海洋天然气水合物勘探与开采研究进展

海底水合物是一种重要的新型能源矿产,曾认为在未来20～30年内不具开采价值,但是现在这种看法已经改变,美国和日本政府现正筹划进行试验性开采.近年科技界已经研究出适合于从深海水合物中开采甲烷气体的工艺技术和方法.目前,降压法已被证明是一种较为经济有效的方法.引述了日本天然气水合物勘探和开采纲要MH21,详细说明其开采试验的计划和设计.     

垂直多井动态开采水合物边坡稳定性分析

天然气水合物是一种赋存在海底沉积物孔隙中的清洁能源，含量巨大，具有很好的开发前景和研究价值。垂直井作为开采水合物的一种主要方式，在开采过程中，会改变天然气水合物沉积层的环境条件，随着开采井释放出大量的气体和水，在地层中形成超压，过高的孔隙压力会降低沉积物的胶结强度，破坏沉积层的稳定性，诱发海底滑坡。借助Flac3D软件建立高精度的海底斜坡模型，基于有限差分法对垂直多井动态开采水合物过程中的边坡稳定性进行了数值模拟，模拟了不同开采方案条件下采用多井开采，水合物分解量、开采井压变化等不同影响因素产生的地层力学响应和位移变化，基于安全系数法进对于水合物开采引起的边坡稳定性进行了初步分析。结果表明：多井开采条件下，随着水合物分解程度的不断增大，海底斜坡稳定性逐渐降低，当水合物分解程度达到80%时，安全系数会降低到1.0以下，边坡会失稳；随着井压的不断降低，海底斜坡稳定性同样逐渐降低，当开采井压降低到4 Mpa以下时，安全系数会降低到1.05以下，边坡变为欠稳定状态，存在发生海底滑坡的风险。     

坐底式潜标观测系统及其在天然气水合物区的试验性应用

为满足天然气水合物调查区对海底环境长期原位监测的需求,研发了坐底式潜标观测系统(海底观测基站),该系统是研究海底尤其是天然气水合物区海底环境特征的关键技术手段,可用于采集海底边界层位长期连续环境参数,评估天然气水合物开采可能引发的环境影响,为安全有效地使用天然气水合物资源提供科学依据。坐底式潜标观测系统采用坐底式设计,最大工作深度4 000m,搭载了甲烷、二氧化碳、温盐深、溶解氧、浊度计、透射计、声学多普勒剖面仪以及定点海流计等传感器,通过声学释放器丢弃抛载锚完成上浮回收。研制完成后,成功在南海北部陆坡区进行了试验性应用,顺利完成回收,并采集到试验站位海底边界层位预定观测的各海洋物理化学环境参数。本系统在水下连续工作时间不小于180天,并可根据需求增加电池仓,延长观测周期,使长期监测能力覆盖整个水合物开采周期,可对开采前、中、后海底甲烷的泄漏情况进行对比,并对甲烷的来源进行分析,具有重要的现实意义和良好的应用前景。     

海底沉积物中天然气水合物形成过程数值模拟:以深部流体向上供给甲烷为背景

为深入了解深部上升流体供应甲烷的海底沉积环境中天然气水合物的形成和聚集过程,综合沉积作用、深部上升甲烷流体的对流和扩散作用、甲烷溶解度控制水合物形成等物理过程,建立了天然气水合物形成过程的数学模型,研究水合物在空间和时间尺度上的形成过程。模型通过3个无量纲参数(沉积压实引起的孔隙流体对流与扩散的比率Pe_1、深部流体向上对流传输与扩散的比率Pe_2、深部上升流体的甲烷含量C_(m,ext)~l),形象地描述了天然气水合物在海底沉积中的聚集过程。数值模拟研究表明,天然气水合物首先在稳定带内上部某一位置形成,随后由于沉积作用向下延伸而在稳定带底部形成水合物;水合物演化时间与Pe_1、Pe_2及C_(m,ext)~l呈负相关;水合物含量与Pe1、C_(m,ext)~l负相关,而与Pe_2正相关。甲烷溶解度曲线对水合物形成和分布有重要影响,但深部上升流体的甲烷含量、上升流体的通量决定了整个水合物系统甲烷量的输入和输出,是海底天然气水合物形成的主要控制因素。     

