中国永久冻土区天然气水合物研究现状

中国作为世界第三大冻土国家,拥有可观的天然气水合物前景,目前已知中国冻土带主要分布在青藏高原和东北漠河盆地两大区域,同时零星分布于西部各高原地区。中国于2002年开始对陆域冻土带进行了试探性勘查研究,并于2008年底在青藏高原祁连山脉木里地区永久冻土带钻获了天然气水合物的实物样品。研究至今,国家已先后在祁连山地区、风火山—乌丽地区和东北漠河盆地等地区开展了水合物的勘探研究。随着中国对冻土区天然气水合物研究的提速,对于当前水合物的勘探开发开采技术也提出了新的挑战。另外,当前许多水合物有利远景区由于气候环境恶劣,工作条件有限,使得该区域的研究依旧很缓慢,这些都构成了目前中国对冻土区水合物研究的困难,同时也为未来的水合物研究提供了发展方向。     

青南乌丽冻土区天然气水合物钻进工艺及应用研究

在介绍了国内外冻土区天然气水合物勘探开发现状的基础上,针对我国青南冻土区水合物的勘探要求,设计了水合物勘探孔TK-2孔的钻孔结构,合理配置了钻探设备,采用了大直径绳索取心钻进工艺+泥浆制冷技术。同时,分析了冻土覆盖层融化扩孔和钻杆内壁结泥皮现象,并采取了相应的解决措施。野外试验结果表明,钻进台月效率达到702.07 m,全孔平均岩心采取率为93.5%,且在孔深229~234 m处岩心有冒泡助燃现象,验证了TK-2孔配套的钻进工艺是切实可行的。     

冻土区天然气水合物基本特征及国内研究现状

天然气水合物因其巨大的能源意义成为近年来研究的热点。从成因特征、赋存特征、物理化学特征和地球物理特征4个方面系统地论述了冻土区天然气水合物的基本特征。中国冻土区主要包括青海祁连山及可可西里-风火山-乌丽冻土区、西藏羌塘地区和东北漠河地区等远景区。根据现有研究,各冻土区天然气水合物资源量丰富,然而冻土区气候和环境条件制约着天然气水合物研究工作进展,应在加大水合物理论研究的同时开展水合物识别技术、钻采工艺研究,早日由寻找、勘探阶段进入开发钻采阶段。     

仿生孕镶金刚石钻头在漠河冻土区天然气水合物勘探钻进中的应用

仿生孕镶金刚石钻头具有高效、耐磨的特点,符合漠河天然气水合物勘探的要求及漠河钻探施工现场的条件。介绍了符合漠河地层特点的仿生孕镶金刚石钻头的设计与制造。同时对效果不理想的钻头的钻进情况进行了分析,提出了评价钻头性能时需要综合分析,从而客观、真实地反映钻头的实际钻进能力。漠河天然气水合物MK-2科学钻探试验井的钻进结果表明,仿生孕镶金刚石钻头的寿命比普通孕镶金刚石钻头长73%,钻速比普通孕镶金刚石钻头高22%。     

西藏鸭湖地区天然气水合物调查井钻探施工技术

西藏羌塘盆地是公认的天然气水合物有利找矿区,钻探取心是鉴别天然气水合物最直接、最准确的手段。为满足天然气水合物钻探需求,制定了大直径取心、低温泥浆护心的技术方案。试制了跟管取心钻具和大直径绳索取心钻具;逐步完善低温泥浆配方;研制出新型高效泥浆冷却装置。在鸭湖地区天然气水合物调查井施工中,克服地层复杂、环境恶劣等难题,完成钻探取样施工,终孔深度700.70 m,岩心采取率满足地质要求。查明了地层岩性、冻土厚度、气源、岩石物性特征等,不仅为天然气水合物资源评价也为其他油气资源调查提供了地质资料、技术支撑和人才储备。     

天然气水合物的钻进过程控制和取样技术

分析了天然气水合物的稳定条件及对钻进过程的影响,讨论了天然气水合物的钻进泥浆控制策略和取样(心)技术,同时介绍了大洋钻探(0DP)使用的保压取样器PCS.     

