開(kāi)發(fā)利用"， 每年投入2000 萬(wàn)美元，能源部和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織有關(guān)部門(mén)實(shí)施，要求2010 年達(dá)到計(jì)劃目標(biāo)，2015 年進(jìn)行商業(yè)性試采。該計(jì)劃的主要內(nèi)容是：資源特征、生產(chǎn)開(kāi)發(fā)、全球變暖（全球碳循環(huán)）、安全性和海底穩(wěn)定性。1999 年7月，在美國(guó)鹽湖城召開(kāi)了主題為"氣體水合物與未來(lái)的挑戰(zhàn)"的第三屆國(guó)際氣體水合物會(huì)議，就資源特征、全球氣候變化、油氣管道堵塞物與海洋水合物工程、生產(chǎn)等專(zhuān)題進(jìn)行了交流和研討。到目前為止，美國(guó)已經(jīng)在其東南大陸邊緣、俄勒岡外太平洋西北邊緣、阿拉斯加北坡、墨西哥灣大陸邊緣、密西西比峽谷等海域進(jìn)行了天然氣水合物調(diào)查，并繪制了全美海洋天然氣水合物的礦藏分布圖，評(píng)價(jià)了各礦區(qū)的資源量和開(kāi)發(fā)潛力。 日本 　　日本的海洋天然氣水合物工作開(kāi)展較晚，但發(fā)展極為迅速，短短幾年就處于國(guó)際領(lǐng)先水平。1992 年，日本東京召開(kāi)了第29 屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)。在會(huì)上，美國(guó)能源部的Krason 估計(jì)日本南海海槽的BSR 分布范圍大約為3.5 萬(wàn)平方公里，認(rèn)為該海域水合物資源量十分豐富。受此鼓舞，加之日本油氣能源短缺，促成日本政府開(kāi)始關(guān)注水合物，各大專(zhuān)院校、科研院所也開(kāi)始借此契機(jī)推動(dòng)日本政府支持立項(xiàng)研究。1995 年，日本通商產(chǎn)業(yè)省資源能源廳石油公團(tuán)（JNOC）和日本地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合10 家石油天然氣私營(yíng)企業(yè)，設(shè)立了"甲烷水合物研究及開(kāi)發(fā)推進(jìn)初步計(jì)劃"。該5年計(jì)劃（1995～1999）的總投資150 億日元。目的是：通過(guò)地球物理勘探，研究水合物物理性質(zhì)，掌握水合物產(chǎn)地、地質(zhì)產(chǎn)狀及其分布規(guī)律，最后通過(guò)實(shí)施鉆探，評(píng)價(jià)日本岸外甲烷水合物開(kāi)發(fā)潛力和作為非傳統(tǒng)能源開(kāi)發(fā)的可行性。具體計(jì)劃如下：1996 年進(jìn)行地震調(diào)查，編制BSR 分布圖；1997 年在南海海槽東部實(shí)施導(dǎo)向性鉆探；1998 年與加拿大合作，在加拿大北部Mackenzie 三角洲試驗(yàn)鉆探，包括2口深井、1 口試驗(yàn)井，鉆穿凍土層，獲取水合物樣品，評(píng)估工程技術(shù)（主要是取心技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)），檢驗(yàn)新研制的技術(shù)裝備；1999 年在日本南海海槽東部進(jìn)行地層鉆探，對(duì)海洋天然氣水合物的潛在資源進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目得到日本石油勘探有限公司（JAPEX）、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（部分經(jīng)費(fèi)由美國(guó)能源部資助）、加拿大地質(zhì)調(diào)查局和一些大學(xué)的積極參與。1998 年，日本通過(guò)高壓裝置，人工合成了甲烷水合物。