甲烷水合物CO2置换开采研究现状与展望

天然气水合物广泛存在于海底沉积物和大陆永冻区,是一种潜在的能源资源。CO2置换法开采天然气水合物,不仅可以从水合物藏中开采出天然气,还能够使空气中的CO2以水合物的形式长期埋存于地下。本文从可行性、微观机理及影响因素等方面,总结了甲烷水合物CO2置换法开采的研究现状,论述了目前研究中存在的问题及不足,并对以后的研究工作提出了一些展望和建议。     

新世纪非常规能源的曙光——天然气水合物

大多数专家都认为在 2 1世纪初期世界石油产量将达到高峰 ,之后开始下滑。一些国家和能源公司正在从长远考虑 ,寻找天然气水合物等非常规能源。自然界中的天然气水合物主要分布于北极周围的永冻区以及浅海大陆架沉积物中。蕴藏于海底的天然气水合物资源比估算的常规天然气储量多数百倍。美国地质调查局估计全世界天然气水合物的甲烷量达到 2 0 0 0 0万亿 m3。据美国能源部估计 ,仅美国的天然气水合物资源就有 2 83 0～ 8490万亿 m3。世界天然气水合物资源中哪怕只有 1 %～ 2 %是经济可采储量 ,它也将成为一种巨大的能源来源。因此 ,随着常规…     

天然气水合物赋存区麻坑地貌特征及其地质灾害意义

文章通过对天然气水合物资源及其赋存区典型地貌体特征的分析,梳理了天然气水合物赋存区和麻坑地貌体的地质灾害类型,阐述了由于天然气水合物分解释放造成海底滑坡、滑塌和甲烷气体大规模逸散,继而引起海底输电或通信电缆毁坏、海洋石油钻井平台垮塌,甚至海啸和全球气候变暖等严重灾害。为天然气水合物勘探和开采提供有益参考。     

海洋钻探对甲烷渗漏的影响:以南海北部天然气水合物钻探GMGS2-16站位为例

目前世界上许多国家对海洋天然气水合物开展了调查和试开采,但是对水合物开发与海底甲烷渗漏之间的关系缺乏了解。本文依托我国第二次天然气水合物钻探航次(GMGS2),对GMGS2-16钻孔开展了两次钻后甲烷渗漏调查。第一次使用水下机器人(ROV)在该孔开钻之前、钻探过程中及完钻67天内进行了4次海底观察,其中开钻之前未发现海底甲烷渗漏,而在完钻后的两次海底观察中,发现大量气泡从废弃井口冒出。第二次使用船载多波束在该孔完钻18个月后开展水体调查,发现水体中存在火焰状的高回波强度,表明水体中存在气体羽状流,指示海底发生了甲烷渗漏。地震剖面显示该站位水合物赋存层下伏游离气,甲烷渗漏可能是由于钻探打通了海底与该游离气层,形成了甲烷气体运移的优势通道,造成海底甲烷渗漏。多波束水体数据显示甲烷气泡从海底溢出,在海面以下约650m处消失,表明甲烷气体在通过水体的过程中被完全溶解,因此,钻探导致的甲烷渗漏对大气的影响较小。未来随着井壁的坍塌以及水合物在井内的形成,气体运移的优势通道将会完全关闭,甲烷渗漏终止。     

