凝聚共识 共商我国海域天然气水合物试采工作北大核心CSCD

2015年12月24日,国土资源部天然气水合物重点实验室第二届学术委员会暨中国地质调查局-北京大学天然气水合物重点实验室第一届学术委员会第一次会议在青岛召开,中国地质调查局青岛海洋地质研究所吴能友副所长（主持工作）向学术委员会顾问汪集暘院士、     

日本海域天然气水合物试采结果对比分析

截至目前,只有中国和日本实施了海域天然气水合物的试采,了解日本的海域水合物试采中遇到的问题及其对问题的分析情况,有助于中国下一步的水合物研究和开发工作。为了深入认识日本于2013年和2017年在日本海域南海海槽分别实施的两次试采,介绍了两次试采的部署实施情况及实际产气情况,梳理了日本对两次试采中出现的问题及其针对问题的分析研究成果,对比了两次试采中3口生产井的产气情况。发现日本两次试采都没有解决实际产气与预测结果存在差异的问题,认为加强对水合物储层特征和物理特性的认识是解决上述问题的关键;另外,水合物的生产是一个综合的过程,防砂、压降过程、排水等互相影响,在解决这些问题时应综合考虑,并应寻找稳产需要的各项生产参数的平衡点。     

日本海域天然气水合物试采进展及其对我国的启示

天然气水合物研发工作已经进入陆上和海上的现场试验阶段,其中,仅有日本和中国开展了海域水合物试采。通过对日本两次海域水合物试采的全面总结以及对日本水合物产业化开发设想的充分认识,发现尽管日本拥有丰富的水合物资源且投入了大量的人力、物力和财力用于水合物研发,但仍然没有形成可确保稳定产气的技术体系。因此,水合物的产业化进程将是一个相对漫长的过程,有必要加强资源勘查、技术装备示范和体系化、试采、规范制度等方面的部署和实施。     

南海神狐海域试采区天然气水合物精细速度建模方法

底辟、高角度的断裂、滑塌等构造在南海神狐海域广泛发育,它们为天然气水合物的形成提供了良好的流体运移通道。为了提高试采区内天然气水合物地震数据的成像精度,尤其是断层及断裂结构的成像精度,开展了一套专门针对天然气水合物的精细速度模型构建方法,初始速度模型建立以CVI约束速度反演为基础,通过时间偏移域内剩余速度分析与拾取方法进行初始速度模型优化,采用基于层速度的弯曲射线叠前时间偏移来提高信噪比,在初始速度模型优化的基础之上,以剩余曲率法为基础的层析速度反演来完成深度域层速度的迭代与更新,最后通过叠前深度偏移实现试采区天然气水合物精细地震成像。通过对南海神狐海域试采区的实际应用结果表明：BSR的连续性更好;波组特征更加明显,同相轴连续性增强,利于解释人员进行层序划分;复杂构造成像清晰,有明显的强反射特征,底辟构造成像清晰;浅层小断层更加清楚,层间反射清晰,大断面归位合理,细节更清楚;能为新的成藏模式及现场钻井风险提示提供必要的数据依据。     

世界天然气水合物钻探历程与试采进展

自20世纪60年代证实自然界中存在天然气水合物以来,针对水合物这一潜在能源的研究取得了显著进展。与常规油气资源一样,水合物的开发也需要经历两个重要阶段,即勘查与试采。该文对全球主要国家水合物钻探与试采进展进行了归纳总结和分析,认为钻探工作在获取水合物实物样品、优化相关技术装备、提供可靠数据等方面发挥了重要作用,而试采工作在长期、安全、稳定和高效产气方面仍与产业化开发的预期存在差距。建议我国应充分发挥各方优势,重视技术方法和装备的研究、开发、示范和推广,形成可用于水合物资源勘查与开采的成熟技术装备体系。     

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。     

南沙海域天然气水合物地震特征

南沙海域水深为200∽2500m，其中大于500m的水域约50万km^2，该区大部分区域发育沉积盆地，构造类型多样，具有形成天然气水合物的气源、温度及压力条件。根据地质及地球物理调查资料，分析了南沙海域天然气水合物成藏的地质条件及地球物理标志特征，认为南沙海域具备形成天然气水合物矿藏的条件，南沙海槽和南沙中部海域是天然气水合物形成的有利地区。     

中国海域天然气水合物资源远景

南海东北部活动陆缘和北部被动陆缘以及东海冲绳海槽南部具有形成天然气水合物的良好成矿条件。从水深来看，上述3个有代表性的地区最小水深都在300m以上，有利于水合物的稳定存在；从沉积厚度和沉积速率来看，上述3个地区新生代地层厚度一般都在3000～6000m，有利于提供水合物形成所需的充足气源；从地球物理、地球化学等调查结果来看，上述3个地区普遍存在重要的地球标志——似海底反射BSR等，以及重要的地球化学标志——底水甲烷异常、孔隙水氯异常等。通过对上述海区的区域地质条件、地球物理和地球化学异常的综合分析认为，上述3个地区可能更适宜水合物的形成和聚集，因而可能会有很好的远景。     

海域天然气水合物的BSR成因

根据海域天然气水合物的岩石物性研究成果,利用模型地震正演分析方法技术,对水合物沉积层的底界反射——BSR的成因进行了模拟分析研究。结果表明,BSR的成因及其振幅的强弱与水合物沉积层、含游离气沉积层的厚度、饱和度及地震反射波的主频都有着密切的关系,并对其进行了分析和总结。     

