【文章內(nèi)容簡介】 降到水合物 平衡壓力以下。 2. 提高儲藏礦的溫度到水合物 平衡溫度以上。 3. 注入化學(xué)物質(zhì)到氣體水合物層使之分解。 由分析氣體水合物在不同的現(xiàn)場條件下，對于一些氣體水合物的沉積，減壓是唯一實用的方法，而大的減壓需要把儲藏礦的壓力減少到水合物 平衡壓力以下。 在北極地區(qū)的一些沉積，在氣體水合物底下，含有相當(dāng)多的自由氣體，也許可用減壓法來生產(chǎn)。但是如果自由氣體沒有伸出腳或伸出腳很小，減 壓法就不適用。 化學(xué)物質(zhì)注入法也不適用，因為化學(xué)物質(zhì)費用太高，而且還要控制化學(xué)物質(zhì)的走向。此法雖然還要進(jìn)一步研究，至目前為止，在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。 在深水區(qū)域或沒有自由氣體伸出腳的儲藏區(qū)，生產(chǎn)氣體水合物最敏感的方法就是提高氣體水合物的溫度，在理論上雖是可行，但還是需要很多實驗室及現(xiàn)場的研究來尋求最經(jīng)濟(jì)的加熱方法。 （四）、開采技術(shù) 減壓法 開發(fā)沉積層條件接近于氣體水合物平衡條件者。如北西伯利亞的美索雅卡Messoyakha) 礦區(qū)，只生產(chǎn)自由氣體以降低壓力到平衡壓力之下。此平衡壓力是自由氣體和氣體水合 物之接口的壓力。如果在布雷克脊地區(qū)（ Blake Ridge area，美國東南海岸的大西洋上），此種方法只適用于 33cm 厚層（只有水合物沉積的4%而已）。其余 96%的水合物的氣體如要是放出來就需要加熱。 化學(xué)注入法 在布雷克脊地區(qū)使用化學(xué)注入法很不合經(jīng)濟(jì)，事實上，化學(xué)法在目前都不適用于氣體水合物的礦場。 加熱法 對于深水沉積，此法為唯一可能的方法。 （ Oil amp。 Gas Journal, Feb. 7, 2021, pp4347, Feb 14, 2021, pp4549） 四、 非傳統(tǒng)的氣體資源 非傳統(tǒng)的氣體資源在過去 20 年來已成為美國氣體的主要來源，而在未來將更顯得重要。美國的氣體供應(yīng)在 2021年為 tcf （兆立方呎）， 2021年為 tcf，但傳統(tǒng)氣體的供應(yīng)卻在下降，非傳統(tǒng)氣體的生產(chǎn)增加了 1 tcf。 [注：全世界傳統(tǒng)天然氣蘊藏量約為 6,200 tcf （兆立方呎），年生產(chǎn)量為 81 tcf ] 緊密砂層氣體（ tightsands gas）之生產(chǎn)由 4 tcf 增加到 tcf，而煤炭床甲烷（ coalbed methane, CBM）的生產(chǎn)則由 tcf 增加 到 tcf。比率增加得最多的是氣體頁巖（ gas shale），由 tcf 增加到 tcf，大部分來自巴涅特頁巖（ Bart shale），就是今日美國生產(chǎn)最多的生產(chǎn)的氣體頁巖。 非傳統(tǒng)氣體的生產(chǎn)預(yù)計在 2021 年會超過 10 tcf/y，而在 2021 年為 5 tcf/y。 美國 12 個最大的天然氣田，有 9 個屬于非傳統(tǒng)性的。非傳統(tǒng)的資源代表還未發(fā)現(xiàn)的潛在氣體在 Lower 48 US 區(qū)域約有 35%，在落磯山區(qū)域到 2020 年將達(dá)到50%。 