三、甲烷水合物

在特定的低温和高压条件下，甲烷气体可容纳水分子形成一种具笼形结构、似冰状的固体水合物，又称固态气体水合物（Solid Gas Hydrate）。天然的甲烷水合物（Methane Hydrate）多呈白色、浅灰色，常以分散状的颗粒或薄层状的集合体赋存于沉积物之中。

（一）形成条件

甲烷水合物开始出现的条件是：温度低于0℃，压力小于2.5MPa；温度在0～20℃之间，压力在2.5～25MPa的范围内（图7-30）。可见，温度越低，所需压力越小，埋藏深度也就越浅（图7-31）。适合于甲烷水合物形成的地质环境是高纬度的永冻带、大陆斜坡和大洋盆地。如北极地区永冻带一般厚250～600m，可形成近1000m的甲烷水合物带；南极冰盖区也可形成近2000m的甲烷水合物带；而大洋底的甲烷水合物主要分布于水深300～3000m的陆坡和大洋盆地的沉积物中。目前大约有27%的陆地面积和10%的大洋面积有甲烷水合物分布（Nisbet等，1998）。

图7-30　形成甲烷水合物的条件（据Perrodon，1993）

图7-31　形成甲烷水合物的深度与温度（据Perrodon，1993）

形成甲烷水合物带必须具有充足的气源，水合物中的甲烷主要有微生物、热解作用以及两者混合的成因机制。甲烷δ13C值≤-60‰为生物成因气，δ13C值≥-50‰为热成因气（Hunt，1979）。根据对全世界水合物样品中甲烷的碳同位素分析，δ13C值的范围在-57‰～-73‰，说明甲烷主要是生物成因气，只有陆上的永冻区和少数海域的甲烷是热解或混合成因（Kvenvolden，1996）。

（二）分布

全世界甲烷水合物的资源量到底有多少，目前尚无定论。初步估算约有相当于2.1× 1016～4.0×1016m3的甲烷（Max等，1998），是全世界所有常规矿物燃料（煤、石油和天然气）总和的2倍。由于甲烷水合物分布广泛，资源巨大，且能量密度高（1m3饱和天然气水合物，在标准状况下可释放出194m3甲烷），被世人誉为21世纪的接替能源，得到世界各国的极大关注。前苏联学者早在20世纪40年代对甲烷水合物就进行了许多研究，60年代中期开发了第一个、也是目前惟一的甲烷水合物气田。美国自20世纪60年代到80年代相继实施了大洋钻探计划，促使甲烷水合物的研究进入全面发展的阶段。我国在这方面的研究起步较晚，90年代初在实验室中合成了甲烷水合物，开展了青藏高原永久冻土层的天然气水合物的研究工作，并在南海西沙海槽进行了甲烷水合物资源的前期调查等，使我国在甲烷水合物的研究和调查工作上开始跻身于世界先进行列。

除上述非常规油气藏之外，目前已为人们所认识的还有浅层生物气、裂缝性页岩油气等非常规油气资源。