海域天然气水合物开采的地质控制因素和科学挑战

目前,国际上对天然气水合物产状、分布和特征的认识已取得显著进展,开展了一系列陆地多年冻土区和海域天然气水合物试采,但天然气水合物开采仍面临科学挑战。本文在综述全球天然气水合物勘探开发现状的基础上,阐述了天然气水合物储层分类及其开采的地质控制因素,提出了海域天然气水合物有效经济开采面临的资源评价、开采技术方法、储层地质参数和工程地质风险等4方面的科学挑战。要实现海域天然气水合物的有效经济开采,资源评价是基础,开采技术方法是关键。判定天然气水合物储层是否可采需要精确的储层地质参数,能否实现有效开采取决于工程地质风险的控制。     

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物资源评价

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物发育广泛,水合物天然气资源量估计约(10～14)×1012m3。构造控制的混合成因(生物甲烷和热成因天然气)水合物含量高、资源密度大,经济潜力高;盆地生物成因甲烷水合物呈细分散状发育,沉积物中水合物含量低、资源密度小、经济潜力低。综合地质、技术和开采成本3方面因素,在目前全球几个工程程度较高的水合物发育区中,墨西哥湾水合物的经济潜力最大,其中工作程度最高的7个水合物发育区中,MC852/853区的经济潜力最高。     

利用地震反射法评价海底天然气水合物资源

海底天然气水合物是２１世纪的重要新能源,本文介绍了利用地震反射法来识别海底天然气水合物的存在和分布特征,并春资源量进行评价的方法。根据地震剖面上的拟海底反射层（ＢＳＲ）识别水合物的存在,并结合地震弹必参数和利用沉积物的孔隙率等等征,来评估海底天然气水合物的资源前景。     

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…     

水合物藏的类型、特点及开发方法探讨

天然气水合物作为潜能巨大、资源量丰富、燃烧值高的未来新能源,但由于其特殊的物理力学性质和赋存状态,经济开采技术仍面临诸多难题.本文以全球勘探发现存在天然气水合物的地区为基础,介绍了全球主要水合物的海陆资源分布及开采难易程度;以主要影响天然气水合物开采方式选择因素为基础,分析了天然气水合物在地层中的赋存类型、成藏模式和储...     

东海天然气水合物的赋存条件与资源潜力

总结分析了地质大调查、国家天然气水合物专项有关我国东海天然气水合物形成条件、成矿地质背景及天然气水合物地震反射和资源潜力分布等的特征，指出我国天然气水合物资源潜力巨大，当前主要任务是在合适的海域获得天然气水合物实物样品，并确定我国海域天然气水合物聚集地。     

世界天然气水合物研究发展对我国加快推进其产业化的启示

天然气水合物是21世纪最具潜力的新型洁净能源之一,同时也是目前尚未开发的储量巨大的一种新能源。全球天然气水合物蕴藏的天然气资源总量约为2.1×1016 m3,相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的2倍,主要分布于世界深水海域和永久冻土带中。随着中国在南海神狐海域的试采取得圆满成功,天然气水合物资源的开发利用越来越多地受到世人的关注与重视,但如何安全、经济、高效开采这种新能源,仍需投入大量人力物力进一步开展研究工作。笔者从世界主要国家天然气水合物资源的勘查试采现状入手,分析其开发利用趋势,系统梳理存在问题,提出加快推进天然气水合物勘查试采产业化的启示。     

全球天然气水合物勘查试采研究现状及发展趋势

天然气水合物是一种规模巨大且高效的新型清洁能源,其资源量是全球石油天然气和煤炭等化石能源资源量总和的2倍。日益增长的能源需求和对气候的重大影响,使人们对天然气水合物巨大资源潜力的兴趣倍增,因此,天然气水合物亦被科学家称为"未来全球能源发展的战略制高点"。近10多年来,美国、加拿大、日本、中国等均先后开展了陆地和海洋天然气水合物勘查与试采实验,印度和韩国亦准备近期开展海洋天然气水合物试采。总之,全球天然气水合物勘查试采的高潮正在蓬勃掀起。笔者分析阐述了世界天然气水合物研究的4个发展阶段,剖析了全球天然气水合物资源分布及主要国家天然气水合物资源潜力,并在此基础上,重点分析阐明了国内外天然气水合物勘查试采进展以及未来发展趋势,以期对我国天然气水合物勘查试采与研究工作有所裨益。     