與傳統(tǒng)氣體不一樣，非傳統(tǒng)氣體較難于生產(chǎn)，因為其滲透率低，其生產(chǎn) 機(jī)制也較不易清楚。技術(shù)的困難也牽涉到較微薄的經(jīng)濟(jì)性。 非傳統(tǒng)氣體可以分為四大類：緊密砂層氣體、煤炭床甲烷、泥盆紀(jì)頁巖（ Devonian shale）、和天然氣水合物（ natural gas hydrate）。這些資源的共通點就是需要開發(fā)新的技術(shù)，才能在合理的價格下生產(chǎn)。 緊密氣體砂層的位臵、大小、和品質(zhì)差異很大，由砂巖所形成，滲透率小于 . md。是目前所生產(chǎn)的非傳統(tǒng)氣體分布得最廣者。美國在 1970 年代生產(chǎn) 1 tcf/y， 1980 年代生產(chǎn) 3 tcf/y。在 1970～ 1999 年間，從 Lower 48 US 區(qū)域生產(chǎn)量從 tcf 增加到 ，占有 Lower 48 US 氣體總產(chǎn)量的 19%。五大盆地為南德州、東德州、西德州的 Permian、新墨西哥州、和新墨西哥州的 San Juan。 CBM 一般可以回收 50～ 70%的最初氣體油藏。美國的 CBM 生產(chǎn)量在 1989年為 150 bcf，到 2021 年為 tcf。三個最活躍的 CBM 區(qū)域是在 Power River, Unita, 和 Raton 盆地，其中以 Power River 最為活躍。 泥盆紀(jì)頁巖中，天然氣可能存在在巖石的孔隙而游離、吸收在有機(jī)體中、或者游離在天然的裂層中。這些不同的儲藏機(jī)制會影響氣體生產(chǎn)的速度和效率。每一個氣體頁巖都必須單獨檢驗、探勘和鉆探。它們有三個主要的優(yōu)點：探勘成本中等、高成功率、生產(chǎn)量下降率慢。 在 2021 年，約有 2,800 個以上氣體頁巖井生產(chǎn)約 380 bcf/y。來自五大盆地：Appalachian, Michigan, Illinois, Fort Worth, 及 San Juan。在這五個盆地的氣體估計總共 580 tcf。 參、其它替代能源 一、 煤炭氣化及液化 （資料待補充） 二、 GTL (天然氣制造合成燃料 ) 偏遠(yuǎn)地區(qū) 及很難利用之天然氣過去予以液化成液化天然氣（ LNG），銷售至市場，但須長期投資且費用龐大，現(xiàn)在趨勢則利用 GTL技術(shù)制程合成油品。UOP 更將 GTO（ gastoolefin）制程擴(kuò)展為 GTP (gastopolymer, 天然氣制聚合體 ) 制成低密度聚乙烯及高密度聚乙烯，并將其中丙烯聚合成聚丙烯。以天然氣進(jìn)行 LNG、 GTL、 GTP 的利用之比較示如表二。 表二 天然氣利用之相對比較 LNG GTL GTP 產(chǎn)品 MTA 50,000BPD 495 KMTA LDPE 325 KMTA PP 天然氣用量 (億立方公尺 /年 ) 投資額 (百萬美元 ) 2,800 1,500 1,560 回收年限 (年 ) 由氣體制造之液體合成燃料（ gastoliquid, GTL）可用以替代原油或天然氣，它的原料包括煤炭、油頁巖、油砂、和生質(zhì)體。 據(jù) IEA 于 1998 年所做的《世界能源展望》中提到有多余無處利用的天然氣，無法達(dá)到市場，其量有 1,488 兆立方呎 (tcf)，相當(dāng)于 ,500 億桶油，可供全世界使用 年（ 2021 年用量）。 煤炭經(jīng)由氣化或 液化可以轉(zhuǎn)化成氣體或液體燃料。