水力输送法开采海底浅层天然气水合物技术研究

海洋天然气水合物占全球水合物总储量的99%,海洋天然气水合物大部分沉积在海底浅层没有良好的覆盖层,无法采用开采传统油气资源的方法进行开采.为了开采海底浅层天然气水合物,分析了海洋天然气水合物的存在类型及地质特征,探讨了目前开采海洋天然气水合物的理论方法及局限性.根据海底天然气水合物成矿的地质特点及水合物的物理特性,提出了以水力输送技术为主要理论的海洋浅层天然气水合物开采方法.该方法克服了其他方法开采海底天然气水合物面临的技术困难,为海洋天然气水合物的开采提供了技术基础及理论支撑.     

海底峡谷侵蚀-沉积作用与天然气水合物成藏

近年来海底峡谷和海域天然气水合物的调查和研究表明,二者在空间分布上具有一定的相似性,同时海底峡谷强烈的侵蚀作用和良好的内部建造,与海域天然气水合物的聚集、分布和成藏具有直接或间接的关联。通过对目前海底峡谷和海域天然气水合物的资料调研和系统分析,指出海底峡谷和海域天然气水合物的相关性主要表现在3个方面:侵蚀-沉积作用与有利沉积体的分布、侵蚀-沉积作用与含烃流体渗漏的相互作用、侵蚀-沉积作用与海域天然气水合物的动态成藏。将海底峡谷和水合物的关联性应用到珠江口盆地海底峡谷群,初步分析了二者的关联。研究认为该区域的海底峡谷将会对有利沉积体进行破坏和改造,使其表现为"斑状/补丁状"的平面分布特征,影响了水合物的分布和实际产出;此外,峡谷侵蚀-沉积作用导致了先前形成的水合物的分解,一部分的甲烷等气体将会进入到海水之中,而受有利沉积体上部细粒均质层的遮挡,大部分的含气流体将被"继续"限制在有利沉积体之中而形成新的水合物,这可能是该区域内细粒沉积物中水合物饱和度较高的原因。     

海底天然气渗漏系统演化特征及对形成水合物的影响

通过天然气沉淀水合物的动力学模拟计算,研究了墨西哥湾GC185区BushHill海底天然气渗漏系统的演化特征及对水合物沉淀的影响。渗漏早期,天然气渗漏速度大(q>18.4kg/m2-a),海底沉积以泥火山为主,渗漏天然气具有与气源天然气几乎一致的组成,形成的水合物具有最重的天然气成分。渗漏晚期,天然气渗漏速度很慢(q<0.55kg/m2-a),在海底附近没有水合物沉淀,主要以冷泉碳酸盐岩发育为主,水合物产于海底之下一定深度的沉积层中。介于二者间的渗漏中期(q:0.55～18.4kg/m2-a),海底发育水合物、自养生物群为特征,渗漏速度控制了水合物和渗漏天然气的组成及沉淀水合物的天然气比例。BushHill渗漏系统近10年的深潜重复采样显示,渗漏天然气和水合物天然气的化学组成在时空上是多变的,相对应的渗漏速度在时间上的变化约为3倍,在空间上的变化近2个数量级。     

中国冻土区天然气水合物调查研究

中国是世界上第三大冻土国,在青藏高原和东北大兴安岭地区分布着大片的多年冻土区,并有较好的天然气水合物形成条件和找矿前景。20世纪90年代末就有部分科研人员开展了中国冻土区天然气水合物形成条件和分布预测的研究工作。2002年开始,中国地质调查局先后设立了5个地质调查项目,对中国冻土区开展了地质、地球物理、地球化学和遥感调查工作,并在祁连山冻土区成功地钻获了天然气水合物实物样品,取得了找矿工作的重大突破,使中国成为世界上既有陆地水合物也有海底水合物的少数几个国家之一。目前中国冻土区天然气水合物研究中仍存在着调查研究程度较低、技术装备落后、未开展试生产研究等问题。随着国家对天然气水合物重视程度的加强,中国冻土区天然气水合物的调查研究进程将会进一步加快,并有可能在不久的将来实现试生产。     

珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因

2013年珠江口盆地东部海域钻探取样结果表明,天然气水合物以不同形态分布于海底之下约10m至稳定带之上的不同深度区间。在GMGS2-08井位置,天然气水合物分别以脉状、块状形态出现在海底之下9~25m和65~80m(与碳酸盐岩有关)深度范围内。地震反射剖面上,含分散状水合物沉积层的底部深度与地震反射剖面上的似海底反射深度很好对应,但没有典型地震反射特征表明近海底沉积物中存在天然气水合物。在研究区另一钻探位置(GMGS2-16),取样也获得存在于近海底处的天然气水合物样品。本文研究以多道高分辨地震数据为基础,利用含天然气水合物沉积物具有较高声波速度的特征,在正演分析近海底存在薄高速层时地震反射速度变化规律的基础上,然后采用沿层速度分析方法获取近海底处的速度,据此推测近海底处天然气水合物的分布特征。结果表明,过GMGS2-08井和GMGS2-16井的地震反射数据的海底速度相干反演表现出明显的高速异常,而在GMGS2-11和GMGS2-12井位置则没有任何速度异常,与钻探取样结果一致。将地震数据的反射特征与区域地质条件进行综合分析,进一步预测这一区域近海底天然气水合物分布模式及地质成因。本文的研究结果为近海底天然气水合物地震探测和识别提供了有效手段,对天然气水合物资源勘探以及深海油气工程安全都具有重要意义。     

