国外天然气水合物主要研究机构及研究项目

近20年来，世界各国投入了大量的资金和人力研究寻求洁净的新能源——天然气水台物。截至2002年底，全球范围内共有23处水合物矿点直接获取水合物岩心样品。本文在收集国外天然气水合物调查研究方面的文献资料基础上。介绍了国外主要的研究机构和研究项目。供我国天然气水合物研究者在开展项目设计和调查研究时参考。     

海洋天然气水合物的地震识别方法研究

天然气水合物作为21世纪新的自然能源将为人类的生存发展服务。20世纪60年代证实，俄罗斯西伯利亚的麦索亚哈气田为典型的天然气水合物形成的气田，70年代又在海底发现了固体天然气水合物岩样。1971年，RStoll首先将地震剖面中的似海底反向层解释为海洋天然气水合物存在的标志，后来被深海钻探证实，从此地震方法成为大面积研究天然气水合物的重要手段。天然气水合物既是潜在能源，也是影响环境和形成灾害的因素之一，因此，研究天然气水合物是人类在21世纪的重要课题。探讨海洋天然气水合物的地震识别方法，由于这项工作刚刚起步，还没有做出具体的成果，在此只能根据我们仅有的工作和参照国外分开的出版物，以及出国访问得到的有关资料进行分析，提出我们的一些基本设想，与各位专家探讨。     

天然气水合物实验装置及其发展趋势

研究天然气水合物离不开实验模拟。分析了国内外水合物实验装置设计和发展情况及相应的实验研究内容，总结了水合物实验系统构成，探讨了我国与国外水平的差距，最后归纳了国内外水合物实验装置研究特点与技术发展趋势，并给出了提高我国水合物综合实验研究水平的建议。     

国际天然气水合物调查研究现状及其主要技术构成

在研究大量国外文献资料的基础上,统计了迄今为止国际天然气水合物的发现成果;对涉及天然气水合物研究和调查的工作进行了简要回顾,划分其为５个研究工作阶段和５个调查工作阶段;并对一些重要国家尤其是对我国周边国家或地区进行天然气水合物调查和研究工作的现状作了简要介绍。通过分析天然气水合物分布与产出状况的１１个重要特征,归纳总结了国际天然气水合物调查综合评价的地球物理资料采集、处理及其解释,资源量计算,实物     

海洋天然气水合物生成机制的实验研究

天然气水合物在海洋环境中与在纯水溶液中的生成条件有很大的不同。海洋天然气水合物的生成除了受温度和压力的影响外,还要受到孔隙水的化学组成、流体中气体的浓度及沉积物类型的影响。本文综述了国外海洋天然气水合物的实验研究成果及其进展,重点介绍了海洋天然气水合物生成与分解的热力学条件及各种影响因素,并探讨了今后该领域的研究方向和问题。     

海洋中天然气水合物的成矿机理与资源评价概述

本文综述了近年来国内外关于天然气水合物成矿机理研究的新进展，阐明了作为一种非常规的天然气矿藏，其形成和稳定存在除了需要特定的温、压条件外，更需要合适的成矿地质条件，包括沉积构造环境、充足的气源、有效的运移通道、有效的储集层和保存条件等．文中还介绍了天然气水合物资源评价方法及国外研究者对全球气体水合物中甲烷量的估算值，由于其结果相差几个数量级，表明目前还没有成熟的天然气水合物资源定量评价方法．     

天然气水合物油气系统模拟新技术方法与应用

为弄清天然气水合物油气系统模拟的原理和实现过程及应用,系统分析了水合物油气系统发展历程和技术特色,总结了该技术在墨西哥湾、水合物脊、阿拉斯加北坡及中国天然气水合物研究中的应用。研究认为:天然气水合物油气系统模拟是在研究类似含油气系统中的生烃、排烃、运移、聚集和逸散模拟基础上,对地质模型网格和地质时代进行细化设置,达到对不同地质时期水合物的分布、热成因/生物成因甲烷气的运移、稳定带内水合物形成时期和资源量进行模拟的目的。系统的模拟可以证实含气流体的运移是天然气水合物聚集成藏的重要控制因素,可以预测天然气水合物稳定带的空间分布、地质演化,热成因气和生物成因气生成、运移、聚集并形成天然气水合物的过程,还可以定量计算水合物资源量。目前,中国对于该技术的应用还处于起步阶段,应该深入学习国外成功经验,大力推广,以提高中国天然气水合物理论研究及勘探开发水平。     