2000 年1 月下旬，日本通產(chǎn)省和石油財(cái)團(tuán)宣布，他們?cè)谀虾：２鬯��?50米處實(shí)施了鉆探，在日本靜岡縣御前崎近海發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物含量高達(dá)20%的砂巖層，證明那里存在豐富的天然氣水合物資源。計(jì)算表明，該海域水合物中蘊(yùn)藏的天然氣儲(chǔ)量達(dá)7.4 萬(wàn)億立方米，相當(dāng)于日本140 年消耗的天然氣總量。目前，日本已基本完成了對(duì)其周邊海域的天然氣水合物調(diào)查和評(píng)價(jià)，并圈定了12 塊天然氣水合物礦集區(qū)。在此基礎(chǔ)上，日本計(jì)劃在2010 年進(jìn)行試生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)其領(lǐng)海內(nèi)的天然氣水合物。 加拿大 　　加拿大對(duì)其海洋天然氣水合物和北極加拿大地區(qū)的大陸天然氣水合物都非常重視。加拿大地質(zhì)調(diào)查局通過(guò)對(duì)加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區(qū)的調(diào)查，估算其蘊(yùn)藏的水合物資源量是美國(guó)布萊克海臺(tái)的10 倍。1997 年至1999 年，由加拿大地質(zhì)調(diào)查局和溫哥華大學(xué)的科學(xué)家聯(lián)合組成研究小組，運(yùn)用單道和多道地震、鉆探（1997 年實(shí)施了ODP889/890 鉆探計(jì)劃）、地球化學(xué)、多波束測(cè)量、海底深潛器觀(guān)測(cè)及計(jì)算機(jī)模擬等手段，對(duì)該海域水合物的富聚機(jī)制、地質(zhì)背景及溫壓條件等進(jìn)行了深入研究，利用多道地震、測(cè)井、垂直地震速度等對(duì)水合物富集率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究表明，水合物層位于海底230 米以上，氣源主要是生物氣。在ODP站位，水合物富集率向下可以達(dá)到孔隙的20%；水合物層之下的游離天然氣富集率估計(jì)不到百分之幾。此外，1999 年加拿大還參與了日本南海海槽的水合物鉆探。在北極加拿大地區(qū)，天然氣水合物不僅是未來(lái)潛在的巨大能源，而且對(duì)該地區(qū)傳統(tǒng)石油天然氣的開(kāi)采可能構(gòu)成災(zāi)害，也可能是一個(gè)巨大的溫室氣體來(lái)源，為此，加拿大近年來(lái)加強(qiáng)了北極天然氣水合物研究。1998 年，加拿大與日本合作，在其西北Mackenzie 三角洲進(jìn)行了水合物鉆探，并在三軸控制條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)定了水合物的P 波速和抗剪強(qiáng)度。結(jié)果表明，含與不含水合物的P 波速差別較大，前者要高的多，剪切強(qiáng)度至少是后者的5 倍。這一成果為地震勘探提供了直接實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 德國(guó) 　　德國(guó)沒(méi)有自己的深海，但對(duì)水合物的研究非常感興趣，尤其重視水合物的環(huán)境意義。在80 年代后期，德國(guó)曾利用"太陽(yáng)號(hào)"調(diào)查船與印尼等國(guó)合作對(duì)西南太平洋海域進(jìn)行調(diào)查，在蘇拉威西海發(fā)現(xiàn)了水合物的地震標(biāo)志－－BSR。1998 年度，德國(guó)又與俄羅斯合作，開(kāi)展鄂霍茨克海水合物調(diào)查。1998 年至今，德國(guó)基爾大學(xué)Geomar 研究所對(duì)美國(guó)俄勒岡州西部大陸邊緣卡斯凱迪亞（Cascadia）消減帶的水合物海臺(tái)尤感興趣，通過(guò)德-美Tecflux 合作項(xiàng)目，爭(zhēng)取到資金2000 萬(wàn)馬克，不僅在該海域做了大量地震調(diào)查工作和海底取樣工作，而且還研究了水合物形成和失穩(wěn)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，測(cè)定了海底甲烷釋放速率的趨勢(shì)變化。