天然气水合物的特征及环境意义

天然气水合物是由甲烷等气体和水分子组成的类冰状的固态物质,主要分布在极地永冻层和外大陆架边缘的海洋沉积物中,赋存在天然气水合物中的碳约为１０＾１３吨,相当于全球其他化石燃料中碳含量的两倍,由于天然气水合物处于亚稳定状态。因此天然气水合物既可作为２１世纪潜在能源资源,又可以非稳定状态导致海底滑塌和滑坡等地质灾害,并可通过释放甲烷影响全球气候。     

孔隙介质中天然气水合物相变过程的影响因素研究进展

天然气水合物储量巨大且富含甲烷,被视为21世纪最重要的潜在新型清洁能源之一.天然气水合物大多赋存在海底沉积物的孔隙介质中(少部分赋存于永久冻土层中),对其相变过程受孔隙介质影响规律的系统梳理和总结对未来的勘探开发具有重要意义.本文综合分析前人研究成果,将孔隙介质中天然气水合物的相变过程概化为水合物形成分解时的温压平衡条...     

海底天然气渗漏系统水合物成藏动力学及其资源评价方法

根据海底天然气渗漏系统沉淀水合物的动力学模型,计算了海底渗漏系统中渗漏天然气沉淀为水合物的比例。如果BushHill渗漏系统海底水合物或喷溢天然气的化学组成是渗漏系统气源天然气通过沉淀水合物转变而成,则需要约3. 3% ~21. 7% (平均12. 9% )的渗漏天然气在海底沉淀为水合物。结合渗漏系统的活动时间(1万年)和天然气流量(800t/a),沉淀在墨西哥湾GC185区BushHill渗漏系统中的水合物天然气资源为0. 37×109 ~2. 43×109 m3,平均为1. 45×109 m3,与体积和含量评价方法获得的结果基本一致。     

南海天然气水合物稳定带初探

本文统计分析了南海的海底温度、地温梯度资料,建立了海底温度与水深的关系,并分析了天然气水合物稳定带的影响因素。利用天然气水合物的相平衡曲线和南海海底温度- 水深关系曲线求出天然气水合物保持稳定的温度、压力条件,结果表明:在南海甲烷水合物     

利用卫星热红外遥感探测南海天然气水合物

天然气水合物被誉为21世纪“化石燃料”的清洁替代能源,其意义十分重大。本文首次将卫星热红外遥感应于南海天然气水合物的勘查中,实践证明效果较好。作者分析了卫星热红外增温异常的机制,探讨了卫星热红外增温异常与海底天然气水合物的关系,指出了南海西沙海槽区、东沙群岛岛坡区、笔架南盆地、北吕宋海槽区、南沙海槽一带等是天气气水合物可能的赋存地带。     

海域非成岩天然气水合物储层改造方法分析

天然气水合物是未来重要的战略开采资源,受到了世界各国的广泛关注,因此对海底天然气水合物进行大规模开采成为必然。目前,海底天然气水合物开采还处于试采阶段,到目前为止还未形成成熟的开采方式。本文从人们所担心的海域天然气水合物开采过程中因储层非成岩可能出现的海底水合物大规模气化、破坏海洋生态环境、产生海底地质灾害等问题出发,对海域天然气水合物开采的安全性进行了分析。同时调研了当前世界各国海域天然气水合物试采现状,指出了进行储层改造是海域天然气水合物未来进行大规模开采的必由之路。探讨分析了采用水力喷射微小井眼技术边钻进水平井边喷射改进发泡水泥浆以进行储层改造的可行性,可为我国水合物商业化开采提供借鉴。     

海洋CSEM法探测二维海底天然气水合物响应特征

针对海底天然气水合物开展了可控源电磁探测法(Controlled-source Electromagnetic Method,CSEM)响应研究,根据实际地质资料设计二维地电模型并进行正演计算,讨论了频率变化对CSEM响应结果的影响以及海底地形起伏时的CSEM响应特征。综合天然气水合物二维正演模拟结果,论证了海洋CSEM探测海底天然气水合物的可行性,研究成果可为今后的海底天然气水合物勘探提供技术支持。     

深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测研究

以南海北部神狐海域天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定为背景,对深水浅覆盖层钻井井壁稳定预测模型,南海沉积物物理、力学参数,以及神狐海域天然气水合物储集地层井壁稳定的研究现状进行分析和总结,探讨深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测的难点和拟解决的方法,为深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测提供支持。     

