天然气水合物勘探和开采方法研究进展

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天然气水合物研究历程及发展趋势新

天然气水合物研究历程及发展趋势摘要综合国内外关于天然气水合物的研究，概述其从发现、初步研究到深入研究的历程，总结了各阶段国内外天然气水合物研究的成果和进展。

从1810年发现天然气水合物以来，世界各地的科学家对气水化合物的类型和物化性质、自然赋存条件和成藏条件、资源评价、勘探开发手段等进行了广泛而卓有成效的研究。

总结世界各国天然气水合物的研究现状并指出了其发展趋势。

研究表明我国的许多海区具有天然气水合物形成的条件，希望2020年能够进行商业开采。

关键词：天然气水合物(gas hydrates)是一种由气体和水形成的冰状白色固态晶体，常在一种特定的高压低温条件下形成并稳定存在，广泛发育在浅海底层沉积物和深海大陆斜坡沉积地层以及极地地区的永久冻土层中。

目前各国科学家对全球天然气水合物的资源量较为一致的评价为2×1016m3，是剩余天然气储量的136倍(1·56×1 014 m3)，如果将此储量折算为地球上的有机碳资源，它将占总资源的一半以上。

1国外天然气水合物的研究现状由于当前化石燃料(包括煤、石油与天然气)，特别是其中的石油和天然气能源的短缺，使人们对天然气水合物这种高效潜在能源格外关注，自20世纪90年代以来，世界各国对潜力巨大的新型能源—天然气水合物的研究做了大量投入，已经取得了重大进展。

1995年，美国在海上钻井平台(简称ODP)第164航次中，率先在布莱克海脊布设了3口勘探井，首次有计划地取得了天然气水合物样品。

美国参议院委员会在1998年5月一致通过1418号议案—“天然气水合物研究与资源开发计划”。

把天然气水合物资源作为国家发展的战略能源列入长远计划，决定批准用于天然气水合物资源研究开发的每年投入为2 000万美元，计划到2015年实现商业性开采。

2002年4月，在圣彼德堡召开的国际海洋矿产会议上，美国地质调查局的W·J·Wintres展示的天然气水合物和沉积物检验实验室装置(简称GHASTLI)代表了当前天然气水合物模拟实验的最高水平，正在进行的是自然界和实验室形成的天然气水合物-沉积物的物理性质的研究。

天然气水合物开采技术获进展

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海洋石油
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冈１Ｘ３Ｘ油田开发片储层对比
Ｆｇ１ｓｒｏｒｃｒｅｔｎｏｅｅｐｎｌｎＸＸｉｉｄｉ．Ｒｃｅｖｉｏｒｌｉｆｄｖｌｍｅｔｗｅｌｉ３ａｏｏｓｏｌｅｆｌ
［６１］李涛，壬宗秀华北上地壳构造单元划分［ｊ地学前缘（Ｊ．中
国地质大学（京）２０，１（）２５２４北，０９６４：１２．
［７１］吕大炜，李增学，刘海燕，等：晚ｉ代海平面变化及ＩＥ生其层序地层响应［］中【地质，２０，６５：１７１８Ｊ．０９３（）０９０６
个问题的探讨［］地质沦评，（１４（）３８—３２Ｊ．２），７４：８０９．［１１］张立勤，付市新，， —濮等一种占构造恢复力法探讨：以乌
马营构造为例［］矿物岩石，０５２（）９Ｊ２０，５２：３—９．８
（）３２：４～３８
动与油气成藏关系［ｊ『与天然气地质，０９０４：Ｊ．油２０，３（）
４９—４５６７
［３李大伟．构造运动与渤海湾盆地卜三系油气成藏［］石１］新第Ｊ．油与天然气地质，０４５２：７１４２０，２（）１０７［４１］祝彦贺，颜耀敏，英民，．碎屑岩与火 … 岩混积岩系层王等序地层学研究初探一以准噶尔盆地西北缘件木河组为例

