天然氣水合物儲運天然氣技術

戴曉東

摘要：天然氣的使用率隨著社會經濟的發展在逐漸增加，已經成為目前生活、生產的主要能源，與它類能源相比對大氣環境的沒有明顯影響。其運輸存儲技術是成為天然氣使用前的關鍵環節，本文將對此技術進行分析。

關鍵詞：天然氣；儲運；技術發展

以往的社會經濟發展對環境造成了較為嚴重的影響，當下我國正在大力提倡清潔型能源的使用，天然氣使用量隨之增加，但是天然氣是通過儲運進行供應的，所以加強其儲運技術對天然氣的穩定、高效運輸至關重要。

一、天然氣水合物儲運技術

天然氣水合物儲運技術就是通過利用其巨大的儲氣能力，將天然氣和水在高溫條件下進行融合，產生的晶體化合物。水合物的儲氣能力受到諸多外界環境的影響，比如：壓力、生成方式、溫度等都是影響水和指數的因素。研究與實踐表明，甲烷為主的天然氣在進行水合物融合時，176m3的甲烷可以儲存進1m3的水合物中。因水合物的儲存能力強、儲存條件不高，所以在天然氣儲運技術中受到重視程度不斷增加。

二、發展現狀

我國現階段較為常用的天然氣儲運技術有液化天然氣輸送、管道輸送、壓縮天然氣輸送三種。它們各具特點，也有其適用范圍。（1）在我國內陸地區常采用管道輸送的方式進行天然氣傳輸，此方法需要大量的資金投入，但具有經濟效益好、安全性高的優點。我國最大的管道天然氣運輸就是“西氣東輸”工程，其建設長度約4200千米，預設輸氣量是120×108m3，總投資金額高達1400億元，這類天然氣儲運方式是國家進行的能源宏觀調控產物。（2）海上天然氣運輸主要通過液化方式進行，就是將天然氣在超低溫、常壓下進行液化，液化后的天然氣體積為原來的1/600。此項技術的資金花費主要在將天然氣進行液化處理與維持天然氣液化形態上，其設備的投資與運營成本都較高。（3）天然氣在常規壓強下進行儲運的方式稱為壓縮天然氣儲運，此方法多數應用于天然氣的短途運輸中，它的運輸方式較為靈活，但是要求運輸途中的氣壓一直維持在25MPa的高壓狀態，為降低其運輸途中發生危險的幾率。因此對制造容器材質要求非常嚴格，所以容器的制造成本也較高。

在我國，天然氣水合物儲運技術的側重點在如何提高其生成速度與儲氣密度上。中石油大學發現水和2—甲基咪唑鋅鹽經過緩和產生的水合物，在吸附與水合的共同作用之下，儲氣密度值已經達到220之上，超過了原有的176數值。相關研究表明，水合物的最大儲氣密度與壓縮天然氣的較為接近。一般都是通過加入多孔介質和表面活性劑來滿足增加密度的需要，但是也增加了天然氣的雜質，對增加后期天然氣的處理費用和儲運成本。水合物生成速度的加快都是通過加大液壓接觸面積的方式來進行的，一般采取的是噴霧、攪拌、鼓泡等進行不同尺度的加大。水合物在攪拌過程中需要一直維持在均速的狀態下，其水數間隙量與儲氣密度密切相關，間隙量加大，密度會降低。提升水合物生成速度的相關設備資金投入大，會增加儲運成本[1]。

三、發展前景

綜上所述，結合相關實驗研究的數據結果，證明水合物儲運技術與液化天然氣輸送、管道輸送、壓縮天然氣輸送相比，具有明顯的優勢，其發展前景是比較大的。它為天然氣運輸提供出第四種儲運方式，且安全性較高、儲運條件較低，同時它對運輸處理技術不敏感，通過井口氣體的壓力就能維持其水合物的高壓低溫條件，實現正在天然氣壓縮處理時的節能減排。通過對我國天然氣現狀的發展及規劃進行分析，可以從以下幾個方面將水合物儲運應用進天然氣運輸中。

