天然气水合物勘探
天然气水合物地球物理勘探技术研究进展
天然气水合物地球物理勘探技术研究进展吴其林;侯志平;史文英;刘涛;刘洁;郑植涛【摘要】地球物理勘探技术是天然气水合物成矿研究的三大关键技术之一,备受各国相关研究机构的重视.特别是海洋天然气水合物的勘探,由于埋藏深水海底或地层之中,直接取样的成本和探测范围有限,因此利用有效的地球物理勘探技术显得尤为重要.根据调研成果,天然气水合物地球物理勘探关键技术归类为三大方面:①天然气水合物地震采集、处理和解释;②天然气水合物岩石物理分析、测井研究与储层建模;③天然气水合物AVO正演模拟和地震反演技术研究.并讨论了利用常规海洋地震资料开展宽频高分辨率处理对水合物三维勘探的潜力.【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2018(028)006【总页数】6页(P5-10)【关键词】天然气水合物;地球物理勘探;海洋宽频地震【作者】吴其林;侯志平;史文英;刘涛;刘洁;郑植涛【作者单位】广东石油化工学院石油工程学院,广东茂名525000;广东省非常规能源工程技术研究中心,广东茂名525000;广东石油化工学院石油工程学院,广东茂名525000;中海油服物探事业部特普公司,广东湛江524057;中海油服物探事业部特普公司,广东湛江524057;中海油服物探事业部特普公司,广东湛江524057;广东石油化工学院石油工程学院,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TE122.3天然气水合物的地球物理勘探，已受到各国政府和科学界的重视，美国、中国、俄罗斯、印度、日本、韩国、加拿大等国家纷纷设立了相关的科研机构进行水合物勘探与开采方面的研究［1］。
天然气水合物研究主要集中在三个方面，第一是天然气水合物成因、成矿和成藏机理等地化、地质因素相关的研究;第二是天然气水合物地球物理勘探技术;第三方面是天然气水合物开采技术与开采工艺。
研究结果表明，只有高饱和度、相当规模且具有商业开采价值的天然气水合物矿体才能推动天然气水合物的商业开采，因此高饱和度的规模天然气水合物矿体的地球物理勘探技术研究显得尤为重要。
新疆塔里木盆地天然气水合物资源勘探技术研究
新疆塔里木盆地天然气水合物资源勘探技术研究近年来，随着全球能源危机的不断加剧，天然气水合物作为一种新型清洁能源备受关注。
而新疆塔里木盆地是中国天然气水合物资源的主要分布区域之一，具有巨大的勘探和开发潜力。
本文将对新疆塔里木盆地天然气水合物资源的勘探技术进行探讨。
一、天然气水合物的特点和勘探现状天然气水合物是一种复杂的天然气储藏形式，是在一定的温度和压力下，由天然气和水形成的固态化合物。
它的热值高，清洁环保，是一种十分理想的天然气替代品。
但它同时也具有开采难度大、资源难以评估等特点，因此获取确切储量数据极为困难。
目前，我国天然气水合物的勘探开发处于起步阶段。
其中，新疆塔里木盆地是最具潜力的勘探区域之一。
据估算，该地区天然气水合物总储量达到3.5万亿立方米，相当于其海域的3倍之多。
然而，目前我国最大的问题是如何对这种储藏形式进行有效勘探。
二、天然气水合物勘探技术研究1.物理勘探技术物理勘探技术主要包括地震探测、电磁探测和重力探测等。
地震探测是外部探测方式之一，适用于深层次的勘探。
而电磁探测则可以有效地探测出与天然气水合物有关的电性异常。
重力探测可以通过重力变化探测到地下体积成分变化的情况。
物理勘探技术的优点是勘探效率高、精度大，但也存在一些先天不足之处。
比如，物理探测只能得到样本的物理性质，并不能确定天然气水合物的分布规律。
2.化学勘探技术化学勘探技术是直接对天然气水合物的化学成分进行分析，以确定其含量和分布。
这一技术包括气体分析、水分析和岩石分析等。
其中，气体分析通过分析天然气水合物中的气体成分来判断储量和分布情况。
水分析则通过分析天然气水合物中的水体，来确定其水化程度和成分。
岩石分析则可以通过岩样的物理化学性质来判断地下储藏层的构成情况。
3.数学模拟技术数学模拟技术是通过构建地下三维模型，来模拟天然气水合物的分布情况。
这种技术可以快速准确地得到天然气水合物的分布区域、储藏总量等数据，并能够模拟不同开采方案的效果。
天然气水合物的勘探、开采及环境效应研究进展
亿 爹 与 生 物 互 程 ２０， Ｉ４ ０１ ０７Ｖ ＿ ． ０ ２ Ｎ ０
Ｃｈ ｍｉｔｙ ＆ Ｂｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ｅ ｓｒ ｏ ｎ ｉｅ ｒｎ