世界前沿科技：天然气水合物试验性开采

爱知县和三重县近海海域的开采经过３个阶段的生产试验：第一阶段是通过地震调查确认南海海槽东部
地区天然气水合物储量并钻勘探井；第二阶段钻探了１口生产井和２口监测井，并对深水天然气水合物储层进行取芯和试产；第三阶段采用排水降压法进行生产，成功采出１２万立方米天然气。
限性：
（１）任何地质情况都很难严格满足前文所提
到的平衡技术前提；（２）在一些复杂地区以及研究的初级阶段，较难确定构造运动的时序，并且在实际地质历史过程中，很难分辨某些地质事件的发生先后；
参考文献：
［１］方石，孙求实，谢荣祥，等．平衡剖面技术原理及其研究进展［Ｊ】．
科技导报，２０１２，３０（８）：７３．７９．［２］ＳＨＡＷＪＨ，ＣＯＮＮＯＲＳＣ，ＳＵＰＰＥＪ．ＳｅｉｓｍｉｃＩｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆ
ＣｏｎｔｒａｃｔｉｏｎａｌＦａｕｌｔ — ＲｅｌａｔｅｄＦｏｌｄｓ：ＡｎＡＡＰＧＳｅｉｓｍｉｃＡｔｌａｓ［Ｍ］．
Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ：ＡｍｅｒｉｃａｎＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＧｅｏｌｏｇｉｓｔｓ，Ｔｕｌｓａ，Ｏｋｌａｈ，２００５．

青海木里多年冻土区天然气水合物调查研究进展综述

re gi ons ; g a s h dra tes ; I n es ti ga ti on prog re s s ; M ul iof Q i ng ha i
世界陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要分布在西伯利亚� 阿拉斯加和加拿大的北极圈内，如美 � 国的阿拉斯加北坡 � 加拿马更些三角洲 M a l l i k 井和俄罗斯的 M e sso a kha气田等 �自多年冻土区发现天然气水合物以来，围绕其地质成因 � 地球物理和化学勘探方法� 资源评估 � 对气候变化和环境的影响和天然气水合物开采方面的研究也随之展开［1 - 4］�我国是世界上第三冻土大国，在青藏高原和大兴安岭地区存在着大片冻土区，研究显示青藏高原的祁连山� 羌塘盆地及东北大兴安岭漠河盆地等冻土区具备较好的天然气水合物形成条件，并有可能形成天然气水合物［5- 9］�2008 年 11 月，我国首次在青海木里地 2009 年再次钻获到天然气水合物实物样品，区多年冻土区钻获天然气水合物实物样品，使我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家［10 - 12］�
1, 2, 3
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2
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1, 3
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1, 3
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100083 ;
1, 3
( 1. 青海大学，青海西宁
810016; 2. 中国地质大学 ( 北京 ) ，北京
3. 青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室，青海西宁
8 10016)
� � � � � 摘要 : � � �� , �� , � �� 关键词: �� ; � �� ; �� 中图分类号: P618.13 文献标志码 : A �; �� 文章编号 : 1006 - 8996 ( 2013 ) 02 - 0035- 05

天然气水合物资源评价及开发技术研究

天然气水合物资源评价及开发技术研究天然气水合物 (Methane Hydrate) 是一种在高压和低温环境下自然形成的亚稳定物质，其主要成分为甲烷和水。

由于其丰富的储量和广泛的分布，天然气水合物在全球范围内备受关注。

然而，开发利用天然气水合物的技术和风险评估仍然是一个挑战性的研究领域。

一、天然气水合物资源评价天然气水合物储量极为丰富。

据估计，全球天然气水合物储量达到 100,000 亿立方米以上（当量于 10,000 亿吨标煤），其中大概有 35,000 亿立方米可以开采。

而我国境内天然气水合物资源储量不仅占了全球的份额，而且以南海为中心，还处在区域集中和高品质分布的优势。

在天然气水合物资源评价中，最为关键的是确定天然气水合物储层是否具有商业开发价值。

评价方法可以主要分为实验室评价和现场勘探，具体方法包括储层抽取、样品分析、实验模拟、建模计算等。

现场勘探中，钻井是目前最主要的评价方法之一。

利用钻井记录解释结合获取的地震资料，结合潜在储层特征，包括钻井测井和地震反演，可以快速获得储层信息，确定探测区域的勘探价值和发展潜力。

此外，海底振荡探查法、测井、地震等方法也可以用于天然气水合物资源勘探与评价中。

二、天然气水合物开发技术研究目前，天然气水合物的常规开采技术主要为钻孔挖掘或热力学法开采。

其中，热力学法开采是指利用热力作用来改变天然气水合物的相态，从而使之解离并释放出天然气。

目前还存在一些问题，例如储层条件复杂、开采成本高、环境风险大等。

为了解决这些问题，需要研究和开发新的天然气水合物开采技术。

其中，最为引人注目的是微生物技术。

与常规开采技术相比，微生物技术解决了不需要破坏水合物层结构就能够提高开采效率、降低环境风险、并同时降低能源消耗等问题。

微生物技术的原理是通过资源细菌和微型生物的种类去解离天然气水合物，这样不但不会破坏水合物层结构，而且可以获得海水中的微生物能够消耗甲烷，保证了开采过程中的环保性。

