全球主要国家水合物探采计划与研究进展

随着世界上石油和常规天然气资源的消耗和减少,各国的研究人员正在致力于寻找新的替代能源,天然气水合物的发现、勘探、开发和利用为未来能源带来新的希望。由于天然气水合物具有重要的战略意义和巨大的经济价值,世界上许多发达国家和发展中国家都将其列入国家重点研发计划,美国、日本、印度、韩国、德国、挪威以及中国等均相继投入巨资进行海域天然气水合物调查甚至于开采试验。文章介绍了国际上主要国家天然气水合物勘探开发计划的历史和现状,重点阐述了国家层面的天然气水合物勘探开采计划、实施情况、资金投入以及战略研究,同时从整体角度,对天然气水合物现阶段关注的重点问题进行了阐述。按照各个国家的发展趋势和研究目标总结为3种类别:(1)美国,早期在研究机构和ODP航次支持下,积累了大量的地质实物资料,但由于受到页岩气工业革命等商业模式冲击,近期天然气水合物开采领域投资放缓,但仍然关注于理论和技术实践,并保持综合科学研究工作为主,待时机成熟后将再次注入国家预算资金;(2)中国、日本、印度、韩国,由于受到国内能源结构和储备的限制,对天然气水合物勘探开采持有非常积极的态度,国家资金投入丰厚,全部开展了多期次的近海的天然气水合物钻探工作,并且中国和日本近年在海域试开采领域突飞猛进,分别取得了重要性的阶段成果,极可能是未来世界上首批商业性开采的国家;(3)德国、挪威,作为传统的欧洲工业国家,利用雄厚的工业技术基础,在天然气水合物能源开采技术研究以及环境评估等方面另辟蹊径,着重关注于全球环境保护和二氧化碳置换甲烷技术,是天然气水合物研究领域的绿色保护者代表,可为后能源时代提供天然气水合物新的机遇。     

木里地区多能源潜在经济价值分析及勘查开发建议

"煤型气源"天然气水合物实物取心的成功,标志着木里地区成为煤炭、煤层气、天然气水合物三位一体的多能源矿床富集区。根据以往地质勘查资料与近期中国煤炭地质总局对木里地区多能源资源综合研究成果,预测木里煤田煤炭资源量105.8亿t,煤层气资源量91.44亿m3,天然气水合物潜在天然气资源量2 710.92～2 991.36亿m3,初步估算其多能源经济价值约为6万多亿元。根据木里煤田"煤型气源"的赋存特点,借鉴前苏联西西伯利亚的麦索亚哈气田的开采经验,认为木里煤田天然气水合物开采采用减压法较为合理,多能源开发顺序为煤层气—天然气水合物—煤炭。鉴于木里煤田天然气水合物的埋藏深度较浅(120～300m),冻土层又薄(80～120m),其开采难度将会相对较小,中国天然气水合物的开发与利用将会在木里煤田首先取得突破。针对当前陆域天然气水合物开采技术难点,指出在木里地区多能源勘查开发与利用中应更多的关注环境保护问题,并提出了天然气水合物勘查开发、保护与利用的建议。     

中国地质调查局海洋地质调查计划成果丰硕天然气水合物试采成功举世瞩目

<正>中国地质调查局紧密围绕"海洋强国"战略,面向国家能源资源保障、生态文明建设、国土资源管理等重大需求,设立"海洋地质调查计划",统筹部署和实施海洋地质调查工作,取得了一批重大突破和重要进展。1.海域天然气水合物资源勘查与试采取得历史性突破。一是成功实施中国南海神狐海域天然气水合物试采。2017年5月10日14时52分点火成功,从水深1266 m海底以下203~277 m的天然气水合物矿藏开采出天然气。至5月18日10时,连续产气近8天,平均日产超过1.6万m~3,超额完成"日产万方、持续—     