海洋天然气水合物开采方法及产量分析

海洋天然气水合物的巨大储量刺激了世界各国能源部门努力研究如何从天然气水合物储层生产天然气。根据水合物形成的条件，只有当水合物处在其相平衡条件以外，水合物才能分解。因此，水合物的开采方法只能为热熔法、抑制剂刺激法、减压法和地面分解法。为了对天然气水合物储层中气体的生产有个定量的评估，本文以水合物开采井为例，运用数学方法推导了水合物井中气体的产生量。结果表明，在天然气水合物储层中，天然气释放量是井内水合物分解温度、压力及水合物层气体渗透性的敏感函数。该函数可以用于天然气水合物井气体开采量的计算及对水合物储层可开采性评价。     

天然气水合物的测井识别和评价

地球物理测井作为传统的资源评价方法，在天然气水合物勘探中是有效评价手段。从国内外对天然气水合物的研究现状出发，简要地总结了天然气水合物的地球物理特征，介绍了利用电阻率测井和声波速度测井识别含天然气水合物储集层的方法和对天然气水合物进行评价，对现有的测井评价模型进行了讨论，指出了对天然气水合物储集层的地球物理测井评价模型还有待于进一步探讨。     

南海北部陆坡天然气水合物成藏机理研究：意义、现状与问题

天然气水合物是近三十多年重视起来的一种新型能源，被誉为21世纪洁净替代燃料，已逐步引起越来越多国家政府、企业、科学家的广泛关注和高度重视。以南海北部陆坡作为研究案例，充分利用我国海域天然气水合物调查评价和钻探工程资料的优势，重点开展天然气水合物成藏机理和分布规律理论研究，通过成藏理论创新，提高成藏预测能力，具有重要的科学意义和应用价值。 围绕海洋天然气水合物成藏系统，国际上在物质来源及成因机理、物理化学特征、形成环境及成藏模式、分布规律和资源评价等方面取得了显著进展。我国南海北部陆坡天然气水合物调查评价发现了一系列天然气水合物存在的地质、地球物理、地球化学和生物证据，钻探发现并取得了天然气水合物实物样品，但尚有许多关键科学问题需要解决，包括天然气水合物成藏系统中气、水、沉积物和水合物间的相互作用，天然气水合物的物理、化学响应机理及构造运动和沉积作用对我国海域天然气水合物的控矿机理等。     

用地球化学方法勘查中国南海的天然气水合物

天然气水合物是一种未来新型能源,赋存于低温高压环境下的海洋沉积物中,但也可形成于大陆永久冻土带中。天然气水合物资源量巨大,具有经济和环境上的研究意义。近年来,国际上己对天然气水合物的产况、分布和形成机理开展了大量研究,但国内这方面的工作还刚刚开展。对中国南海的调查表明该区存在天然气水合物赋存的有利地质条件、温压条件和富含有机质的沉积条件。在南海的许多海区还发现了指示天然气水合物存在的地震标志(BSR)。介绍了在南海天然气水合物勘查中的地球化学异常标志。这些地球化学异常的产生可能与天然气水合物的形成或分解过程有关。研究内容包括沉积物中气体含量(主要为甲烷和乙烷),甲烷的碳同位素,孔隙水中阴离子(Cl^-、SO4^2-等)、阳离子(Ca^2 、Mg^2 、Ba^2 、Sr^2 ,B^3 和NH4^ 等)浓度和δ^18,δD,δ^11B,及^87Sr／^86Sr等同位素组成,此外还对海底沉积物的热释光特征和紫外、可见、近红外反射光谱特征开展了探索性研究。通过进一步加强理论和实验研究,结合地球物理和地球化学资料,在不远的将来将会在南海发现和圈定天然气水合物矿藏。     