在氣化法中，煤炭與蒸汽及氧反應(yīng)后產(chǎn)生一氧化碳、氫氣、和甲烷的混合物。這種氣體混合物可以用來替代天然氣，或進(jìn)一步處理成為合成的天然氣。煤炭的液化有很多制程，其中之一稱為熱裂解 (pyrolysis)，將煤炭很快地予以加熱，使它的液體揮發(fā)出來。將揮發(fā)出來的煤焦油與氫氣作用產(chǎn)生液體燃料。剩下來像木炭的固體也可以做為燃料來燒。 （一）、 GTL 的特色 天然氣轉(zhuǎn)化出來的液體多屬直鏈碳?xì)浠衔?，不含硫份、芳香烴、和金屬，可以幫助煉油廠生產(chǎn)非常低硫份符合新標(biāo)準(zhǔn)的燃料。這種合成油是石油化學(xué)工業(yè)良好的進(jìn)料，所生產(chǎn)的柴油有很高的十六烷值，是高級柴油良好的摻配油料。然而這種輕油的辛烷值低，所以如要做為車用燃料就需要經(jīng)過異構(gòu)化或重組。 這些合成燃料也可以替代甲醇用于燃料電池。若做為替代燃料之用，蠟的部分可以將之轉(zhuǎn)化為潤滑油、鉆井用泥漿、蠟、及其它高價值之特殊產(chǎn)品。 將天然氣轉(zhuǎn)化成汽油、柴油或燃料油不同于將天然氣變成液化天然氣，后者是依靠冷凍及壓縮，而前者則要倚賴化學(xué)制程和觸媒的研究。將天然氣分解成一氧化碳和氫氣的研究早在七十多年前德國就開發(fā)出費雪 ? 托普許(FischerTropsch， FT)制程，經(jīng)過 一段時間的沉寂后，近年來又受到重視，并積極改進(jìn)而發(fā)展出氣體制液體制程。這種制程慢慢成為偏遠(yuǎn)地區(qū)天然氣的另一項可行的出路，也是今日幾家世界大油公司競相研究的熱門題目。 現(xiàn)有的 GTL 幾個領(lǐng)先技術(shù)分由艾克森美孚 (ExxonMobil)、沙索 (Sasol)、殼牌(Shell)及辛托油公司 (Syntroleum) 發(fā)展出來的，它們在產(chǎn)氣地區(qū)設(shè)有正在運轉(zhuǎn)的工廠，規(guī)模在每天 5,000100,000 桶之間。根據(jù)試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在工場規(guī)模大于 50,000桶，且產(chǎn)氣地區(qū)的基本建設(shè)費不太昂貴，加上天然氣價格便宜的前提下，這種制程 就具有競爭性。可能使用本制程的較佳地區(qū)為中東、蘇俄、以及拉丁美洲部份地區(qū)。 全世界第一座氣體制液體的商業(yè)規(guī)模的工廠是德士古 (Texaco Inc.)、辛托油公司、和伯朗陸特公司 (Brown amp。 Root Inc.)所建造的。規(guī)模為 2,500 桶 /天，由天然氣制造中餾油，投資費用約為 75 百萬美元，生產(chǎn)設(shè)備設(shè)在一艘 50100 呎的平底載貨船上。可以到不同的海上氣田間來回。它利用混合的多相技術(shù)的費雪 托普許反應(yīng)器，將天然氣轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)及重質(zhì)的合成原油。這些原油可再進(jìn)一步煉制成各種石油產(chǎn)品。 南非的沙索合成燃料公司 (Sasol Synfuels)在卡達(dá)建造一座 34,000 桶 /天的GTL 設(shè)備。此工廠將采用沙索的漿泥相蒸餾油技術(shù)，原料來自卡達(dá)巨大的北部氣田。經(jīng)費約 8 億美元，預(yù)計在 2021 年開始量產(chǎn)。