综述 善论一
天 然 气 水 合 物 的 勘 探 、 采 及 环 境 效 应 研 究 进 展 开
梅 平， 刘华 荣 ， 陈 武， 惠小敏 （ 江大学化 学与环 境 工程 学 院 ， 长 湖北 荆 州 ４ ４ ２ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 然 气 水合 物 是 ２ 世 纪具 有 良好 前 景 的 重要 潜在 能 源 ， 于其 重 大的 资 源 前 景 和 环 境 效 应 ， 到 了全 球 的 天 １ 基 得
学计 量的笼 形结 晶化 合物 ＿ 。在水 合 物 中 ， 分 子 形 １ ］ 水 成三 维的 鸟笼状 网形结 构 ， 甲烷 等烃 类 分 子被 捕 集 到
网状 水分子 之间形 成气水合 物 。水分子 （ 主体 分子 ） 之 间的作用力 为氢键 ， 分子 和烃类 分 子 之 间 的作 用 力 水 为 范 德 华 力 。形 成 水 合 物 的 分 子 有 ： Ｃ Ｈ 、 ＣＨ 、
高度 关 注 。 对 天然 气 水 合 物 的性 质 及 储 量 、 探 技 术 、 采技 术 以及 环 境 效 应 进 行 了综 述 。 勘 开 关键 词 ： 然 气 水合 物 ； 质 ； 量 ； 探 ； 天 性 储 勘 开采 ； 环境 效应
中 图分 类 号 ： １ ． Ｐ ７ ４ ４ ＴＱ ５ ７ １ ４ ．
ｒｆ ｃｏ ， Ｓ ＿ 。Ｂ Ｒ一 般呈 现 出高 振 幅 、 ｅｌ ｔｒ Ｂ Ｒ） ］ Ｓ ｅ ５ 负极 性 、 平 行 于 海 底 和 与海 底 沉 积 构 造 相 交 的特 征 ， 易识 极
天然气水合物开采技术研究进展
天然气水合物开采技术研究进展天然气水合物是指天然气和水分子在高压、低温下形成的结晶体，是天然气的一种新形式。
天然气水合物的丰富储量和广泛分布，在能源领域具有非常重要的战略意义。
目前，天然气水合物开采技术研究已经取得了一些进展，本文将从四个方面进行分析。
一、天然气水合物开采技术研究现状天然气水合物开采技术一直是石油天然气领域的研究焦点，当前主要包括以下方面：1、水合物钻探技术：研究水合物在钻探过程中的动力学行为和物理性质，并开发出适合于水合物探测的传感器、仪器等设备。
2、水合物开采技术：通过人工或自然措施改变温度、压力、浓度等环境因素，使水合物分解，达到开采目的。
3、水合物输送技术：在水合物开采后，需要将天然气输送到加工厂进行加工处理，目前研究正在进行中。
4、水合物加工技术：水合物加工技术是将开采的水合物转换成生产能用的商品气体，主要涉及水合物裂解、去除杂质、压缩储存等方面。
二、天然气水合物开采技术研究现状目前，世界各国均在加速水合物开采技术的探索，例如日本在2013年成功进行了深层水合物开采实验，韩国也在2016年成功进行了大规模天然气水合物探测试验。
而我国则于2017年成功进行了天然气水合物试采。
在这些实践中，研究者们不断探索优化开采技术，提高开采效率。
1、温度管理技术天然气水合物开采需要在压力较高的环境下进行，为使水合物分解，需要通过温度管理技术来控制水合物的热解温度。
目前，研究者们主要通过水淬、电热、压缩利用等方法来达到控制温度的目的。
2、压裂技术在水合物开采过程中，如果仅仅靠温度变化来改变水合物体积、压力，开采效率较低。
因此，需要依托压裂技术，通过向水合物区域注入压缩空气、水等物质来达到改变水合物体积的目的。
3、高效减阻剂技术在输送天然气的过程中，水合物会因发生极性相互作用而粘附在输送管道及設备表面，严重影响输送效率。
高效减阻剂技术可将水合物与管道表面分离，提高天然气输送效率。
三、天然气水合物开采技术成果目前，天然气水合物开采的有效储量还未被准确评估。
天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区
