1.绪论
能源是人类社会生活和发展的物质基础,一直为世界各国所重视。随着经济的快速发展，对能源的需求量也在逐年提高[1]。化石能源目前广泛使用的能源，一方面它是经过几亿年环境变迁形成的不可再生能源，现已面临着枯竭的危险；另一方面，它对人类赖以生存的环境造成危害，应当控制或改善这种能源使用。对此，我们急需寻找一种新型的环境友好型能源代替传统化石能源，不仅可以解决能源枯竭问题，还能改善环境，延长地球寿命。而天然气水合具有物埋藏浅、能量密度高、全球分布广泛和储存规模大等特点，具有很高的资源价值，是地球上储存量最大的潜在能源[2]。
天然气水合物作为 21 世纪理想、具有商业开发前景的新型能源，美国、日本、俄罗斯、加拿大、韩国、印度等世界各国相继对其制定了“国家勘探开采计划”。作为一个陆海兼备的国家，我国拥有世界10%的冻土面积，是陆域天然气水合物资源的重要蕴育区域，并拥有世界“三海”之一的南海天然气水合物富集区，合理开发利用我国的天然气水合物资源，对解决我国能源安全供给问题、改善能源结构、缓解环境污染等问题具有重大意义。
1.1研究背景与意义
1.1.1天然气水合物的成藏机理
天然气水合物（Natural Gas Hydrate）是小分子量气体分子（主要为甲烷）与水分子在一定条件下（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH 值等）形成的一种非化学计量的笼形结晶化合物[3-4]，如图1.1所示，在世界范围内广泛分布于大陆外边缘和永久冻土带[5-6]。据估计全球天然气水合物中甲烷的含量约为（1.8~2.1）times;1016 m3，相当于当前已探明化石燃料（煤、石油和天然气）总含碳量的两倍。海底厌氧型细菌通过分解有机物产生烃类气体，这些气体逐渐溶解到沉积物孔隙中，烃类分子与水分子就逐渐生成天然气水合物。影响海底天然气水合物生成的主要因素有三个：沉积物的沉积速率、岩石特性和有机碳含量。海底沉积物的沉积速率越快，越有利于天然气水合物的形成[7-8]。此外，岩石特性也会影响水合物的存在形式，有的天然气水合物占据沉积物的孔隙和裂缝中，有些会分散在较细小的沉积物颗粒间形成结核，还有些会形成块体，可见沉积物的性质在很大程度上会影响天然气水合物的产生[9]。沉积物中的有机碳含量必须大于0.5%，如果有机碳含量较少，则难以形成水合物[10]。
图1.1天然气水合物结构
1.1.2天然气水合物分布
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