天然气水合物泥浆制冷系统的野外试验研究

天然气水合物钻探取样过程中,泥浆制冷系统具有十分重要的作用。介绍了吉林大学研制的天然气水合物泥浆制冷系统的结构及工作原理。通过在西藏羌塘盆地、祁连山木里盆地和东北漠河盆地大兴安岭地区的野外应用试验,表明该套系统应用范围广,工作性能稳定可靠,可用于高海拔、高纬度的冻土带等特殊地区的水合物钻探。     

东北冻土区天然气水合物科学钻探试验及钻进效率影响因素分析

东北冻土区天然气水合物钻探试验MK-2井中,采用了天然气水合物取心技术,同时还装备了钻井参数监控系统.利用钻井参数监控系统采集到的钻井深度、钻压、钻速、转速、回转扭矩、流量、泥浆循环泵压力等数据,结合地层情况,对影响钻进效率的因素进行了分析.分析表明:①在破碎带、碳质板岩和糜棱岩的地层中钻进效率低,在砂岩、砂质泥板岩、泥板岩和板岩的钻进效率较高;②得到了在不同地层中的最优钻压;③ MK-2井钻探试验使用的技术、设备和试验结果对于以后的天然气水合物钻探具有一定的借鉴意义.     

国外天然气水合物勘探现状及我国水合物勘探进展

概述了国外天然气水合物调查研究的进展情况,介绍了我国在天然气水合物调查研究的历史、工作过程及目前取得的进展。详细地介绍了我国陆地永久冻土天然气水合物钻探取样器具、工艺方法、应用现状及钻探取样施工取得的成果,提出了我国未来陆地冻土天然气水合物勘探开发工作任务和建议。     

天然气水合物钻井泥浆冷却系统的设计及现场应用

从天然气水合物赋存的温压条件入手,说明了制冷泥浆的重要性。介绍了天然气水合物钻井泥浆冷却系统的结构组成、工作原理及设计过程。进而阐述了该套系统在中国冻土区天然气水合物科学钻探施工中的应用情况。试验证明:该套系统完全达到了设计要求,并首次成功地在青藏高原木里盆地永冻区钻获天然气水合物样品。     

钻井泥浆冷却技术发展现状与新型泥浆冷却系统的研究

在中高温地热钻井、深部油气钻井、冻土带钻井及天然气水合物钻井中,钻井泥浆冷却技术是钻井工艺中的关键技术之一。适当的井内循环泥浆温度是钻井作业安全快速进行的保证,根据泥浆冷却冷源获得方式的不同,将钻井泥浆冷却技术分为高温泥浆冷却技术和低温泥浆冷却技术。分别论述了在中高温地热钻井和深部油气钻井中采用的高温泥浆冷却技术,以及在冻土带和天然气水合物钻井中采用的低温泥浆冷却技术,并针对我国在低温泥浆冷却技术领域的现状,介绍了一种新型钻井泥浆冷却系统。     

高原冻土水合物钻探冲洗液的研究

分析了国外冻土和冰层取心钻探冲洗液应用技术现状,从冲洗液抗低温能力,防冻剂和抗低温处理剂的选择,以及泥浆的抑制性、降失水性等方面对高原冻土水合物钻探冲洗液的研究和野外应用提出了建议。     

漠河盆地冻土区天然气水合物地球化学特征及意义（增刊）

漠河盆地是我国冻土发育的主要地区,具有形成天然气水合物的良好条件,为实现天然气水合物的突破,利用地球化学方法圈定天然气水合物靶区非常必要。本文利用传统的油气地球化学勘查方法(酸解烃、顶空气、碳酸盐),在漠河盆地天然气水合物有利区开展了探索性工作。研究发现：地球化学方法在天然气水合物勘探有较好应用,并结合地质等资料圈定了地球化学异常区,划分了三级异常;在驼峰山、一字岭等地区存在明显的地球化学异常,该区烃源岩有机质成熟度高,构造发育,在此区域内也有小型煤井发现,有望形成以煤成气为烃源供给的天然气水合物。     

冻土区天然气水合物试采对接井冲洗液技术

2015年,在祁连山木里冻土区进行了天然气水合物试采对接井施工。根据木里地区的地层条件,针对孔壁易出现的水化、坍塌、掉块等现象,制定了冲洗液配方,通过合理调整处理剂的用量,达到良好的护壁及润滑效果。使用过程中对密度、粘度、含砂量、失水量等参数进行了监测,并对冲洗液性能作出及时调整。应用结果表明,该冲洗液配方具有良好的综合性能,能够满足冻土区天然气水合物试采井钻探施工要求。     

低温泡沫钻进技术在漠河盆地冻土井工程的试验研究

低温泡沫钻进技术除了具有岩心采取率高、钻进效率高和孔内事故少的特点之外,还具有低导热性、低热容量及对钻井孔壁的热干扰小等特点。低温泡沫系统由空压机、泡沫液罐、热交换器、泡沫发生器和参数监测系统组成。通过对泡沫液和空气制冷后,经发泡器混合后可获得低温泡沫。利用低温泡沫作为冲洗介质进行取心钻进,孔内返出的泡沫经消泡后,可再次循环利用。该技术在漠河盆地冻土井工程中进行了应用,经试验数据分析,低温泡沫对冻土层温度的影响极小,岩心采取率高,满足冻土层取心钻进工作的要求。