海域天然气水合物资源开采新技术展望

随着全球海域天然气水合物资源勘探工作的深入和油气开发技术装备水平的提升,深水浅层天然气水合物资源商业化开采的前景逐渐明晰。自2013年开始,日本、中国相继进行了多次海域水合物试开采尝试,连续产气时间、累计产气量和日均产气量逐步获得提升。2020年中国率先实现了从"探索性试采"向"试验性试采"的跨越。然而,以"降压"为核心理念的开采技术单井产气量瓶颈明显,制约了水合物资源产业化发展进程,必须在已有技术方法基础上创新发展,形成高效、安全、经济的海域天然气水合物资源开采专有技术体系。笔者梳理了近年来海域天然气水合物开采技术研发领域内的新进展,分析了包括"原位分解采气"和"原位破碎抽取"两大开采框架指导下,多种开采技术的创新升级进展和存在的主要问题,在此基础上展望了未来海域天然气水合物资源开采技术的研发方向。     

高分辨率多道地震勘探技术在南海天然气水合物调查中的应用

天然气水合物资源作为人类未来可以利用的一种清洁能源越来越受到各界的关注。根据天然气水合物矿藏的分布特点,提出用高分辨率多道地震勘探的技术方法对天然气水合物资源进行探查的可行性,并以南海某陆坡天然气水合物资源勘察为例,详细论述了应用该方法的具体步骤和参数选择的重要性。通过分析获得的地震剖面评判该方法在天然气水合物勘探领域的应用前景和实际价值。     

蒙特卡罗法在天然气水合物资源量计算中的应用

天然气水合物甲烷资源量的估算是天然气水合物研究中的热点问题。运用体积法计算含水合物沉积物中的甲烷资源量时,存在参数赋值不确定的问题,从而影响了计算结果的可信度。采用蒙特卡罗法,通过计算样本的频率可以较好地评价和描述计算结果的信度,弥补体积法的不足。对采用蒙特卡罗法估算甲烷资源量的原理进行了分析和探讨,并以麦肯齐三角洲和南海海域水合物为例,计算了水合物赋存区的甲烷资源量。     

天然气水合物和地热资源组合评价方法

近年来的研究表明,海洋中天然气水合物的成藏和分布受温度的影响较大,一些海域中的天然气水合物资源与地热资源同时存在且有一定的分布规律。在利用地热开采天然气水合物基础上把2种资源结合起来利用,将会对海洋天然气水合物的开发有重要意义。参考组合评价相关经验公式,基于该开采方法对天然气水合物和地热资源组合评价提出了相关的方法研究,并通过实例应用,丰富了该开采方法的可行性的论证,并对于2种资源的综合利用的靶区优选有一定的指导作用。     

墨西哥湾北部陆坡天然气水合物成藏系统

为了深入了解墨西哥湾北部陆坡天然气水合物赋存状况、水合物储层特征以及资源评价,借助天然气水合物成藏系统概念,在收集和整理国内外学者的研究成果的基础上提出了散失均衡体系。对该区天然气水合物气体供应、流体运移、聚集成藏及水合物散失均衡体系进行了综合分析,认为散失均衡体系应该作为天然气水合物成藏系统的重要组成部分予以重视。     

天然气水合物研究的新进展

天然气水合物因其在能源勘探、海底灾害环境和全球气候变化研究中的重要性而日益引起世界各国的高度重视,在简单回顾80年代前天然气水合物研究的基础上,重点阐述了自90年代以来此项研究的重要进展。     

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。     

冲绳海槽天然气水合物稳定带特征及资源量评价

根据冲绳海槽多道地震资料的处理解释,在16条地震剖面上发现了水合物似海底反射层BSR,经过AVO、波形反演等特殊的处理技术,首次直接利用BSR圈定了冲绳海槽天然气水合物的具体分布范围,直接利用数据得出了天然气水合物稳定带厚度在冲绳海槽的分布趋势,认为海槽南部最厚,中部次之,北部最薄,并通过计算得出了冲绳海槽水合物稳定带的厚度和水合物资源量,对今后海槽水合物勘查和资源量评价具有一定的指导意义.     