在Cascadia 水合物海臺(tái)，不但發(fā)現(xiàn)有水合物礦藏，還發(fā)現(xiàn)了水合物泄氣窗，泄氣窗中有大量甲烷釋放。氣體中Rn/CH2 值很高，大約每公升50dpm；在局部地區(qū)，有銨和硫化物分布，在其它局部地區(qū)，甲烷發(fā)生氧化作用。為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)該海域的水合物資源量，ODP第199 航次計(jì)劃在2001 年10 月9 日至11 月6 日對(duì)Cascadia 水合物海臺(tái)實(shí)施鉆探。 印度 　　印度對(duì)其周邊海域的天然氣水合物資源十分重視。1995 年，印度地質(zhì)調(diào)查局對(duì)其海域進(jìn)行了有關(guān)水合物的地質(zhì)、地球化學(xué)和地震資料的初查與復(fù)查。在此基礎(chǔ)上，印度科學(xué)和工業(yè)委員會(huì)設(shè)立"全國(guó)氣體水合物研究計(jì)劃"，計(jì)劃在1996～2000年由國(guó)家投資5600 萬(wàn)美元對(duì)其周邊海域的天然氣水合物進(jìn)行前期調(diào)查研究。迄今為止，印度海域已初步顯示出良好的找礦前景。 澳大利亞 　　澳大利亞對(duì)其領(lǐng)海的天然氣水合物資源也十分重視。通過(guò)與法國(guó)合作，利用地震反射勘探技術(shù)，澳大利亞于1998 年繪制了Tasman 海BSR 的分布范圍。在該海域，水合物分布在水深1500～3000 米處，水合物礦藏厚200 米左右，位于海底以下400～600 米，證明該海域天然氣水合物資源量巨大。 英國(guó)及比利時(shí) 　　英國(guó)及比利時(shí)僅有少數(shù)人在做此項(xiàng)工作，但近年來(lái)也引起政府的重視。1996年9 月18～20 日在比利時(shí)的Gent 大學(xué)召開(kāi)了主題為"世界大陸邊緣穩(wěn)定性、氣候變化與氣體水合物"的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議；1998 年4 月14～15 日在英國(guó)Keele 大學(xué)也成功地主辦了"氣體水合物：資源-災(zāi)害-成因"國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)。 中國(guó) 　　我國(guó)對(duì)海洋天然氣水合物的調(diào)查和研究工作剛剛起步。1997 年，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦床所吳必豪等人完成了"西太平洋氣體水合物找礦前景與方法的調(diào)研" 課題，認(rèn)為西太平洋邊緣海域，包括我國(guó)東海和南海，具備天然氣水合物的成藏條件和找礦前景。之后，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查中心重新檢查了南海北部陸坡區(qū)近3 萬(wàn)公里的地震剖面，青島海洋地質(zhì)研究所檢查了東海陸坡區(qū)126 專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施的地震剖面，發(fā)現(xiàn)多處具有天然氣水合物礦藏的地震標(biāo)志－－BSR。俄羅斯專(zhuān)家在對(duì)我國(guó)東海進(jìn)行海水氣體地球化學(xué)的系統(tǒng)調(diào)查時(shí)，曾在沖繩海槽中段的西部陸坡和釣魚(yú)島附近海域發(fā)現(xiàn)多處甲烷氣體異常，臺(tái)灣海洋大學(xué)也在沖繩海槽南端還發(fā)現(xiàn)了BSR。1999 年春，以中國(guó)科學(xué)家為主的ODP184 航次在南海實(shí)施鉆探，巖心分析顯示有天然氣水合物存在的氯異常。