天然气水合物的研究与开发的论文

天然气水合物的研究与开发的论文【摘要】人类的生存发展离不开能源。

当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。

几千年来，人类所使用的能源已经历了三代，正在向第四代能源时代迈进。

主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。

第一代能源为生物质材，以薪柴为代表；第二代能源以煤为代表；第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。

实际上，第二代和第三代能源是以化石燃料为主体，第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。

一、天然气水合物是人类未来能源的希望人类的生存发展离不开能源。

当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。

几千年来，人类所使用的能源已经历了三代，正在向第四代能源时代迈进。

主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。

第一代能源为生物质材，以薪柴为代表；第二代能源以煤为代表；第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。

实际上，第二代和第三代能源是以化石燃料为主体，第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。

核聚变能主要寄希望于3he，它的资源量虽然在地球上有限（10~15t），但在月球的月壤中却极为丰富（100-500万t）。

氢能是清洁、高效的理想能源，燃烧耐仅产生水（h2o），并可再生，氢能主要的载体是水，水体占据着地球表面的2/3以上，蕴藏量大。

天然气水合物的主要成分是甲烷（c4h）和水，甲烷气燃烧十分干净，为清洁的绿色能源，其资源量特别巨大，开发技术较为现实，有可能成为21世纪的主体能源，是人类第四代能撅的最佳候选。

天然气水合物（gas hydrate）是一种白色固体结晶物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源，俗称为”可燃冰”。

天然气水合物由水分子和燃气分子构戚，外层是水分子格架，核心是燃气分子（图1）。

燃气分子可以是低烃分子、二氧化碳或硫化氢，但绝大多数是低烃类的甲烷分子（c4h），所以天然气水合物往往称之为甲烷水合物（methane hydrate）。

海洋天然气水合物勘探与开采研究的新态势(一)

第３０卷
第６期
天然气水合物简介
（）海洋天然气水合物的分类２通常，天然气水合物分为海洋型和大陆型２大类，海洋型又分为生物成因的和热解成因的。Ｍａｘ依据
生成水合物的甲烷的运移方式，把海洋型水合物矿床划分为扩散型（ｉｕｅｙｅ与集束型（ｃｓｔｅ，ｄｆｐ）ｆｓｔｆｕｅｙ）前ｏｐ者为分散浸染状，后者多为脉状和块状。而Ｍｉｏ则根据天然气水合物产出的地质环境（ｌｖｋ主要是地层和构造）把水合物矿床分为３，大类：岩层型矿床、构造型矿床以及复合型矿床（形成于渗透性岩层但流体又是经断层等构造通道运移上来的）。近十年来，在海底水合物类型的划分上，人们越来越重视水合物特性与开发利用的关系。这就导致了对海底水合物矿床的另一种分类法。Ｂｓｅ研究组最近就推出了一种新的分类系统，ｏｌｗｌ他们以成矿的地质构造框架和含水合物沉积岩层的岩石特征（主要是渗透性）为基础，把海洋天然气水合物矿床划分为４：类砂岩岩层矿床，破碎黏土岩矿床（ａｕｅａ— ｍｎｔｌｓ，ｆｃｒｃｙｏｉａｄｐｙ）海床上（ｒｔｄｌｄｅａ及近海床）的块状水合物矿床，不渗透黏土岩中的低品位浸染状水合物矿床。后一类型的水合物数量最大，因为在陆缘沉积岩中，大多数水合物都赋
也使海底天然气水合物的开采在技术上成为可能，开采费用也有所降低。特别是美国、日本、加拿大等困在
２０和２０对加拿大马更些三角洲的Ｍａｌ上冻土层中的水合物成功进行了两度开采试验，令０２年０８年ｌｋ陆ｉ更