天然气水合物样品保压转移及处理技术系统设计

天然气水合物样品保压取样技术已经成熟,但保压样品只能进行压降处理成为常压样品,这种方法很大程度上影响了水合物在沉积物中的存在初始状况,压力的急骤变化以及温度的变化都会引起沉积物中水合物成分析出,影响后处理的判别。样品保压转移及处理技术不仅是未来天然气水合物资源勘探技术的发展趋势,也是重要技术手段之一。天然气水合物保压样品的获取、检测、处理是天然气水合物取样技术从初级走向成熟阶段的重要标志。介绍了天然气水合物沉积物样品保压转移及处理技术的设计思路及系统各组成单元。该系统主要由天然气水合物样品保压转移系统、天然气水合物保压样品在线探测及岩心分析系统等2部分组成。该系统的设计为今后天然气水合物资源的勘探和开发提供了很好的技术支撑。     

南海东沙海域天然气水合物与地质构造的关系

构造作用和构造过程是控制天然气水合物发育和赋存的重要地质因素之一。陆坡区复杂的构造运动能够形成良好的气体运移通道以及欠压实、高孔隙的水合物储集空间。东沙群岛邻近海域具有水深变化大、沉积厚度大、沉积速率高和有机质丰富等天然气水合物有利赋存条件,最新的研究已经在该海域发现了天然气水合物赋存的地球物理证据BSR,针对东沙群岛海域广泛发育的断裂、底辟、海底滑坡等构造,开展了其与天然气水合物成藏的关系研究,可以进一步深入了解天然气水合物在东沙群岛不同地质构造中的分布特征与演化,为该区天然气远景评估提供参考。     

海底未固结成岩地层体积密度的估算方法

为了获得无测井或岩心资料地区天然气水合物赋存海域未固结成岩地层的体积密度,对ODP164、ODP204、IODP311航次实际钻探资料进行了分析,统计了体积密度、孔隙度、颗粒密度的分布情况及其相互关系.分析结果表明,水合物赋存的未固结成岩地层孔隙度很高,一般大于40％,在此范围内体积密度主要受到孔隙度制约,而对骨架颗粒...     

Permafrost-associated natural gas hydrate occurrences on the Alaska North Slope

In the 1960s Russian scientists made what was then a bold assertion that gas hydrates should occur in abundance in nature. Since this early start, the scientific foundation has been built for the realization that gas hydrates are a global phenomenon, occurring in permafrost regions of the arctic and in deep water portions of most continental margins worldwide. In 1995, the U.S. Geological Survey made the first systematic assessment of the in-place natural gas hydrate resources of the United States. That study suggested that the amount of gas in the gas hydrate accumulations of northern Alaska probably exceeds the volume of known conventional gas resources on the North Slope. Researchers have long speculated that gas hydrates could eventually become a producible energy resource, yet technical and economic hurdles have historically made gas hydrate development a distant goal. This view began to change in recent years with the realization that this unconventional resource could be developed with existing conventional oil and gas production technology. One of the most significant developments was the completion of the BPXA-DOE-USGS Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic Test Well on the Alaska North Slope, which along with the Mallik project in Canada, have for the first time allowed the rational assessment of gas hydrate production technology and concepts. Almost 40 years of gas hydrate research in northern Alaska has confirmed the occurrence of at least two large gas hydrate accumulations on the North Slope. We have also seen in Alaska the first ever assessment of how much gas could be technically recovered from gas hydrates. However, significant technical concerns need to be further resolved in order to assess the ultimate impact of gas hydrate energy resource development in northern Alaska.