1999 年10 月，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查中心首次在南海西沙海域開(kāi)展天然氣水合物前期調(diào)查，在三條共130公里的地震剖面上識(shí)別出BSR。這是一個(gè)重大突破，說(shuō)明我國(guó)海域也可能有天然氣水合物分布。最近，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院的有關(guān)院士、專(zhuān)家和國(guó)家有關(guān)部門(mén)召開(kāi)了"我國(guó)海域天然氣水合物資源調(diào)查與評(píng)價(jià)專(zhuān)項(xiàng)可行性報(bào)告"論證會(huì)，為申請(qǐng)將其列入國(guó)家研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃積極做好準(zhǔn)備。 　　目前，天然氣水合物與深海生物圈一起已經(jīng)成為大洋鉆探的兩大新領(lǐng)域。 　　1995 年，ODP 還專(zhuān)為海洋天然氣水合物設(shè)計(jì)了第164 航次。1999 年，國(guó)際科學(xué)大洋鉆探學(xué)術(shù)會(huì)議籌備委員會(huì)把天然氣水合物列入21 世紀(jì)大洋鉆探的14 個(gè)主題之一。2000 年1 月10 日，ODP 在華盛頓舉辦了大洋鉆探系列討論會(huì)，天然氣水合物（能源、氣候與生物圈的結(jié)合點(diǎn)）被作為4 個(gè)主題之一作了重點(diǎn)討論。由此可見(jiàn)一斑。 天然氣水合物調(diào)查的技術(shù)手段 　　目前，天然氣水合物調(diào)查的技術(shù)手段較多，如地震地球物理探查、電磁探測(cè)、流體地球化學(xué)探查、海底微地貌勘測(cè)、海底視象探查、海底熱流探查、海底地質(zhì)取樣、深海鉆探等，但這些技術(shù)手段都不夠成熟，有待進(jìn)一步探索和完善。 地震地球物理探查 　　對(duì)于沉積物中水合物，聲波P 波和S 波都很靈敏。對(duì)于沉積物中少量的水合物而言，S 波可能比P 波更靈敏。地震調(diào)查正是利用了水合物的這一聲學(xué)特征。地震地球物理探查包括高頻共深點(diǎn)法地震探查和高頻地震剖面探查。高頻地震剖面探查是天然氣水合物的主要調(diào)查手段。地震地球物理探查可以有多種技術(shù)方法，如船載深水高分辨率數(shù)字地震方法、船載單道地震方法、大孔徑海底地震檢波法、垂直地震剖面法等。這些方法的理論依據(jù)與聲納技術(shù)基本相同。多道地震方法是探測(cè)深海天然氣水合物的常用技術(shù)方法，也是目前最有效的技術(shù)方法。它是利用強(qiáng)脈沖聲源（如排陣）和許多道接受器探測(cè)來(lái)自海底、次海底地質(zhì)界面的反射信號(hào)。這種方法的特點(diǎn)是數(shù)字記錄、分辨率高、費(fèi)用高、探測(cè)埋深不大。 　　單道地震反射法是美國(guó)、加拿大探測(cè)深海天然氣水合物的技術(shù)方法之一，但不常用。它是利用強(qiáng)脈沖聲源（如）和單道接受器探測(cè)來(lái)自海底、次海底地質(zhì)界面的反射信號(hào)。這種方法的特點(diǎn)是探測(cè)深、分辨率低、費(fèi)用少。 海底地震檢波法是在海底安置大孔徑地震檢波器，接受來(lái)自次海底地質(zhì)界面的反射信號(hào)。垂直地震剖面法是在鉆井的不同深度安置地震檢波器。這些方法的分辨率很高，費(fèi)用也很高，主要用來(lái)估算天然氣水合物的富集率和評(píng)價(jià)天然氣水合物資源量。 流體地球化學(xué)探查 　　在海洋環(huán)境中，水合物富集區(qū)烴類(lèi)氣體的微量滲逸可在海底沉積物、海底和海水中形成烴類(lèi)異�；蚱渌�異常效應(yīng)。