天然气水合物研究中的几个重要问题

综述了当前关于天然气水合物研究中的几个重要问题，提出了今后的主要研究方向，全球大约有10^19g碳以天然气水合物的形式储存在沉积物中，大约是其它所有化石燃料沉积物形式储存量的2倍多，因此，天然气水合物被认为是21世纪具有商业开发无景的潜在的战略资源，天然气水合物是一种亚稳态物质，极易受到温度和压力条件的影响，海底天然气水合物的分解将会影响沉积物的物理化学性质（如剪切强度和流变性等），地球物理性质（如地震波速和电导性），以及地球化学性质（如孔隙流体成分）的明显变化，导致诸如海底滑塌等地质灾害的发生，天然气水合物的分解会产生导致“温室效应”的甲烷气体，该气体进入大气圈中会引起全球气候和环境的变化。     

南海北部海底滑坡与天然气水合物形成与分解的时序性

海底滑坡广泛发育于海底陆坡,是一种常见的沉积作用过程。滑坡的存在与天然气水合物的形成和赋存具有紧密的联系。国内外对海底滑坡及其与天然气水合物关系的研究尚处于起步阶段,且主要集中在滑坡体的构成、识别和触发机制及与天然气水合物的空间关系上,但对于时序性的研究尚处于空白。根据现有研究的深度和有限的资料,本文对此进行了定性探讨。研究表明,天然气水合物与海底滑坡在时序性上可分为三种类型:后水合物滑坡(post-gas hydrate landslide)、前水合物滑坡(pre-gas hydrate landslide)和同水合物滑坡(syn-gas hydrate landslide)。不同的类型对于天然气水合物的赋存与开采会产生不同的影响。三种类型中以前水合物滑坡对于天然气水合物的赋存和开采最为有利,同水合物滑坡次之。     

西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式

根据新的三维地震资料,在西沙海域南部发现的天然气水合物具有三个主要地震识别标志:(1)似海底反射现象明显,表现为强振幅强连续反射、与海底反射极性相反、与海底近平行及有穿层现象等四个特征;(2)具有空白反射带,且与似海底反射伴生;(3)随偏移距增加,振幅明显增强。研究区天然气水合物平面上具有分块展布的特点,单块内水合物中部富集、向周缘丰度减小。估算水合物稳定带厚度约为120m。通过地质类比研究认为,西沙海域南部天然气水合物成藏主要受气源条件、温度-压力条件和构造-沉积条件三个因素共同控制。据此建立了研究区天然气水合物的成藏模式。     

天然气水合物的环境效应

天然气水合物是近些年来发现的一种新型超级洁：争能源，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。本文综述了天然气水合物在形成、分解过程中的加剧全球气候变暖、海底灾害和影响海洋生物等环境效应；指出将地质历吏时期的重大事件与天然气水合物产生的这些环境效应结合将成为今后的主要研究方向。     

天然气水合物发育的构造背景分析

大量的钻孔资料和地震剖面显示主动大陆边缘的增生楔和被动大陆边缘的俯冲-增生楔、断裂-褶皱系、底辟构造或泥火山、滑塌构造、海底扇、"麻坑"构造和陆地多年冻土区等多种地质构造背景是形成天然气水合物的有利场所,可形成构造圈闭型天然气水合物矿藏。这些地质构造背景一方面大多是深部热成因气、生物成因气或混合成因气体或流体向上运移到海底的通道,形成天然气水合物矿藏;另一方面也可能造成天然气水合物的温压环境改变,致使天然气水合物分解。海底滑塌亦可能是天然气水合物分解所致,是潜在的地质灾害。     

琼东南盆地南部隆起带天然气水合物赋存特征分析

天然气水合物是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一。我国南海蕴藏着丰富的水合物资源,目前已在南海北部陆坡神狐、东沙、海马区发现丰富的水合物资源。本文分析了琼东南盆地南部隆起带天然气水合物赋存的地质条件,开展了地球物理资料的分析与海底反射(BSR)识别,计算了水合物热动力学稳定带厚度。研究表明,琼东南盆地南部隆起带具备水合物赋存的地质条件,渗漏构造发育,游离气丰富,BSR表现为强振幅、不连续等特征,水合物稳定带厚度大,具有较大的天然气水合物资源潜力。     

海域天然气水合物稳定带厚度与其影响因素的半定量研究

海底沉积物中蕴含着大量的天然气水合物资源。水合物稳定带(HSZ)反映了海底天然气水合物的成矿作用和分布规律,稳定带厚度的影响因素决定了天然气水合物的蕴藏量。水合物稳定带的影响因素有很多种,但每种因素对其的影响程度不同。为探讨水合物稳定带厚度的分布规律,从分析海底天然气水合物相平衡影响因素入手,着重研究了影响稳定带厚度的水合物气体组分、地温梯度、海水深度、海底温度及孔隙水盐度等重要参数,并使用CSM Gem程序对这些影响因素进行模拟计算;然后利用模拟计算所得到的结果数据进行曲线拟合,直至得到较为可信的相平衡曲线;最后根据此相平衡曲线,结合相应条件下的地温梯度曲线方程求得稳定带厚度。通过对预设各条件值与相应得到的稳定带厚度值进行回归分析,得出稳定带厚度与各个影响因素的关系以及这些因素对稳定带厚度的影响程度。