科学大洋钻探与天然气水合物

天然气水合物是由水和甲烷等气体水分子组成的冰状物,主要分布于海洋陆坡区和陆地永久冻土带,是21世纪理想的替代能源。科学家已对天然气水合物的物理化学性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺、经济评价及开采可能造成的环境影响等进行了广泛而深入的研究。大洋钻探计划（ODP）是获得深部含天然气水合物和游离气沉积物的唯一途径,已成功实施了164和 204两个以天然气水合物为主要目标的航次,分析研究了含天然气水合物沉积物的原位物理化学特性和地球物理性质,探讨了气体-水-沉积物-水合物间的相互作用机理,为气体储量计算提供了依据,对推动水合物研究作出了重大贡献。综合大洋钻探计划（IODP）的启动,将为人们深刻理解地球历史和地球系统过程（ESP）,特别是认识天然气水合物在地质过程中的作用,提供前所未有的机会。     

天然气水合物钻井液研究进展

随着世界能源问题日渐突出,天然气水合物作为一种新型能源备受关注。由于天然气水合物的特殊性质,在冻土层或海洋环境下都对勘探和开采提出了极其严格的要求。钻井液对保障天然气水合物安全钻探发挥着重要的作用,因此对水合物钻井液的研究一直是天然气水合物勘探技术研究中的重要内容。本文重点介绍了水合物抑制剂和钻井液体系研究进展情况,并分析了天然气水合物钻井液研究发展趋势。     

海域天然气水合物试采研究现状及存在问题

海域天然气水合物被认为具有巨大的资源潜能,为此一些国家都已投入到海域天然气水合物试采的研究工作中,而且最近几年对于海域天然气水合物的试采研究工作空前活跃。本文综合介绍了国内外海域天然气水合物试采工作的研究进展与成果,总结了目前国内外海域天然气水合物开采方式与方法存在的弊端,指出了其对海域天然气水合物开采的制约性,同时对实现海域天然气水合物商业化开采提出了一些看法。     

祁连山冻土区天然气水合物现场识别方法

天然气水合物是一种赋存在低温、高压条件下,陆上永久冻土区和海底沉积物中的规模巨大的新型能源。在冻土区的天然气水合物研究过程中,钻探取样和天然气水合物岩芯研究仍是识别和推断天然气水合物最直接有效的方法。因此,如何在钻探现场快速有效地识别出天然气水合物及相关异常特征就显得极其重要。近几年在祁连山天然气水合物勘探过程中,探索性地总结出适用于冻土区的天然气水合物现场识别方法,主要包括肉眼观测、孔口气涌观测、岩芯红外测温、岩芯裂隙孔隙水盐度测定、岩芯气体解析与组分测定和岩芯次生构造与伴生矿物鉴别等方法。利用该套现场识别方法和随钻岩芯编录,有效地查明了祁连山冻土区天然气水合物在岩芯中的产状和分布特征,为该区天然气水合物资源评价和试开采试验提供了重要依据。     

日本天然气水合物研发进展与技术方向

日本是能源资源紧缺型国家,能源高度依赖进口.天然气水合物作为一种新型能源,促进其商业化开发已成为日本能源战略的重要部分.20世纪90年代以来,日本通过开展三轮国家级天然气水合物研发计划,实施了两轮海域天然气水合物试采,基本完成了周边海域资源调查评价,形成了一套基于降压法的试采技术体系和环境监测体系.为推动天然气水合物商...     

天然气水合物开采方法及海域试采分析

天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,被视为油气领域最有潜力的替代清洁能源。全球目前有5个国家进行了8次天然气水合物试采工作,特别是2017年5月中国神狐海域天然气水合物试采取得了巨大成功,创造了产气时间和产气总量两项世界纪录,但是由于天然气水合物特殊的物理力学性质和赋存状态,技术经济开采还面临诸多难题。在分类总结天然气水合物开采方法的基础上,分析了中日两国的海域天然气水合物试采情况及试采数据,得出了如下结论与建议:（1）天然气水合物开采方法可归纳为两大类:原位分解法和地层采掘法;（2）海域天然气水合物试采数据表明:压力和温度条件都是影响产气速率的主要因素与约束条件,在生产不同阶段,影响产气能力的主要因素不同;（3）对日本第1次天然气水合物试采数据分析表明,压力驱动力、温度驱动力与产气速率均有较好的相关性,提出了表征温度压力耦合关系的指标相态平衡距,研究了产气速率与相态平衡距的分段线性关系,建立了天然气水合物储层分解动力学模型范式;（4）分析了降压开采方法中大幅快速降压与分段缓慢降压两种降压方式的优劣,提出有效供热是实现天然气水合物降压开采的长期高产的必要条件,集成页岩气开发中的水平井压裂技术与干热岩地热开发中热量对流交换循环的原理,提出对流注热降压开采方法。     

