從“自來(lái)水能點(diǎn)燃 這場(chǎng)鬧劇誰(shuí)的鍋?”一文的表述，從甲烷-水-壓力-溫度關(guān)系來(lái)看，就是天然氣溶入地下水形成水溶性天然氣(不是摻混)，然后隨自來(lái)水抽到地面，釋放出可點(diǎn)燃的天然氣。這場(chǎng)鬧劇是中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)水溶性天然氣，鍋原來(lái)是聚寶盆。
水溶性天然氣是非常規(guī)天然氣的一種。美國(guó)每年都會(huì)報(bào)告多起自來(lái)水可燃事件。美國(guó)科學(xué)院此前發(fā)布的一份報(bào)告指出，自來(lái)水中含有的甲烷是其可以燃燒原因，這些甲烷來(lái)自頁(yè)巖氣開采。頁(yè)巖氣開采散入水相生成水溶性天然氣，隨水進(jìn)入自來(lái)水管。
好在可以在網(wǎng)絡(luò)上查到一份可靠的工業(yè)開采資料，日本有家奇葩的天然氣公司就是靠像“四營(yíng)屯可燃的自來(lái)水”這類水來(lái)吃了幾十年的飯，在上世紀(jì)40年代就開始經(jīng)營(yíng)了。這家公司叫做“關(guān)東天然氣開發(fā)株式會(huì)社(Kanto Natural Gas Development Co. Ltd.)”，在日本關(guān)東地區(qū)從事水溶性天然氣的開發(fā)、生產(chǎn)和分配，除了一般天然氣的利用外，還大搞副業(yè)，從事氣田水提碘等鹵水的處理，使得日本碘生產(chǎn)量占世界總量的50%。
關(guān)東天然氣開發(fā)株式會(huì)社開發(fā)南關(guān)東氣田(Southern Kanto gas field)是含有水溶性天然氣的沉積盆地，延伸到千葉、茨城、埼玉、神奈川等轄區(qū)和東京大都會(huì)，覆蓋面積達(dá)4300平方公里。氣田中的天然氣溶解在地層含砂和泥漿的裂縫水中，積累在上新世晚第三紀(jì)和第四更新世的海底砂巖和泥巖中，厚度約10米。南關(guān)東氣田估計(jì)可采儲(chǔ)量為3500億立方米。南關(guān)東氣田產(chǎn)生的天然氣其甲烷高達(dá)99%左右，幾乎不含一氧化碳或硫，并且發(fā)熱量高，惠及于55萬(wàn)戶家庭。
本文不是介紹日本水溶性天然氣的開采，詳細(xì)報(bào)告請(qǐng)參見【http://www.gasukai.co.jp】。
水溶性天然氣(gas dissolved in water)簡(jiǎn)稱“水溶氣”。指地層壓力大于飽和壓力的條件下，以溶解狀態(tài)存在于地下水中的天然氣，是一種非常規(guī)天然氣。
與液態(tài)石油相比較，天然氣在地層水中有更高的溶解度，頗有點(diǎn)像“蛇吞象”?？扇急蛇_(dá)到每噸水跟162立方米天然氣結(jié)合，水溶性天然氣比可燃冰少，但數(shù)量也可觀。地下水的溶解氣量取決于天然氣的壓力、水的溫度和含鹽量。當(dāng)這種地下水到達(dá)地表后，隨著壓力降低，溶解氣鼓泡產(chǎn)出。
水溶性天然氣可分為：
?、?低壓水溶性天然氣：每噸水中溶解幾立方米天然氣，不具有開采價(jià)值;
?、?高壓水溶性天然氣：每噸水中可溶解幾十至數(shù)百立方米天然氣，具有開采價(jià)值。
這種尚未被充分開發(fā)的天然氣資源，在全世界分布很廣，潛在資源很大。儲(chǔ)集層為海相或?yàn)a湖相，伴生的鹵水可含有較多的碘化物。水溶性天然氣藏在日本開采最多，歷史也最長(zhǎng)。在日本南關(guān)東氣田甚至可以從水溶性天然氣的氣田水中提取碘。
甲烷水合物的壓力-溫度相圖(methane hydrate pressure-temperature phase)是表示甲烷水合物在平衡條件下的溫度-壓力-組分之間的幾何圖形。
水溶性天然氣實(shí)際上是形成可燃冰(天然氣水合物)的前身，形成水溶氣要滿足三個(gè)條件：
?、?有甲烷氣源，無(wú)論是生物氣或者是熱成因氣。
⑵ 壓力要足夠大。在0℃時(shí)，只需要30atm就可形成水合物。海深每增加10m，壓力就增大1atm，因此海深300m就可達(dá)到30atm。海越深壓力越大，天然氣水合物或水溶氣就越穩(wěn)定。(1MPa=1000kPa=9.8 atm)
?、?溫度不能太高。海底溫度在2～4℃，水溶氣或天然氣水合物就可形成，溫度越低，越容易形成，在4℃形成水合物必須有50個(gè)以上的大氣壓。但高于20℃就分解。
從甲烷-壓力-溫度關(guān)系圖可以看出，在甲烷水合物穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，只要加熱或者壓力降低就會(huì)有天然氣溢出。趙圈河鎮(zhèn)的二號(hào)水井，水源深度1380米，就有可能在地層下形成甲烷(天然氣)水合物。當(dāng)水抽出地面后，壓力驟降，天然氣立即游離出來(lái)，氣-水分離，點(diǎn)火即燃。
居民買水，實(shí)際上賣了水和溶入水中的水溶氣，當(dāng)然不合理。如果將一定體積的含水溶氣的自來(lái)水釋放天然氣后再測(cè)定水的體積，就可以得出水溶入了多少天然氣。
從以上分析可以得出：
?、?盤錦位于遼河油田是富產(chǎn)油氣區(qū)，地層有天然氣溶入水中形成水溶氣是自然過(guò)程。
?、?趙圈河鎮(zhèn)的二號(hào)水井供應(yīng)自來(lái)水就是富含水溶氣的自來(lái)水。這種自來(lái)水抽到地面后，大體積的水溶氣自動(dòng)快速逸出后。如果逸出的天然氣在空氣中濃度達(dá)到15%以上時(shí),遇明火即可發(fā)生爆炸,發(fā)生人身傷害或住房爆燃事故。
?、?從趙圈河鎮(zhèn)的二號(hào)水井冒出的火苗來(lái)看，估計(jì)是高壓水溶性天然氣，有商業(yè)價(jià)值。
?、?這種自來(lái)水值錢的還有逸出的天然氣，怎么回收，怎么銷售，當(dāng)然不在本文討論的范圍，您就發(fā)揮您的才智了。
非常規(guī)天然氣儲(chǔ)量極為豐富，但開采成本很高;這種水溶性天然氣開采就成本低得多了。在可燃冰穩(wěn)定區(qū)，其實(shí)是冰狀和液體狀的天然氣水合物混合的，當(dāng)抽出液體狀的水溶氣時(shí)，為了達(dá)到平衡，冰狀的可燃冰會(huì)向水溶氣過(guò)渡。
對(duì)非常規(guī)天然氣的儲(chǔ)量都有個(gè)估算，如可燃冰儲(chǔ)量大致是化石燃料的兩倍，可是對(duì)水溶氣卻沒(méi)有估算，也沒(méi)有工作經(jīng)驗(yàn)，真是個(gè)空白。
評(píng)論