1.常規天然氣

水合物儲運技術應用于常規天然氣開采與存儲時，可以實現對陸地邊遠小氣田、海上管道鋪設成本較高的氣田進行開采，具有開采成本少、產量高的優點。對這類常規天然氣田進行水合物儲運技術，比它類方式更為合理，滿足開采量的同時減少財力、物力的投入。

2.頁巖天然氣

在頁巖天然氣領域，我國目前已經取得了一定的進步，頁巖天然氣在開采之初具有高產的優點，但同時它含氣量也會迅速降低，相對于常規天然氣而言，它的產量時間較長而且相對穩定。許多頁巖天然氣在開采初期，因為產量大，設備相對也是較大的，造成設備在后期穩產階段的閑置問題。水合物儲運技術在此時可以作為輔助進行常規輸送，所以在計算頁巖天然氣的運輸能力時，可以在設計管網的初期，將能力不充足的情形下的儲運，采取移動式水合物生產儲運技術加固其儲運能力。

3.煤層天然氣

我國煤層氣的分布較為分散且地域分布不平衡，但是其儲量較大，其中以小型煤層氣田為主，只有極少地區實現了集輸管網來輸送此類天然氣，多數都是直接將其燒掉，造成天然氣投資者對此項目的開發利用不夠了解，將水合物儲運技術應用于煤層氣的開發中，以便捷的集輸方式提高煤層氣開采量。

4.天然氣水合物

我國的天然氣水合物資源儲蓄量巨大，其中陸地資源與海洋資源的水合物含量都是比較大的，相當于我國具備一個超大型的常規天然氣寶藏。如表1。針對我國沒有埋設油氣管線的地方，可以將水合物儲運技術作為初期的天然氣集輸方式，減輕天然氣開發過程中對陸地凍土地區的自然生態環境的破壞。

5.偏遠地區的天然氣供應

我國的偏遠地區和廣闊的農村地區，近幾年也開始使用天然氣，在對這些區域進行天然氣集輸時，水合物儲運技術對天然氣的儲運壓力要求遠低于壓縮天然氣，其儲氣的溫度條件與常溫相近，方便儲運。同時水合物天然氣的安全性比液態天然氣和壓縮天然氣高，更加合適于居民的生活用氣需求。在日本已經實現通過水合物儲罐對偏遠地區進行供氣的試驗，所以此項技術應用于我國的農村與偏遠地區，可行性是非常高的。

四、天然氣在浙江的分布

目前浙江省內的天然氣利用主要分布在浙北地區，浙南、浙中、浙西地區天然氣利用相對較少，受用氣區域不平衡影響，浙北地區迎峰度冬、迎峰度夏及重大活動等天然氣保供期間，時常出現天然氣供氣不足的現象。針對此問題，一方面提高管網氣源點天然氣壓力，來提高天然氣輸送距離，另一方面，通過天然氣管網的清管作業，減少管網輸氣阻力，提高天然氣輸送效率。在浙北地區天然氣輸送中，采用水合物儲運技術對天然氣進行儲運，利用LNG作為補償氣源，可以大大提升其天然氣的使用效率，同時還能節省運輸成本，于天然氣公司而言，可實現公司經濟效益最大化。

結語：

天然氣在我國的大力推廣是符合國家建立新能源戰略目標的，加大其在社會能源中的占有比例。為保障天然氣工業的發展效率，需要增加其儲運技術，其中水合物天然氣儲運技術成為最具發展潛力的天然氣儲運方式。

參考文獻

[1]鞏艷，林宇，汝欣欣，et al.天然氣水合物儲運天然氣技術[J].天然氣與石油，2010，28（2）：4-7.

（作者單位：浙江浙能天然氣運行有限公司）