SAGD技术应用于陆域冻土天然气水合物开采中的理论研究

天然气水合物被誉为最有研究价值和开采价值的清洁能源,已经成为当今世界能源研究的热点。但到目前为止还未形成成熟稳定的天然气水合物开采技术体系,仍处于研究和试采阶段。陆域冻土天然气水合物开采与海域天然气水合物开采相比相对比较容易,在钻进过程中能够形成较稳定的孔壁。天然气水合物开采的主要方法有热激法、降压法、置换法和化学抑制剂法。SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）技术也叫蒸汽辅助重力驱油技术,在重油、油砂开采中得到了迅速发展,取得了非常有效的成果,被认为是目前重油开采最有效的方法。对SAGD技术应用到陆域冻土天然气水合物开采中进行理论分析研究,经过分析发现将SAGD技术应用到天然气水合物开采中是可行的,但确定两口水平井之间的距离是关键,且在应用时要将上部井变为生产井,下部井变为注汽井。     

中国冻土区天然气水合物调查研究

中国是世界上第三大冻土国,在青藏高原和东北大兴安岭地区分布着大片的多年冻土区,并有较好的天然气水合物形成条件和找矿前景。20世纪90年代末就有部分科研人员开展了中国冻土区天然气水合物形成条件和分布预测的研究工作。2002年开始,中国地质调查局先后设立了5个地质调查项目,对中国冻土区开展了地质、地球物理、地球化学和遥感调查工作,并在祁连山冻土区成功地钻获了天然气水合物实物样品,取得了找矿工作的重大突破,使中国成为世界上既有陆地水合物也有海底水合物的少数几个国家之一。目前中国冻土区天然气水合物研究中仍存在着调查研究程度较低、技术装备落后、未开展试生产研究等问题。随着国家对天然气水合物重视程度的加强,中国冻土区天然气水合物的调查研究进程将会进一步加快,并有可能在不久的将来实现试生产。     

中国陆域天然气水合物调查研究主要进展

我国是世界上既有海域水合物也有陆域水合物的少数几个国家之一。中国地质调查局高度重视陆域水合物调查研究,2016年正式设立“陆域天然气水合物资源勘查与试采工程”,通过对我国重点冻土区开展地质、地球物理和钻探调查,研发有效的陆域水合物调查、钻探和资源评价技术,初步摸清资源家底,评价资源潜力。自2002年开始探索性调查以来,已在青海省发现木里天然气水合物产地1处、昆仑山垭口盆地和乌丽地区疑似产地2处及系列找矿线索,评价出南祁连盆地、羌塘盆地及漠河盆地三大成矿远景区、12个成矿区带,资源潜力巨大; 在祁连山木里地区成功实施单直井和水平对接井试采,并取得了陆域天然气水合物成矿理论、勘采技术、环境调查和平台建设系列成果。以上成果有力推进了我国天然气水合物资源勘查试采进程,支撑国务院将天然气水合物设为第173个新矿种,初步形成“海陆并举、资环并重”的良好局面。     

天然气水合物地球化学勘查方法

天然气水合物是一种潜在的新能源,广泛分布在大陆架边缘的深海沉积物和陆域多年冻土区。地球化学勘查技术作为天然气水合物勘探的重要手段之一,愈来愈受到极大的关注。笔者综合国内外研究现状,分别介绍海域和永久冻土带天然气水合物勘查中应用的主要地球化学方法,并详述各种方法的机理和研究进展。     