天然气水合物的开发利用技术分析

天然气水合物的开发利用技术分析天然气水合物是一种天然气的新型储存形式，是由甲烷和水分子结晶形成的，储存量极其巨大。

因此，发掘和利用这种天然气储量已成为全球能源界和科技界的研究热点之一。

本文将对天然气水合物的开发利用技术进行分析。

一、天然气水合物的开采技术天然气水合物的开采技术主要有以下几种：钻孔法、注水法、热解法和超声波荡涤法。

1. 钻孔法钻孔法是使用钻探设备在海底或陆地上开采水合物的一种方法。

通过钻孔设备将泥沙层和水合物层分离，然后以泥浆或水将水合物层中的水分冲刷掉，从而破坏了水合物的晶体结构，使之变化成气体。

这种方法适用于水合物分布较为均匀、饱和度高的海域和陆地。

2. 注水法注水法是将淡水或高压水注入到水合物层中，使之溶解成气体，然后通过开采口抽取天然气。

该方法不仅可用于海底，也可用于陆地上，但它在开采效率、生产成本等方面存在一定的局限性。

3. 热解法热解法是利用热量将水合物层的结构破坏，从而释放天然气的一种方法。

发展迅速、效果明显，但是热能的使用成本较高。

目前这种方法还处于研究阶段。

4. 超声波荡涤法超声波荡涤法是利用超声波对水合物层进行荡涤，从而使天然气释放。

这种方法可以在不破坏水合物结构的情况下实现气体释放，不会对环境造成不良影响。

然而，该技术的高成本和复杂性限制了其应用范围。

二、天然气水合物的输送技术天然气水合物采集后需要输送至加工厂进行加工和利用，主要的输送技术有管道输送、船运输和悬浮巨型平台输送。

1. 管道输送管道输送是一种传统的气体输送方式，它是将水合物压缩成气态后装入管道中，通过锚定在海底的管道输送至加工厂。

该方法可靠性高、成本低，但需要大规模基建，而且对环境产生一定影响。

2. 船运输船运输是将水合物转运至市场的一种常见方式。

这种方法适用于水合物储量分布较为分散的海域，便于灵活调配资源。

但是它的运输成本较高，需要专门的运输船只。

3. 悬浮巨型平台输送悬浮巨型平台输送是一种新型的输送方式，它可以充分利用海洋空间，通过巨型平台将水合物输送至加工厂。

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｄｒａｔｅｉｓａｋｉｎｄｏｆｓｏｌｉｄｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｓｕｂｓｔａｎｃｅｆｏｒｍｅｄｆｒｏｍｗａｔｅｒａｎｄｎａｔｕｒａｌｇａｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｉｔｈａｓｔｈｅａｄｖｎｔａａｇｅｓｏｆｎｏｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｈｅａｔｖａｌｕｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｎａｔｕｒａｌｇａｓｈｙｒａｄｔｅｉｎＣｈｉｎａｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＳｈｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬｉａｏｎｉｎｇＦｕｓｈｕｎ
文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ０４６０（２０１３）０７ — ０９５８ — ０３中图分类号：ＴＥ１２
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄ
摘
要：天然气水合物是水和天然气在低温和高压条件作用下形成的一种固态可燃物质，其优点为清洁无
污染、燃烧热值高、使用便捷。分析了我国天然气水合物的研究现状，叙述了天然气水合物勘探和开采方法研究进展，并在此基础上，提出了天然气水合物开采对环境的影响。天然气水合物的勘探和开采发是一项复杂而艰巨的工作，建立清洁安全的天然气水合物勘探、开采工艺是最具前景的开发方式。关键词：天然气水合物；勘探方法；开采方法；研究进展
第４２卷第７期２０１３年７月
当
代
化
工
ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４２，Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ，２０１３
天然气水合物勘探和开采方法研究进展
刘鑫，潘振，王荧光３商丽艳，李萍
（１．辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，辽宁抚顺Ｉ１３００１；２．辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺１１３００１
３．中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦１２４０１０）
１１３００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＳｈｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｙ，ｔＬｉａｏｎｉｎｇＦｕｓｈｕｎ１１３００１，Ｃｈｉｎａ；
３．ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＬｉａｏｈｅＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇＣｏ．，Ｌｔｄ，ＬｉａｏｎｉｎｇＦｕｓｈｕｎ１１３００１，ＣｈｉｎｔｈｏｄｓｏｆＮａｔｕｒａｌＧａｓＨｙｄｒａｔｅ
ＬＩＵＸｉｎＬ，ＰＡＮＺｈｅｎｚ。ＷＡＮＧＹｉｎｇ－ｇｕａｎｇ。，ＳＨＡＮＧＬｉ－ｙａｎｌ，ＬＩＰｉｎｇｌ