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。     

海底天然气水合物地球化学探测技术

海底天然气水合物是未来的新型能源，地球化学探测与分析技术在天然气水合物勘探、研究和开发中发挥巨大作用。简要介绍了天然气水合物地球化学探测方法及相关的分析测试技术，包括海底沉积物、海水、海面低层大气中烃类气体(主要为甲烷)、孔隙水中阴阳离子和同位素地球化学异常等。并对发展天然气水舍物地球化学探测与分析新技术提出建议。     

天然气水合物的分解导致海底沉积层滑坡的力学机理及相关分析

Gas bydrate is a form of natural gas and water,similar to ice-like solids,mainly in low-temperature occurrence in the context of high voltage submarine and terrestrial and terrestrial sediments permafrost zone.Since 1970s marine lil and gas exploration in the course of a certain depth of the seabed found that the stability of gas hydrate layer and collected samples in kind,its social concem will be on the increase. Landslide Harbor is a major cause of the destructive consequences of the marine geological disaters.In recent years,researchers continue to find that as the undersea gas hydrate decomposition led to the seabed to reduce the stability of rocks,the seabed is a major reason for the decline. The research on submarine landslide,related with natural gas Hydrate is the study of a new direction. This paper analyzes the gas hydrate formation and decomposition fo the seabed sediment. Fron the mechanical aspects of the mechanism,it analyzes of the decomposition of gas hydrate deposits related to property caused by the impact of changes in the landslide,and look to the future hydrate research.     

天然气水合物在海洋钻探区域的赋存特征

介绍了天然气水合物的形成、稳定条件、分布情况及勘查研究进展,重点介绍了国际上典型天然气水合物钻探项目的目标及成果。通过ODP164航次、ODP204航次、墨西哥湾联合行业项目、日本、印度和韩国的天然气水合物钻探实例研究,分析了海洋天然气水合物在钻探区域的分布特征,阐述了如何利用天然气水合物勘查技术识别天然气水合物资源,部署井位钻获天然气水合物实物样品。给我国天然气水合物钻前井位部署工作提供一些参考性的建议。     

天然气水合物的聚集和形成及南海地质条件分析

天然气水合物目前已经成为世界范围的一个研究热点，而我国的天然气水合物研究起步则相对较晚，通过阅读国内外有关文献，总结了天然气水合物在海底的分布特征，聚集和形成机制，产状及其形成机理，甲烷羽的形成过程，天然气水合物在沉积物中的聚集位置通常有两种情况：一是较浅的沉积物（海底以下几米）中，受控于泥底辟，泥火山，断层等；二是较深的沉积物（海底以下几十米，甚至更深）中，受控于流体，当断层延伸至海底时，通常在水合物聚集处的上部发现甲烷羽，天然气以溶解气，游离气或分子扩散的形式运移，在温，压适宜的沉积物中，即水合物稳定带内聚集并形成水合物，水合物的形成过程是：最初形成晶体，呈分散状分布于沉积物中，之后逐渐聚集，生长成结核状，层状，最后形成块状，在细粒的浅层沉积物中，通常以较慢的速度生长，形成分散状的水合物；而在粗粒沉积物中，水合物通常呈填隙状，并且这种产状可能位于较深层位中，我国南海在温度，压力，构造条件，天然气来源等方面都能满足天然气水合物的形成条件，并且在南海也发现了一些水合物存在的标志，如似海底反射层（BSR）以及孔隙水中氯离子浓度的降低。因此，天然气水合物在我国南海海域可能有很好的前景。     