天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区郭祖军;陈志勇;胡素云;李永铁;吴培红【摘要】Natural gas hydrate is a solid crystalline substance formed by water and gas under conditions of high pressure and low tempera- ture. The resources in the world amount to about 2× 10^16 m^3 and distribute in the ocean sediments and permafrost regions which are found in Makenzie delta in Canada, north siope of Alaska in America, Siberia in Russia and Qinghai-Tibet plateau in China. And Qiangtang basin is the most favorable area with subaerial hydrates. It is speculated according to the permafrost and hydrocarbon-generating conditions that the most favorable areas with natural gas hydrates are located in the western North Qiangtang depression and the eastern South Qiangtang depression. Also,in view of the present issues, the related exploration suggestions are proposed in this paper.%天然气水合物是由天然气与水分子在高压、低温条件下形成的固态结晶物质，全球资源约为2×10^16m^3，分布于海域和陆上冻土区；冻土区发现于加拿大马更些三角洲、美国阿拉斯加北坡、俄罗斯西伯利亚以及中国青藏高原等地。
天然气水合物勘探
储存运输
将天然气水合物作为能源储存 和运输，具有较高的能量密度
和安全性。
制备合成气
将天然气水合物经过热解、气 化等处理，制备合成气，可用
于化工、燃料等领域。
开发利用现状
技术研究
目前国内外对天然气水合物勘探开发技 术进行了大量研究，取得了一定的成果。
资源评估
全球范围内对天然气水合物的资源量 进行了初步评估，但资源分布和储量
热解分析
对地层样品进行加热，分析释放的气体组分，以确定 是否存在烃类物质。
生物标志物分析
利用生物标志物特征，推断地层中有机质来源和演化 过程。
遥感勘探技术
卫星遥感
利用卫星遥感技术获取地球表面信息，分析地表特征与天然气水 合物分布的关系。
航空遥感
利用飞机搭载遥感设备，获取高分辨率的地表影像，辅助发现天然 气水合物露头。
应急响应
建立完善的应急响应机制，配备 专业的应急设备和人员，确保在 事故发生时能够及时、有效地应 对。
环境监测
对开采区域进行实时环境监测， 及时发现并处理环境问题，确保 生态安全。
法律法规与监管
01
法律法规
制定和完善天然气水合物勘探与 开采的法律法规，明确相关责任 和义务。
监管机构
02
03
公众参与
03
气水合物资源量丰富，主要分布在北极、 深海和陆地冻土带等区域。
多个国家已开展天然气水合物勘探和研究工作， 包括美国、中国、日本等。
全球天然气水合物勘探技术不断发展，开采成本 逐渐降低，为商业化开采提供了可能。
中国勘探现状
中国拥有丰富的天然气水合物 资源，主要分布在南海和东海 海域。
雷达遥感
利用雷达探测地表反射波特征，分析地层结构与天然气水合物赋存 状态。
天然气水合物的调查和研究意义
天然气水合物的调查和研究意义天然气水合物研究是当代地球科学和能源工业发展的一大热点。
该研究涉及到新一代能源的探查开发、温室效应、全球碳循环和气候变化、古海洋、海洋地质灾害、天然气运输、油气管道堵塞、船艇能源更新和军事防御等，并有可能对地质学、环境科学和能源工业的发展产生深刻的影响。
能源天然气水合物是全球第二大碳储库，仅次于碳酸盐岩，其蕴藏的天然气资源潜力巨大。
据保守估算，世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为(1.8～2.1)×1016m3，其热当量相当于全球已知煤、石油和天然气总热当量的2倍，也就是说，水合物中碳的总量(约为11×1018g)是地球已知化石燃料中碳总量的两倍(图11)。
即使是针对某一个国家，其海域水合物资源量也是巨大的。
例如，美国海域天然气水合物资源量约有5663亿立方米，其蕴藏的天然气资源量约有92万亿立方米，可以满足美国未来数百年的需要。
一、埋藏浅与常规石油和天然气比较，天然气水合物矿藏埋藏较浅，有利于商业开发。
