水合物储层工程地质参数评价系统研发与功能验证

海洋天然气水合物储层的工程力学参数对准确评价水合物开采过程中的工程地质风险至关重要。静力触探和十字板剪切技术结合能够获得储层原位纵向连续性良好的工程力学参数,在天然气水合物开发工程-地质一体化探测与评价方面具有巨大潜力,但目前鲜见该系列技术在水合物勘查及试采中的应用。为了摸清天然气水合物储层的静力触探参数、十字板剪切参数响应规律及影响因素,进而为水合物储层工程地质特征现场评价提供依据,自主研发了天然气水合物储层工程地质参数评价试验系统。该系统能够开展含水合物沉积物五桥静力触探测试(锥尖阻力、侧摩阻力、孔隙水压力、电阻率、摄像),十字板剪切测试,并与电阻率层析成像测试结合,解释天然气水合物储层的工程地质参数响应机理。基于该系统分别针对砂土、粉砂质黏土沉积物(不含水合物)开展了功能验证性实验,并与南海神狐海域粉砂质黏土层的现场实测数据进行比对,结果证明试验数据重复性良好,试验结果与现场实测数据有可比性,系统可靠。该系统对于验证新型水合物开发工程-地质参数一体化探测技术提供了基础平台。     

天然气水合物相平衡研究的实验技术与方法

介绍了水溶液中天然气水合物相平衡研究的各种实验技术及测定方法 ;对于沉积物中水合物相平衡条件的研究 ,着重探讨了电阻法、超声法及 TDR法等探测技术。实验装置的发展完善和探测技术的提高 ,将极大地推动沉积物中天然气水合物的相平衡条件的研究。     

海洋天然气水合物模拟实验技术

天然气水合物模拟实验技术是天然气水合物勘查研究的一项基础技术，简要介绍国内外模拟实验技术的概部，主要特点是可视化程度高，测试精度高和检测手段多；重点介绍了青岛海洋地质研究所海洋天然气水合物模拟实验室的技术指标，这些技术指标可以适应目前海洋天然气水合物模拟的需求，利用光通过率的变化测定了甲烷在纯水中的P－T间的关系，验证了本实验装置的科学性。     

天然气水合物储层有效绝对渗透率现场测试进展

天然气水合物作为一种新型的非常规能源具有较大的资源潜力。天然气水合物储层的有效绝对渗透率常被选为天然气水合物降压开采效果评价的关键指标,指标大小需要在现场进行测试加以确定。首先对国内外典型地区天然气水合物储层有效绝对渗透率的现场测试实例进行梳理,然后介绍了地层测试和核磁共振测井等现场测试方法,最后总结了目前水合物储层有效渗透率现场测试仍存在的主要问题并给出未来的研究建议,期望为天然气水合物储层现场测试技术的发展提供参考。     

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。     

天然气水合物沉积物力学性质测试与评价

储层力学参数的评价及预测是天然气水合物安全高效开发的关键。笔者从力学试验、本构模型以及离散元数值模拟等方面介绍了含水合物沉积物力学性质测试及数值计算研究新进展,分析总结了力学参数评价及预测的主要方法及其特点,探究了目前含水合物储层力学性质测试及评价研究存在的问题及其主要原因。为了更好的解决相关工程技术问题,笔者建议通过结合室内试验与数值模拟的方法对水合物储层力学特性及破坏机制进行分析,针对不同工况条件及储层特征建立更加准确的力学参数计算模型。     

海洋天然气水合物实验分析技术

简要介绍了目前在实验室内采用的天然气水合物实验分析技术,包括样品的保存与处理方法、水合物含气量的测定、气体与同位素的分析、水合物稳定性的P-T条件等方面。简述了几种大型分析仪器（如X衍射、拉曼光谱、核磁共振）在水合物研究中的应用,包括水合物结构的确定、成分及水合物同种性的鉴定以及水合物的分解行为等。     

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。     

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。     

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。     

国土资源部天然气水合物重点实验室

正国土资源部天然气水合物重点实验室依托中国地质调查局青岛海洋地质研究所建立,其前身是2001年建立的青岛海洋地质研究所天然气水合物实验室,于2012年5月被国土资源部批准建设,2015年6月通过验收正式挂牌运行。现任实验室主任为吴能友研究员,学术委员会主任为业渝光研究员。实验室的研究方向瞄准天然气水合物成藏机理、资源勘查与评价技术、开发利用与环境效应及模拟实验与测试技术等天然气水合物学科发展的前沿,定位准确,特色鲜明,重点解决天然气水合物领域     