沙索的技術(shù)是以費雪托普許制程為基礎(chǔ)發(fā)展的。 沙索與雪芙龍在考慮澳大利亞的 GTL 工廠計畫，將花費 10 億美元興建第一階段的合成燃料工廠，將天然氣轉(zhuǎn)化成 30,000 桶 /天的柴油、中餾油、和液體石油產(chǎn)品。 影響 GTL 工業(yè)的因素有許多，其中包括了石油工業(yè)所面臨的環(huán)保壓力。 FT的 GTL 技術(shù)愈來愈有經(jīng)濟(jì)性，投資額已降到 $25,000/桶天 (殼 牌國際氣體公司的殼牌中餾油技術(shù)則為 $20,000/桶天 )。如果原油價格上漲 ($20/桶 )，就有利 GTL 技術(shù)的商業(yè)化。 FT 技術(shù)最大的成本是進(jìn)料的價格，天然氣每增加 $，就會使制造出來的油品成本上升 $1/桶。技術(shù)進(jìn)步使 GTL 制程經(jīng)濟(jì)性增加，目前只要原油不低于 16 美元 /桶， GTL 就有生存的空間 （二）、 GTL 制程 氣體制液體的技術(shù)可以分成兩大類：直接轉(zhuǎn)化及經(jīng)過合成氣的間接轉(zhuǎn)化法。將甲烷直接轉(zhuǎn)化可以免去制造合成氣的費用，但是技術(shù)挑戰(zhàn)性較高，因為甲烷是相當(dāng)穩(wěn)定的分子。反應(yīng)活化能相當(dāng)高，一旦活化 以后，反應(yīng)就很難控制。有幾種直接轉(zhuǎn)化制程已被發(fā)展出來，但是經(jīng)濟(jì)性都不高，所以目前都沒有什么商業(yè)價值。 間接轉(zhuǎn)化法可以經(jīng)由費雪 托普許制程合成或經(jīng)由甲醇的途徑。 FT 化學(xué)的發(fā)現(xiàn)甚早，可推溯至 1920 年代的德國，后來的發(fā)展則是德國因第二次世界大戰(zhàn)的需要，以及南非因種族隔離而被禁運的年代里。 以 FT 技術(shù)為主的 GTL 工場有兩個主要部分：生產(chǎn)合成氣和轉(zhuǎn)化成合成原油。合成氣部分是將天然氣轉(zhuǎn)化成氫氣和一氧化碳，可用部分氧化法、蒸氣重組、或兩者的合并法。主要變量為氫氣與一氧化碳的比率， FT 合成法最佳的比率為2： 1。 蒸 汽重組是在一直火加熱器中進(jìn)行的，管中填充有觸媒。不過產(chǎn)生的氫對一氧化碳的比率為 5： 1。為了要調(diào)整這一項比率，氫氣可以用薄膜法或變壓吸附法來移除。 部分氧化法可以獲得所需的 2： 1 比率，是比較被選擇的制程。有兩個途徑：其中之一是使用氧氣，產(chǎn)生不含氮的合成氣；另一則使用空氣產(chǎn)生的合成氣則較稀釋。不過氧氣法需要一空氣分離工場，會增加投資成本。 將合成氣轉(zhuǎn)化成液體碳?xì)浠衔锸且环N鏈成長的反應(yīng)，一氧化碳和氫氣在不均勻系觸媒上反應(yīng)。觸媒屬鐵或鈷系。為高度放熱反應(yīng)。溫度、壓力及觸媒的選擇會導(dǎo)致產(chǎn)生產(chǎn)品輕重的不同。 FT 反 應(yīng)器主要有兩類。直式的固定管，管中填裝有觸媒，外部以加壓的沸水冷卻。對于大廠，可能需要并串聯(lián)幾個反應(yīng)器。 另一類為漿泥反應(yīng)器，預(yù)熱的合成氣注入反應(yīng)器底部，而分散入漿泥液中 (含有液體蠟及觸媒顆粒 )。當(dāng)氣泡通過并擴(kuò)散入漿泥液，以 FT 反應(yīng)轉(zhuǎn)化成較多的蠟份，所產(chǎn)生的熱由反應(yīng)器的冷卻