全球天然气水合物资源潜力评价及勘查试采进展

天然气水合物是一种清洁高效的环保型化石能源,分布于世界深水海域和多年冻土带环境之中,资源潜力巨大。最新的评价预测结果表明,全球水合物沉积物中碳资源量介于500~3 000 Gt。作为一种新型的非常规能源,目前其资源量评价预测尚存在不确定性,而且并非所有的天然气水合物都可开采利用。不同赋存形态的天然气水合物构成了能源金字塔,展示了不同类型水合物资源潜力大小及可开发利用的程度。因此,天然气水合物资源潜力评价预测与开发利用正越来越多地受到人们的关注与重视。尽管中国在南海的试采工作取得了重大突破,但如何经济、安全地世界性开采这种新能源仍需要开展更多的研究工作。     

海域天然气水合物的岩石物性研究

海域天然气水合物的岩石物性分析研究是水合物地震识别研究的基础和主要组成部分。分别采用弹性模量模型和修改的威利方程对水舍物沉积层和下伏含游离气层的岩石物性关系进行了讨论,重点研究了沉积层孔隙度、天然气水合物饱和度、含游离气层饱和度与纵、横波速度、泊淞比的关系。研究的结果表明,水合物沉积层的纵、横波速度和泊凇比随水合物饱和度的增加而增加,密度随饱和度的增加而降低。     

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。     

海域天然气水合物地球物理勘探进展

进入21世纪后,海域天然气水合物地球物理勘探取得了较大的进步。主要表现为,在勘探技术上已由单一的地震勘探发展到以地震勘探为主,重力、磁力勘探综合应用的格局;在地震勘探方法上,已由常规的单道、多道地震发展到多频地震、高分辨率二维、三维地震和海底多分量地震;在地震资料的处理上,已由常规处理发展到突出BSR特征的“三高”和叠前时间偏移处理;在天然气水合物的地震识别上,已由速度、振幅结构研究发展到多属性判别、多弹性参数和多物性参数反演。这些新技术、新方法的应用,加快了海域天然气水合物调查进度,提高了天然气水合物地球物理识别的可靠性。     

天然气水合物试采:从实验模拟到场地实施

天然气水合物研究的终极目标是对其进行有效的开发利用,即实现长期安全、高效地开采,而水合物试采只是迈出了第一步。数十年的室内水合物开采方法实验及其数值模拟研究取得了显著的成果,为天然气水合物试采奠定了坚实的基础。加拿大、美国等国家先后在陆地冻土区进行了水合物试采工作,试验成果为海域水合物试采提供了宝贵的经验。2013年和2017年,日本、中国先后在不同海域实施了天然气水合物试采,并取得了成功,这是天然气水合物研究的一个里程碑式的进步,标志着天然气水合物开采技术研究从室内实验模拟逐步转到产地实施。本文回顾了各种水合物开采方法的原理及其模拟实验成果,简要介绍了水合物开采数值模拟方法与进展,评述了水合物试采的前期关键技术准备及场地实施效果,讨论了每种技术方法的局限性及面临的挑战,并针对海洋天然气水合物开采面临的科学与技术问题提出了建议。     

国外海域天然气水合物资源量评价方法对我国的启示

天然气水合物资源量评价结果关系着对水合物资源价值、环境影响和潜在危害等科学问题的认识,是天然气水合物资源勘探开发工作中首要且最重要的内容。水合物资源量评价方法的选择、改进和发展决定了资源评价工作的质量和结果的可信度。通过分析国内外现有水合物资源量评价方法,明确了水合物资源量的含义(资源量/储量);依据成藏和生烃2种不同的评价思路,总结了4种评价方法;探讨了国外海域水合物资源量评价经验对我国的启示,认为通过掌握水合物成藏规律,采用基于生烃思路的方法,可以整体把握影响因素变化趋势,从而获取有效区域评价参数;通过结合已有地震、测井和钻井资料,采用基于成藏思路的方法,可以精细刻画各目的层的构造和沉积特征,增加资源量评价结果的可信度。     

我国海域天然气水合物资源的地理信息系统建设方法与实践

目前对我国海域矿产资源所建立的地理信息系统主要以石油及天然气资源为研究对象。天然气水合物是一种全新的能源,与石油及天然气资源相比,无论是其在地下的赋存状况、成藏特征及其主要控制因素,还是储集空间的物化性质、资源富集的区域位置及深度、勘探开发方式等都有着显著差异,其数据库结构、相应数据项及数据格式与油气数据库不同,许多数据项尚缺乏统一的标准,其标准化工作尚需进一步探讨。以我国天然气水合物资源调查及评价有关数据为研究对象,对其数据项的标准化及天然气水合物资源地理信息系统的建设方法进行探讨,为国家将来制定相应的标准提供有用信息。     

我国海域天然气水合物试开采圆满完成并取得历史性突破

正2017年7月9日,由国土资源部中国地质调查局组织实施的南海神狐海域天然气水合物试采工程全面完成海上作业,这标志着我国首次海域天然气水合物试采圆满完成,取得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果,创造了产气时长和总量的世界纪录。