通過(guò)對(duì)底質(zhì)沉積樣孔隙水（或間隙水）及近海底水樣（尤其是富氣羽狀流）的測(cè)試，分析甲烷濃度異常、Cl－含量異常、δ18O 異常、PH 等地球化學(xué)指標(biāo)和富含重氧的菱鐵礦等標(biāo)志礦物，探測(cè)與天然氣水合物有關(guān)的地球化學(xué)異常，圈定水合物可能存在的地球化學(xué)異常區(qū)。 微地貌勘測(cè)與海底視象探查 　　通過(guò)船載深水多波束技術(shù)及海底電視攝像技術(shù)，探測(cè)海底地形地貌，分析并圈出與水合物可能有關(guān)的特殊構(gòu)造（可視為水合物的地貌標(biāo)志）的分布范圍。 海底熱流探查 　　采用海底熱流探測(cè)技術(shù)，測(cè)定海底溫度，計(jì)算地溫梯度。目的是：分析水合物成藏條件；反演水合物穩(wěn)定層底界面的埋深。 海底地質(zhì)取樣與深海鉆探 　　地質(zhì)取樣技術(shù)是發(fā)現(xiàn)水合物的直接手段，也是驗(yàn)證其它方法所得調(diào)查成果的必要手段。地質(zhì)取樣技術(shù)，包括抓斗取樣、重力取樣（柱樣）、大型重力活塞密封取樣等海底淺地層取樣技術(shù)（深度達(dá)10～12m）和深海鉆探取心技術(shù)。地質(zhì)取樣的另外目的是：分析天然氣水合物產(chǎn)狀（脈狀、團(tuán)塊狀、結(jié)核狀、星點(diǎn)狀）及賦存方式；測(cè)試水合物中氣體成分及其有關(guān)成因參數(shù)（如C1/（C1+C2）比值、甲烷中δ13C 值、硫化氫的δ34S 值等）；計(jì)算水合物的充填率；估算水合物的資源量。 天然氣水合物的識(shí)別標(biāo)志 　　天然氣水合物可以通過(guò)底質(zhì)沉積物取樣、鉆探取樣和深潛考察等方式直接識(shí)別，也可以通過(guò)擬海底反射層（BSR）、速度和震幅異常結(jié)構(gòu)、地球化學(xué)異常、多波速測(cè)深與海底電視攝像等方式間接識(shí)別。下面介紹一些間接標(biāo)志。 地震標(biāo)志 　　海洋天然氣水合物存在的主要地震標(biāo)志有擬海底反射層（BSR）、振幅變形（空白反射）、速度倒置、速度-振幅異常結(jié)構(gòu)（VAMP）。大規(guī)模的甲烷水合物聚集可以通過(guò)高電阻率（>100 歐米）聲波速度、低體積密度等號(hào)數(shù)進(jìn)行直接判讀。 　　BSR 是地震剖面上的一個(gè)平行或基本平行于海底、可切過(guò)一切層面或斷層的反射界面。天然氣水合物穩(wěn)定帶之下還常圈閉著大量的游離甲烷氣體，從而導(dǎo)致在地震反射剖面上產(chǎn)生BSR�，F(xiàn)已證實(shí)，BSR 代表的是氣體水合物穩(wěn)定帶的基底，其上為固態(tài)的水合物層段，聲波速率高，其下為游離氣或僅為孔隙水充填的沉積物，聲波速率低，因而在地震剖面上形成強(qiáng)的負(fù)阻抗反射界面。 　　因此，BSR 是由于低滲透率的水合物層與其下大量游離天然氣及飽和水沉積物之間在聲阻抗（或聲波傳播速度）上存在較大差別引起的。因?yàn)樗�合物層的底界面主要受所在海域的地溫梯度控制，往往位于海底以下一定的深度，因此BSR 基本平行于海底，被稱(chēng)為"擬海底反射層"。BSR 除被用來(lái)識(shí)別天然氣水合物的存在和編制水合物分布圖外，還被用來(lái)判明天然氣水合物層的頂?shù)捉绾彤a(chǎn)狀，計(jì)算水合物層深度、厚度和體積。 　　然而，并不是所有的水合物都存在BSR。在平緩的海底，即使有天然氣水合物，也不易識(shí)別出BSR。BSR 常常出現(xiàn)在斜坡或地形起伏的海域。另外，也并不是所有的BSR 都對(duì)應(yīng)有天然氣水合物。在極少數(shù)情況下，其它因素也可能導(dǎo)致BSR。還應(yīng)注意的是，盡管絕大部分水合物層都位于BSR 之上，但并不是所有的水合物層都位于BSR 之上，這已被深海鉆探證明。因此，BSR 不能被作為天然氣水合物的唯一標(biāo)志，應(yīng)結(jié)合其它方法綜合判斷。 　　近幾年，分析和研究地震的速度結(jié)構(gòu)成為該學(xué)科領(lǐng)域的前沿。水合物層是高速層，其下飽氣或飽水層是低速層。