天然气水合物的声学探测模拟实验

在人工岩心中进行天然气水合物的生成和分解实验,同时获取了体系的温度、压力、声学特性(Vp和Vs、幅度和频率)及含水量等参数。经研究发现,温压法、超声探测法和TDR探测法都能灵敏探测沉积物中天然气水合物的形成和分解过程。分析认为,本次实验中水合物形成速率过快,只能宏观研究水合物对沉积物声学特性的影响,建议采用长岩心进一步研究沉积物中水合物的声学特性。     

天然气水合物的地球化学识别标志及探测技术

介绍了天然气水合物地球化学识别标志及相关的分析测试技术,包括海底沉积物空隙水中阴离子和同位素地球化学异常、标型矿物、海底底层水中CH4异常等。应用地球化学、地球物理、地质方法对天然气水合物进行综合研究,可提高天然气水合物勘探的精确度。     

海洋天然气水合物调查地震采集技术——调查深入阶段研究

地震调查方法在水合物中的应用分为两个主要阶段:调查初始阶段和调查深入阶段。调查深入阶段以"井位优选"为主要目的,在对天然气水合物进行初步调查的前提下,开展深入调查,更好地展现"天然气水合物矿体立体上的形态特征",了解"水合物矿体的厚度、顶底界面及富集程度"。文中从震源技术研究、高分辨率地震调查技术的调谐组合参数研究和野外施工方法等方面的内容出发,根据大量野外技术试验资料和有关科研成果,总结了在天然气水合物调查深入阶段的特点及相应的地震调查技术。     

天然气水合物形成过程中多组分气-固相平衡系数计算方法研究

大量的实验模拟计算需要知道天然气水合物的形成条件。可利用方程式来确定天然气水合物形成条件的数据。目前这种模式和等式的准确性取决于实验数据和理论值的准确性,二者相互依存。实验数据代表实际的物理条件,数据的获取较困难。虽然理论方法略有改变,但从宏观来讲实验方法和数据仍相对稳定。实验通常测试的是液相,而预测的是固相水合物。有关固相水合物实验数据的准确性很难完全通过实验阐述清楚,因为,固相天然水合物的测试遇到了不少困难,如流体堵塞、多相性、取样困难和固相样品描述等。在预测含低硫天然气和含微量CO2和/或H2S的天然…     

天然气水合物动力学研究进展

依据第六届天然气水合物国际会议(ICGH6)的资料,综述了天然气水合物动力学研究领域的最新进展。重点介绍了新技术的应用、动力学机理的实验研究、计算机分子动力学模拟以及动力学抑制与促进研究等几个方面取得的最新成果,并探讨了水合物动力学领域的主要问题及发展前景。     

海洋天然气水合物的地球物理勘探技术

天然气水合物将成为21世纪的替代能源，地球物理方法是勘探天然气水合物的重要手段。本文比较全面地分析和总结了天然气水合物的各种地球物理识别技术以及地震资料的特殊处理和分析方法，详细地介绍了水平地震剖面、垂直地震剖面、测井以及旁侧声纳剖面上天然气水合物的表现和识别方法。特别地，针对海洋地震资料的特点以及天然气水合物在地震剖面上的识别标志BSR、振幅空白带等特征，文章引入了真振幅处理、子波处理以及多项式拟合等处理方法来提高天然气水合物识别标志在地震剖面上的显示效果。最后，为了全面了解海底天然气水合物的分布 以及微细结构，文章介绍了AVO分析、全波形反演速率分析、叠加速度分析和走时反演等正、反演技术。     

ERT在水合物在线监测中的应用:以结融冰过程为例

电阻率层析成像技术(ERT)作为一种岩心尺度的可视化测试手段,在天然气水合物成藏-开采过程模拟方面具有广阔的应用前景。目前国内专门针对天然气水合物合成-分解过程进行电阻率层析成像观测的报道较少。本文采用自主研发的天然气水合物电阻率层析成像测试系统,以冰的形成和融解过程为例,探讨了电阻率层析成像技术在天然气水合物可视化观测中的可用性。实验结果表明,电阻率层析成像技术能够实时在线监测沉积物体系中冰的形成和溶解过程,以及该过程中冰在沉积物孔隙中的分布规律。结冰-融冰过程中沉积物体系的电导率分布受温度、孔隙连通性、盐度因素影响,排盐效应对电导率不均匀性分布影响明显。研究结果对进一步开展电阻率层析成像技术在天然气水合物探测方面的应用有一定的参考意义。     

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。     

天然气水合物勘查相关技术集成研发进展

天然气水合物作为21世纪新型潜在能源,在新一轮地质调查背景下,国家加大了天然气水合物勘查技术的研发投入。通过跟踪国外天然气水合物调查前沿技术,结合我国实际勘查需求,在对声学深拖探测系统、可控源海洋电磁探测技术、现场检测及原位监测等技术现状进行分析的基础上,开展了相应的研发工作,重点介绍了各技术装备研发工作进展及目前取得的阶段成果,并提出了下一步的工作要点。