在深海，水合物矿藏赋存于海底以下0～1500米的沉积层中，而且多数赋存于自表层向下厚数百米(500～800米)的沉积层中；在加拿大西北Mackenzie三角洲永冻土带，水合物矿藏赋存于810.1～1102.3米处，含天然气水合物地层厚111米。
二、规模大天然气水合物矿层一般厚数十厘米至数百米，分布面积数万到数十万平方公里，单个海域水合物中天然气的资源量可达数万至数百万亿立方米，规模之大，是其它常规天然气气藏无法比拟的。
这里可以略举几个例子。
美国东部大陆边缘有一个30海里×100海里的布莱克海台，其水合物蕴藏的天然气资源量非常巨大，相当于约180亿吨油当量，按美国目前年消耗量计算，能够满足美国未来105年的需要；美国南、北卡罗莱纳州岸外还有两个海域，面积相当于罗得岛州，水合物蕴藏的天然气估计有1300万亿立方英尺，相当于美国1989年天然气消耗量的70倍还多。
天然气水合物勘探开发方案(二)
天然气水合物勘探开发方案天然气水合物是一种具有巨大潜力的天然气资源，其开发与利用对于能源结构调整和可持续发展具有重要意义。
本文从产业结构改革的角度，提出了一个天然气水合物勘探开发方案，包括实施背景、工作原理、实施计划步骤、适用范围、创新要点、预期效果、达到收益、优缺点以及下一步需要改进的地方。
一、实施背景随着全球经济的快速发展和能源需求的不断增长，传统化石能源的供应逐渐受限。
天然气水合物作为一种新型的天然气资源，具有丰富的储量和广泛的分布，被认为是未来能源发展的重要方向。
因此，开展天然气水合物的勘探开发具有重要的战略意义。
二、工作原理天然气水合物是由天然气分子和水分子在一定温度和压力条件下形成的固态物质。
其勘探开发主要涉及到水合物的勘探、开采和利用三个环节。
勘探阶段主要通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，确定水合物资源的分布和储量。
开采阶段主要通过水合物开采技术，将水合物从海底或陆地提取出来。
利用阶段主要通过天然气水合物的转化和利用技术，将水合物转化为可用的天然气资源。
三、实施计划步骤1. 勘探阶段：通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，确定水合物资源的分布和储量。
2. 开采阶段：采用适用的水合物开采技术，将水合物从海底或陆地提取出来。
3. 利用阶段：通过天然气水合物的转化和利用技术，将水合物转化为可用的天然气资源。
四、适用范围天然气水合物的勘探开发适用于具有天然气水合物资源的地区，包括陆地和海洋。
五、创新要点1. 开发适用于不同地质条件的水合物勘探技术，提高勘探效率。
2. 研发高效的水合物开采技术，降低开采成本。
3. 探索水合物转化和利用技术，实现水合物资源的高效利用。
六、预期效果1. 天然气水合物的勘探开发将增加可用的天然气资源供应，满足能源需求。
2. 天然气水合物的勘探开发将促进能源结构的调整，减少对传统化石能源的依赖。
3. 天然气水合物的勘探开发将推动相关产业的发展，促进经济增长。
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三、研究天然气水合物的意义
2.It may function as a source or sink for atmospheric methane, which may influence global climate
Methane from the hydrate reservoir might significantly modify the global greenhouse, because methane is ~20 times as effective a greenhouse gas as carbon dioxide, and gas hydrate may contain three orders of magnitude more methane than exists in the present-day atmosphere. Because hydrate breakdown, causing release of methane to the atmosphere, can be related to pressure changes caused by glacial sea-level fluctuations, gas hydrate may play a role in controlling longterm global climate change.