海底天然气水合物开发的前景研究——基于经济可行性的视角

海底天然气水合物的开发利用对于国家能源安全与环境保护具有重要意义。然而,作为一种新型深海能源,海底天然气水合物至今仍未实现商业化生产。除开发技术等因素外,天然气水合物开发投入、产出的成本问题也是制约海底天然气水合物大规模开发的另一关键因素。文章从经济可行性的视角分析海底天然气水合物目前开采成本、未来开采成本的变化以及未来的价格优势,从而对天然气水合物开发的前景进行相关研究。研究结果显示,虽然目前天然气水合物的开采成本要高于常规天然气,但随着今后开采技术的改进,天然气水合物开采的总成本、边际成本和平均成本都会相应降低,当天然气水合物的价格低于常规天然气价格时,天然气水合物的商业化生产便可能实现。     

南海沉积物中甲烷水合物的实验研究

<正>天然气水合物是由天然气中小分子气体(甲烷、乙烷等)在一定的温度、压力条件下和水作用生成的一类笼型结构的冰状晶体。形成天然气水合物的主要气体成分为甲烷,甲烷气体体积超过99.9%的天然气水合物通常称为甲烷水合物,它是一种典型的Ⅰ型水合物,广泛分布于海底以下0～1500m深的沉积带或陆地上的永久冻土带中,是自然界中甲烷存在的一种重要方式。迄今在世界各地海洋及大陆冻土带中已探明的天然气水合物     

世界前沿科技：天然气水合物试验性开采

天然气水合物（可燃冰）是地球上一种尚未商业化开发的新能源,资源量十分丰富,据估算全球资源总量约为2100兆立方米,相当于全球已探明传统石化能源总量的2倍左右,主要分布在美国阿拉斯加北坡、加拿大北极、墨西哥湾北部、日本南海海槽和中国南海等区域。目前已有30多个国家和地区开展了对天然气水合物的开发研究,2012年美国、日本等合作在阿拉斯加北坡的天然气水合物开采试验与2013年3月日本在其近海海域的天然气水合物开采试验均取得成功,意味着天然气水合物的开采迈出了重要的一步。     

东海蕴藏“可燃冰”资源量可观

“东海蕴藏着储量可观的天然气水合物 (即可燃冰 )”,这是中国工程院院士、国家海洋局海底科学开放实验室主任、海洋二所金翔龙研究员日前宣称的。天然气水合物是天然气 (甲烷类 )被包进水分子中 ,在海底低温与高压下形成的透明结晶。 1 m3的“可燃冰”所释放的能量相当于 1 64m3的天然气。目前在全球公认的“可燃冰”总能量是所有煤、天然气、石油总和的 2～ 3倍。美国和日本最早在各自的海域发现了它 ,我国近年才开始对它进行研究。由金翔龙挂帅的“东海海底天然气水合物资源潜力研究”等有关课题组发现 ,东海有“可燃冰”存在的迹象。这…     

天然气水合物赋存区近海底环境原位观测系统集成与实现

天然气水合物资源将是21世纪最具潜力的洁净能源之一。对天然气水合物的勘探和试开采,必须对天然气水合物海底环境变化规律和试开采的环境效应先行研究。介绍了一种适用天然气水合物赋存地区而研发的海底环境原位观测系统,并对该观测系统的设计原则、系统组成及工作原理、系统的集成与实现等方面进行了详细阐述。该系统的应用将为天然气水合物海底环境变化规律研究和试开采环境效应研究提供可靠的原始数据,这是进行海底长时间原位观测的良好解决方案。     

日韩海洋天然气水合物勘探研究进展及对我国的启示

海底天然气水合物是一种重要的新型能源矿产,美国、加拿大、德国等发达国家都将水合物列入国家重点发展战略。而中国、日本、韩国的研究工作起步时间相对较晚,过去十年,日本实施了"21世纪水合物研究开发计划(MH21)",韩国制订了"天然气水合物开发十年计划"。我国在水合物领域也做了大量的研究工作,在南海陆坡区钻探到了水合物样品,但与日、韩相比还存在一定的差距。文章通过总结日本、韩国天然气水合物研究的开发思路,旨在为我国海域天然气水合物的勘探开发和试开采计划提供借鉴和参考。     