在速度曲線(xiàn)上，BSR 界面處的速度會(huì)出現(xiàn)突然降低，表現(xiàn)出明顯的速度異常結(jié)構(gòu)。此外，分析振幅結(jié)構(gòu)也可識(shí)別天然氣水合物。相比而言，水合物層是剛性層，其下飽氣或飽水層是塑性層，在振幅曲線(xiàn)上，BSR 界面處的振幅會(huì)出現(xiàn)突然減小，表現(xiàn)出明顯的振幅異常結(jié)構(gòu)。這些方法對(duì)海底平緩的海域來(lái)說(shuō)，尤其顯的重要。 地球化學(xué)標(biāo)志 　　淺層沉積物和底層海水的甲烷濃度異常高、淺層沉積物孔隙水Cl－含量（或礦化度）和δ18O 異常高、出現(xiàn)富含重氧的菱鐵礦等，均可作為天然氣水合物的地球化學(xué)標(biāo)志。 海底地形地貌標(biāo)志 　　在海洋環(huán)境中，水合物富集區(qū)烴類(lèi)氣體的滲逸可在海底形成特殊環(huán)境和特殊的微地形地貌。天然氣水合物的地貌標(biāo)志主要有泄氣窗、甲烷氣苗、泥火山、麻點(diǎn)狀地形、碳酸鹽殼、化學(xué)合成生物群等。在最近幾年，德國(guó)基爾大學(xué)Geomar研究所通過(guò)海底觀(guān)測(cè)，在美國(guó)俄勒岡州西部大陸邊緣Cascadia 水合物海臺(tái)就發(fā)現(xiàn)了許多不連續(xù)分布、大小在5cm2 左右的水合物泄氣窗，泄氣窗中甲烷氣苗一股一股地滲出，滲氣速度為每分鐘5 公升。在該滲氣流的周?chē)�有微生物、蛤和碳酸鹽殼。 天然氣水合物的資源評(píng)價(jià) 　　要評(píng)價(jià)某海域天然氣水合物的資源量，至少需要知道兩個(gè)參數(shù)：該海域天然氣水合物礦藏的體積和富集率（或孔隙充填率）。通過(guò)多道地震的BSR 及速度/振幅異常結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、海底取樣和深海鉆探技術(shù)，可以獲得天然氣水合物礦藏的分布、深度、厚度、產(chǎn)狀，并可計(jì)算出體積；通過(guò)多道地震、測(cè)井、垂直地震速度等方法，可以估算出天然氣水合物的富集率。例如，1995 年，ODP 164 航次通過(guò)對(duì)布萊克海臺(tái)一系列深海鉆孔巖心、地震和測(cè)井資料的分析，得出BSR 之上天然氣水合物占據(jù)沉積物孔隙的2～7%，BSR之下游離天然氣占據(jù)沉積物孔隙的1%；1997 年，加拿大通過(guò)多道地震、測(cè)井、垂直地震速度等技術(shù)方法，評(píng)價(jià)了其西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區(qū)ODP889/890 站位的富集率（向下達(dá)到孔隙的20%）。由于速度對(duì)BSR 之下游離天然氣不敏感，對(duì)其富集率很難作出評(píng)價(jià)。加拿大人估計(jì)該站位的游離天然氣富集率不到百分之幾。 　　目前，天然氣水合物資源量的計(jì)算方法主要有兩種：地震資料計(jì)算法和測(cè)井資料計(jì)算法。其中，測(cè)井資料計(jì)算法更準(zhǔn)確。 　　經(jīng)驗(yàn)證明，一般水合物穩(wěn)定帶下部1/3～1/4 處是水合物最密集段，也是最可能提供經(jīng)濟(jì)甲烷回收的層段。水合物評(píng)價(jià)尤應(yīng)重視水合物的這一層段。 天然氣水合物開(kāi)發(fā)技術(shù)與環(huán)境問(wèn)題 第一、未來(lái)可能的開(kāi)發(fā)技術(shù) 　　天然氣水合物資源的開(kāi)采需要首先把水合物分解，使之釋放出天然氣，然后回收天然氣。目前，日本、美國(guó)和印度等國(guó)以及一些石油公司已開(kāi)始做天然氣水合物的應(yīng)用前景與開(kāi)發(fā)技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)研究，并探索出三種開(kāi)發(fā)技術(shù)方案。 