天然气水合物稳定带内流体压裂计算的程序耦合方法

海洋天然气水合物稳定带气烟囱结构中存在被水合物充填的裂隙, 表明在自然条件下沉积物中曾发生过流体压裂以及相关的流体流动和水合物形成。在水合物稳定带内实施人为的流体压裂工程, 并联合其他方法(如降压或注热)进行水合物开采, 有望提高开采效率。水合物稳定带内, 无论是自然条件下发生的流体压裂过程, 还是人为实施的流体压裂工程, 都存在水合物反应和沉积物裂隙变形之间的耦合响应。当前, 已有不少数值程序对水合物反应与沉积物弹塑性变形的耦合过程进行了定量研究, 但尚没有数值程序能够计算水合物反应和离散裂隙变形之间的耦合过程。文章将TOUGH+Hydrate程序、IC-FERST和Solidity两者的耦合程序进行了进一步耦合, 为水合物稳定带内的流体压裂计算提供了一种耦合计算方法, 同时通过一个算例初步验证了该耦合计算方法的可行性。验证结果表明, 该耦合计算方法经进一步改进后有望应用于定量研究水合物稳定带内的裂隙变形和水合物反应过程。     

海洋天然气水合物研究新进展——2006西太平洋地球物理会议

简介了2006年西太平洋地球物理会议中海洋天然气水合物研究的最新成果,主要集中在水合物勘探技术,新的水合物积聚区预测,水合物成因、性质分析,水合物评估手段、开发计划,水合物模拟实验研究等几个方面。在对以上几方面分类总结的基础上,提出了几点关于海洋天然气水合物未来研究方向的认识。     

Pore fluid geochemistry from the Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic Test Well, Alaska North Slope

The BPXA-DOE-USGS Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic Test Well was drilled and cored from 606.5 to 760.1 m on the North Slope of Alaska, to evaluate the occurrence, distribution and formation of gas hydrate in sediments below the base of the ice-bearing permafrost. Both the dissolved chloride and the isotopic composition of the water co-vary in the gas hydrate-bearing zones, consistent with gas hydrate dissociation during core recovery, and they provide independent indicators to constrain the zone of gas hydrate occurrence. Analyses of chloride and water isotope data indicate that an observed increase in salinity towards the top of the cored section reflects the presence of residual fluids from ion exclusion during ice formation at the base of the permafrost layer. These salinity changes are the main factor controlling major and minor ion distributions in the Mount Elbert Well. The resulting background chloride can be simulated with a one-dimensional diffusion model, and the results suggest that the ion exclusion at the top of the cored section reflects deepening of the permafrost layer following the last glaciation (∼100 kyr), consistent with published thermal models. Gas hydrate saturation values estimated from dissolved chloride agree with estimates based on logging data when the gas hydrate occupies more than 20% of the pore space; the correlation is less robust at lower saturation values. The highest gas hydrate concentrations at the Mount Elbert Well are clearly associated with coarse-grained sedimentary sections, as expected from theoretical calculations and field observations in marine and other arctic sediment cores.     

Mapping the resistivity structure of Walker Ridge 313 in the Gulf of Mexico using the marine CSEM method

A marine controlled source electromagnetic (CSEM) campaign was carried out in the Gulf of Mexico to further develop marine electromagnetic techniques in order to aid the detection and mapping of gas hydrate deposits. Marine CSEM methods are used to obtain an electrical resistivity structure of the subsurface which can indicate the type of substance filling the pore space, such as gas hydrates which are more resistive. Results from the Walker Ridge 313 study (WR 313) are presented in this paper and compared with the Gulf of Mexico Gas Hydrate Joint Industry Project II (JIP2) logging while drilling (LWD) results and available seismic data. The hydrate, known to exist within sheeted sand deposits, is mapped as a resistive region in the two dimensional (2D) CSEM inversion models. This is consistent with the JIP2 LWD resistivity results. CSEM inversions that use seismic horizons provide more realistic results compared to the unconstrained inversions by providing sharp boundaries and architectural control on the location of the resistive and conductive regions in the CSEM model. The seismic horizons include: 1) the base of the gas hydrate stability zone (BGHSZ), 2) the top of salt, and 3) the top and bottom of a fine grained marine mud interval with near vertical hydrate filled fractures, to constrain the CSEM inversion model. The top of salt provides improved location for brines, water saturated salt, and resistive salt. Inversions of the CSEM data map the occurrence of a ‘halo’ of conductive brines above salt. The use of the BGHSZ as a constraint on the inversion helps distinguish between free gas and gas hydrate as well as gas hydrate and water saturated sediments.