《海域天然气水合物地震学》——精辟叙述海域水合物地震调查的研究文献

天然气水合物作为一种潜在的新能源 ,已引起各国政府、工业财团和广大公众的高度重视和关注。 2 0世纪 90年代初以来 ,各国政府出资广泛开展了调查技术、经济评价、环境效应等方面的研究 ,目前已初步圈定了邻近海域的天然气水合物分布范围。 2 0 0 2年 ,美国、加拿大和日本联合在麦肯齐三角洲Mallik 2L 38井中钻获天然气水合物 ,并进行了试验开采 ,成功地进行了钻前实验。本书由张光学、黄永样、陈邦彦主编。主要涉及海域天然气水合物的地震采集方法、处理技术和综合解释等 ,分为概论篇、方法篇、实践篇和认识篇四大部分。对海域水合物地震…     

海底天然气水合物及冷泉流体渗漏的原位观测技术

海底天然气水合物藏是天然的巨型碳储藏库,是深部甲烷等烃类气体运移至海底过程中暂时的碳储,是地球碳循环过程的重要一环。冷泉通常与海底天然气水合物藏分解密切相关,是深源或浅层气及水合物分解气在海底发生渗漏的现象。该文根据国内外天然气水合物及冷泉系统勘查的最新动向,综述了与水合物及冷泉流体渗漏相关的羽状流、运移通道、海底微地形地貌等要素的海底原位观测技术,主要包括：走航式及坐底式原位观测、海面及低空渗漏甲烷观测、海底可视化观测、与水合物及冷泉相关的海底观测网络等。综合使用原位观测技术可以更细致、全面地描绘水合物和冷泉系统的时空“景象”,更好地协助厘清海底渗漏甲烷的归趋,拓展人类对深海独特生命绿洲的认知。     

《海域天然气水合物地震学》——精辟叙述海域水合物地震调查的研究文献

天然气水合物作为一种潜在的新能源 ,已引起各国政府、工业财团和广大公众的高度重视和关注。 2 0世纪 90年代初以来 ,各国政府出资广泛开展了调查技术、经济评价、环境效应等方面的研究 ,目前已初步圈定了邻近海域的天然气水合物分布范围。 2 0 0 2年美国、加拿大和日本联合在麦肯齐三角洲Mallik 2L -3 8井中钻获天然气水合物 ,并进行了试验开采 ,成功地进行了钻前实验。本书由张光学、黄永样、陈邦彦主编 ,主要涉及海域天然气水合物的地震采集方法、处理技术和综合解释等 ,分为概论篇、方法篇、实践篇和认识篇 4大部分 ,对海域水合物地震…     

日将试验从海底可燃冰提取天然气

据2011年7月下旬的媒体报道,日本将从海底的甲烷水合物（也称“可燃冰”）中提取天然气,这将是世界首次在近海开展这种试验。其中,《日经金融新闻》日报称,此次试验为期几周,计划在截至2013年3月的财政年度进行,地点位于东京西南静冈县与和歌山县之间的一片海域。     

海底天然气水合物稳定带的特征分析

水合物稳定带（HSZ）控制着海底天然气水合物的成矿作用和分布规律，其厚度及分布范围决定了天然气水合物的蕴藏量，所以水合物稳定带的分析对天然气水合物的成矿与分布规律、成因与演化机制以及资源研究具有重要的指导意义。水合物稳定带本身受海底温度、压力和甲烷量等因素的影响，其变化会影响水合物稳定带的范围、稳定带底界的位置，并制约着天然气水合物的稳定性和甲烷气的释放。     

水力输送法开采海底浅层天然气水合物技术理论分析

天然气水合物被誉为洁净的潜在能源.海洋天然气水合物约占水合物总量的99%,绝大部分海洋水合物没有良好的覆盖层,不能用开采传统油气资源的方法进行开采.分析了利用海底采矿技术开采海底浅层水合物的方法,设计出水合物采矿车开采量与高压水泵输送的水力输送设备参数.根据水合物分解热及输送量,建立水合物输送系统与分解速度之间的理论关...