一、熱力開(kāi)采 　　熱力開(kāi)采是采用升溫方法使天然氣水合物分解，因此也可稱(chēng)其為熱激發(fā)法或熱分解法。升溫方法有多種，主要有蒸氣注入法、熱水注入法、熱鹽水注入法、火驅(qū)法和電磁加熱法等。 二、化學(xué)劑注入開(kāi)采 　　這種方法也稱(chēng)阻凝劑注入法。 三、降壓開(kāi)采 　　降壓開(kāi)采是采用減壓方法使天然氣水合物分解，因此也可稱(chēng)其為減壓法。減壓方法實(shí)施起來(lái)比較簡(jiǎn)單。天然氣水合物具有低滲透性特點(diǎn)，是一種很好的非常規(guī)蓋層，它可能圈閉了天然氣藏�？梢酝ㄟ^(guò)鉆井減壓，鉆井達(dá)到BSR 以下后，回收圈閉中的游離天然氣，使得水合物層底部氣壓降低而分解，分解后的氣體進(jìn)入圈閉中。開(kāi)采水合物層封閉下的游離天然氣，對(duì)未來(lái)提取海洋天然氣水合物中甲烷氣體來(lái)說(shuō)，可能是一個(gè)很理想的辦法。 　　通過(guò)減壓法，前蘇聯(lián)和俄羅斯已成功地開(kāi)采了西西伯利亞地區(qū)永凍土帶的天然氣水合物。1970 年，前蘇聯(lián)首次在西伯利亞?wèn)|北部永凍土帶的Messoyakha 氣田進(jìn)行水合物礦床商業(yè)開(kāi)采，到1978 年停產(chǎn)。1980 年再次開(kāi)采，并間歇性地進(jìn)行到現(xiàn)在。天然氣水合物層底部位于地下700～800 米。由于開(kāi)采常規(guī)天然氣，水合物層底部壓力下降并導(dǎo)致水合物分解，以致天然氣源源不斷�？茖W(xué)家認(rèn)為，水合物層是該氣田的主要?dú)庠磳印?　　但是，到目前為止，還沒(méi)有哪一個(gè)國(guó)家能夠開(kāi)采海洋天然氣水合物。 　　在海洋，天然氣水合物層作為非常規(guī)蓋層，所圈閉的天然氣比上覆水合物層中所儲(chǔ)集的天然氣可能還要多。大部分學(xué)者認(rèn)為，圈閉于水合物層之下的游離天然氣的開(kāi)采要優(yōu)于和早于水合物層內(nèi)天然氣的開(kāi)采，因?yàn)樗�的開(kāi)采只需要常規(guī)的海上油氣開(kāi)采技術(shù)就夠了。 第二、可能帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題 　　一些國(guó)家和科學(xué)家擔(dān)心，開(kāi)發(fā)海洋天然氣水合物可能引起不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境問(wèn)題。這種擔(dān)心不是多余的。因?yàn)橐坏╅_(kāi)發(fā)不當(dāng)，有可能導(dǎo)致海底天然氣大量泄露，從而引起全球變暖，也有可能引起海底滑坡而破壞海洋生態(tài)環(huán)境。這種環(huán)境破壞對(duì)全球來(lái)說(shuō)可能是災(zāi)難性的。即使這些問(wèn)題不出現(xiàn)，人類(lèi)利用水合物，必然產(chǎn)生大量CO2，也會(huì)導(dǎo)致全球變暖問(wèn)題。因此，天然氣水合物能否真正成為常規(guī)油氣的替代能源，關(guān)鍵是能否進(jìn)行安全開(kāi)發(fā)。 　　因此，在我們忙于樂(lè)觀(guān)的同時(shí)，必須考慮到環(huán)境問(wèn)題。在海洋水合物開(kāi)發(fā)之前，必須研究它可能帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題及預(yù)防措施。各國(guó)政府必須謹(jǐn)慎對(duì)待海洋天然氣水合物的開(kāi)發(fā)。我們相信，隨著科學(xué)的高速發(fā)展，今后人類(lèi)是能夠作出理智的決定：是否開(kāi)發(fā)水合物。隨著技術(shù)的高速發(fā)展，人類(lèi)也能夠找到開(kāi)發(fā)海洋天然氣水合物的理想技術(shù)，把可能出現(xiàn)的環(huán)境問(wèn)題降到最低危害程度。 