天然气水合物勘探开发技术研究进展

天然气水合物是一种具有巨大潜在开发价值的海洋新型能源矿产，近30年来，各国相继开展了海洋天然气水合物的勘探和开发技术的研究，天然气水合物的勘探技术日趋成熟，而开发技术基本上还都处于实验阶段，与国外正在形成的天然气水合物研究热潮相比，我国对天然气合物研究尚处于起步阶段。     

冻土天然气水合物开采技术进展及海洋水合物开采技术方案研究

调查发现,陆域永久冻土层及海域都存在着天然气水合物资源。我国2007年和2008年先后在南海海域及祁连山木里地区发现水合物实物样品。中国地质调查局于2010年开始实施冻土水合物试采技术研究及现场开采试验,2017年将在我国南海海域实施海洋水合物试采,相关准备工作正在进行中。本文介绍了陆域水合物试采进展及海洋水合物试采技术方案的构思。     

钻井利器故事之“保真取样钻具”

天然气水合物作为一种高效清洁能源,广泛分布于海洋和冻土带中。经过近几年的勘探,在我国南海发现了储量非常丰富的天然气水合物资源,并成功进行了试开采,取得了可喜的成绩,也使我国在该领域处于国际领先地位。随着水合物勘探开发程度的进一步加快,作为水合物调查钻探取样的重要利器——保真取样钻具的保真效果已经被越来越多的研究者所关注。本文从科普的角度介绍了天然气水合物保真取样的必要性、国外发展历程及国内近年来的研究成果,以此达到相互交流、相互促进的目的,最终推动保真取样技术的国产化应用。     

中国天然气水合物调查研究现状及其进展

天然气水合物大致经历了实验室研究、管道堵塞及防治、资源调查与开发利用4个发展阶段,中国目前正处于资源调查阶段的早期。自1999年开始,中国先后开展了南海、东海、陆上冻土区和国际海底区域天然气水合物的调查研究,相继发现了一系列地质、地球物理和地球化学异常标志,并在南海北部神狐地区成功采到水合物实物样品,取得了找矿工作的重大突破,显示出良好的找矿前景,但目前仍存在着调查研究程度较低、技术装备比较落后等问题。随着国家对天然气水合物重视程度的加强,中国天然气水合物的调查研究进程将会将进一步加快,并在不久的将来过渡到试生产阶段和商业性生产阶段。     

漠河盆地多年冻土区天然气水合物地球化学调查及远景评价

漠河盆地是我国冻土发育的主要地区之一,发育良好的天然气水合物成藏系统,具有天然气水合物形成的良好条件。为了圈定天然气水合物远景区,识别油气聚集体,判别天然气水合物成因,在漠河盆地冻土较发育地区开展了1∶5万天然气水合物地球化学资源调查。结果表明：(1)在森林沼泽景观区,顶空气和荧光光谱指标是天然气水合物勘查的主要指标,借鉴青海木里冻土区天然气水合物地球化学勘查成功的经验,结合AMT、地质等资料分析,元宝山凹陷是天然气水合物较为有利的远景区;(2)岩心样品甲烷碳同位素分析显示,烃类气体分异明显,浅层烃类气体基本为生物气,深部烃类气源主要为混合成因气,个别解吸气为微生物气和热解气;(3)试验性应用了分形-GIS技术,可以细致可靠地进行异常区范围划定,消除干扰因素,有效地圈定水合物远景区。     

青藏高原多年冻土区天然气水合物的研究前景和建议

天然气将是２１世纪的主要能源品种,作为非常规天然气水合物被誉为２１世纪的新能源。它的研究受到世界上许多国家的高度重视。青藏高原羌塘多年冻土区具备形成重烃类天然气水合物的温度和压力条件,同时可以存在由“自保护效应”引起民的轻烃类天然怕事物。开展青藏高原多年冻土区天然气水合物研究,对我国宏观能源战略决策、开拓新学科 领域和保持人类社会可持续发展的均有重要理论意义和广阔的应用前景。从目前人才结构、资料积