12 窦斌博士、副教授 CUG
二、世界资源的分布及消耗
前天国际原油价格最新油价WTI 98.18 美元↑ 0.89 美元；
布伦特 95.76美元↑ 1.26美元； 上升到100美元不是不可能。
估计90%的海域和占陆地26%的高纬度长年永冻 区所发现的天然气水合物，势必引起各国政府和企业 界的高度重视，投巨资、强化研究、希冀尽快有新的 突破。
13 窦斌博士、副教授 CUG
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、研究天然气水合物的意义
14 窦斌博士、副教授 CUG
三、研究天然气水合物的意义
Why do we study it? Gas hydrate is an important topic for study for three reasons: 1.It contains a great volume of methane, which indicates a potential as a future energy resource.
目前，全球已发现116处潜在的天然气水合物产地。其中， 美国和加拿大沿海地区、危地马拉海岸、印度洋、日本海域 和俄罗斯的鄂霍茨克海等15处通过钻井取样确认。中国的东 海海域、南海海域和青藏高原也具有天然气水合物分布的广 阔前景。
2007年5月1日凌晨，在我国南海北部成功钻获天然气水 合物实物样品，并经初步预测，其远景资源量可达上百亿吨 油当量。
15 窦斌博士、副教授 CUG
三、研究天然气水合物的意义
由于独特的晶体结构与分子空间构型决定了天然气水合 物独特的高浓集气体的能力，表现特点为高浓度气体=高储 量。在实验标准状态下，单位体积天然气水合物可释放出 160-180倍体积甲烷气体。因而天然气水合物矿藏的发现、 勘探、开发与研究也就极具价值。原苏联科学院院士A.A.特 罗菲姆克认为，有利于天然气水合物形成条件的地区，如占 全球陆域面积27%的永久冻土带地区，90%的海洋具备天然 气水合物赋存条件；据此，目前估算全球天然气水合物含碳 量为全球化石燃料(石油、天然气和煤)含碳量的两倍，从这 个意义上说，天然气水合物成为21世纪清洁高效的替代能源 资源可望成为不争的事实。
天然气水合物勘探概况 及钻探取心技术探讨
窦 斌 博士、副教授 2007-11-27 濮阳
目录
一、天然气水合物概况 二、世界能源的分布及消耗 三、研究天然气水合物的意义 四、天然气水合物勘探现状 五、天然气水合物开发 六、水合物勘探面临的难题 七、取心关键技术及解决办法 八、地表处理过程中的关键问题 九、钻进取心综合措施 十、保温保压取心装置 十一、地表岩心后处理技术研究
7 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
3、天然气水合物的分组成及结构 天然气水合物中水分子是主体分子，形成所谓空间点阵
结构，气体分子充填于点阵间孔隙中，气体分子与水分子间 没有化学计量关系；点阵结构水分子间以较强的氢健结合， 气体水分子间以范德华力结合。已经发现天然气水合物形成 的3种基本笼型晶体空间结构是立方体型结构，菱形立方体 型结构，六方体H型结构。
8 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
I型为立方晶体结构、Ⅱ型为菱型晶体结构、H型为六方 晶体结构。Ⅰ型天然气水合物在自然界颁最广，而Ⅱ及H型 水合物更为稳定。
9 窦斌博士、副教授 CUG
二、世界能源的分布及消耗
10 窦斌博士、副教授 CUG
二、世界资源的分布及消耗
据80年代国际天然气潜 力委员会(PGC)的统计,世界各 大洋中,天然气水合物的总量 换算为甲烷气体,高达 2×1016m3,其含碳量比迄今世 界上所有已知石油、天然气、 煤炭矿产大2倍,约占化石燃料 (煤、石油、天然气)的53%， 右图给出了地球上的有机碳 分布。
4 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
5 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
2、天然气水合物的分布 天然气水合物在
自然界广泛分布在大 陆、岛屿的斜坡地带、 活动和被动大陆边缘 的隆起处、极地大陆 架以及海洋和一些内 陆湖的深水环境。
6 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
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二、世界资源的分布及消耗
煤、石油、天然气是当今世 界各国的主要矿物能源，已开采 使用近百年。据专家们估计，再 有30~40年左右，就会面临能源 枯竭的局面。国际能源机构曾指 出世界油气产量在2001~2020年 将达到顶峰，此后，就不可避免 地持续下降。强烈的能源忧患意 识产生寻找新的替代新能源的热 潮。
2 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
3 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
1、什么是天然气水合物
天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）因 其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。 它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、 pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形 结晶化合物。它可用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分 子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如 CH4、C2H6等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天 然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分 子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物 （Methane Hydrate）。