我國(guó)應(yīng)盡快制訂天然氣水合物研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃 　　天然氣水合物儲(chǔ)量巨大，其總量之大足以取代日益枯竭的傳統(tǒng)能源。不僅如此，天然氣水合物還具有潛在的科學(xué)價(jià)值。地史時(shí)期海平面變化、海底地殼活動(dòng)以及未來(lái)人類(lèi)開(kāi)發(fā)不當(dāng)，都有可能導(dǎo)致海底天然氣泄露，從而引起全球變暖，也有可能引起海底滑坡而破壞海洋生態(tài)環(huán)境。因此，對(duì)其研究有可能對(duì)地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和能源工業(yè)等的發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。這一點(diǎn)已經(jīng)引起世界上許多國(guó)家的高度重視。六十年代以來(lái)， 美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)及俄羅斯、加拿大、英國(guó)、挪威、德國(guó)、印度、巴西等國(guó)家相繼投入巨資進(jìn)行勘測(cè)。尤其是近十年來(lái)，這些國(guó)家對(duì)水合物的物化性質(zhì)、產(chǎn)出條件、分布規(guī)律、實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬、勘查技術(shù)、儲(chǔ)量評(píng)估、開(kāi)發(fā)工藝、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)與環(huán)境關(guān)系等方面進(jìn)行了不同程度的科學(xué)考察和研究，取得了豐碩研究成果，并掀起了水合物研究熱潮。美國(guó)、日本、印度等國(guó)家更將其列入國(guó)家研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃，而且預(yù)算均在5000 萬(wàn)美元之上。加拿大、英國(guó)、巴西、挪威、俄羅斯也在積極開(kāi)展天然氣水合物研究計(jì)劃，德國(guó)、法國(guó)、瑞士、韓國(guó)、捷克和烏克蘭等國(guó)則正在醞釀制訂自己國(guó)家的水合物研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃。 　　在我國(guó)管轄海域，尤其是東沙群島南部、西沙海槽北部、西沙群島南部和東海陸坡海域可能存在天然氣水合物礦藏。我國(guó)尚未制訂出天然氣水合物研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃。國(guó)際上水合物調(diào)查研究熱潮對(duì)我國(guó)科技發(fā)展既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。我國(guó)應(yīng)以此為契機(jī)，應(yīng)緊跟世界發(fā)展的形勢(shì)，盡快制訂出自己的水合物研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃。通過(guò)計(jì)劃實(shí)施，查明我國(guó)管轄海域天然氣水合物的分布和資源量，研究出開(kāi)發(fā)技術(shù)，在天然氣水合物對(duì)深海常規(guī)油氣安全生產(chǎn)、全球碳循環(huán)、全球氣候變化、海底穩(wěn)定性等影響方面的研究取得長(zhǎng)足進(jìn)展，進(jìn)而使我國(guó)在國(guó)際天然氣水合物前沿領(lǐng)域能有一席之地。這對(duì)提高我國(guó)科技水平，對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)能源接替、改善能源結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)益，都具有極其重要的意義。