永冻土内甲烷的释放与全球变暖的关系

永冻土广泛分布在极地高纬度地区和陆架海底区域,赋存其中的天然气水合物是21世纪最清洁的替代能源,所包含的天然气资源量是全球常规天然气资源量的几十倍,具有广阔的开发利用前景。但是科学家陆续发现,随着全球温度的上升,北极陆域和海域中的永冻土开始融化,造成大量的甲烷气体从永冻土中释放出来。大量甲烷排放到大气中不仅可能加剧全球气候变暖的趋势,而且海底永冻土中甲烷的释放可能导致天然气水合物资源量逐渐减少,从而加重全球能源危机。因此,陆域和海域永久冻土带甲烷的释放日益引起世界各国研究者以及各海洋国家的高度重视。     

国际地质新动态

正天然气水合物——未来能源的新希望?天然气水合物是一种分布于深海沉积物或陆域永冻土中的类似冰状的结晶物质,通常认为是由天然气与水在高压低温条件下所形成。因其外观类似冰晶,且遇火即可燃烧,所以又被称作"可燃冰"。天然气水合物中的甲烷含量占80%~99.9%,燃烧所产生的污染要比煤、石油、天然气都小得多,且储量丰富,全球储量足够人类使用1 000年之久,因而被各国视为未来石油天然气     

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。     

冻土天然气水合物开采技术进展及海洋水合物开采技术方案研究

调查发现,陆域永久冻土层及海域都存在着天然气水合物资源。我国2007年和2008年先后在南海海域及祁连山木里地区发现水合物实物样品。中国地质调查局于2010年开始实施冻土水合物试采技术研究及现场开采试验,2017年将在我国南海海域实施海洋水合物试采,相关准备工作正在进行中。本文介绍了陆域水合物试采进展及海洋水合物试采技术方案的构思。     

日本南海海槽天然气水合物取样调查与成功试采

日本在实施天然气水合物研发计划(MH21)的第一阶段(2001—2008)及之后,作为合作伙伴,参加了加拿大Mallik和美国阿拉斯加陆域永冻层的水合物试采工程项目,并在本国南海海槽分别于2000年和2004年实施了水合物探井施工和多井钻探取样调查。从MH21第二阶段(2009—2015)开始,日本加强了对南海海槽东部的钻探、取样调查,运用新研发的CDEX hybrid PCS系统采取保压岩心;运用PCCT压力岩心测试鉴定仪器,对含水合物沉积地层的岩样作精密测试分析;提出水合物开采环境效应评估(EIA)研究战略,运用综合方法认真实施EIA调查,以及对海域水合物生产环境监测系统,包括海底甲烷泄漏监测仪(MLMS)、海底变形测量仪(SDMS)等予以布署。2013年3月12—18日,日本在南海海槽东部深水水合物储层实施了第一次天然气水合物的试采。六日内累积生产气量约120000 m~3,平均日产气量20000 m~3。这是世界上第一次海域天然气水合物成功的试采工程,是国际天然气水合物开发史上的一座里程碑。但是,天然气水合物的商业化开采在国际上将是一个艰难、漫长的过程。     

天然气水合物钻井的关键技术与对策

分析了永冻土和深海海底天然气水合物钻井的特点,介绍了天然气水合物钻井的关键技术(包括钻井方法、钻井装备、井喷控制、固井等)问题和解决的对策,对我国开展相关技术的研究有一定的指导意义。     

我国计划2015年实施海域“可燃冰”钻探工程

2014年7月29日,第八届国际天然气水合物大会在北京国家会议中心开幕。中国地质调查局有关负责人表示,未来几年,中国将继续加强海域和陆域冻土区天然气水合物资源调查评价,开展水合物成藏理论、探测技术、环境效应和试开采技术等研发,计划于2015年在中国海域实施天然气水合物(即“可燃冰")的钻探工程,这将更加有力地推动中国天然气水合物勘探与开发的进程。     

我国首次在陆域冻土带成功钻获天然气水合物实物样品

2009年,在青海省天峻县木里镇永久冻土带多次成功钻获天然气水合物(又称“可燃冰”)实物样品。这是我国也是世界上第一次在中低纬度冻土区发现天然气水合物,我国成为继加拿大和美国之后,在陆域通过钻探获得天然气水合物样品的第3个国家,也再次证明我国“可燃冰”调查与研究水平处于国际领先水平。陆域“可燃冰”甲烷含量达70%多,纯度不一,样品呈薄层状赋存于泥质粉砂岩、细砂岩、泥岩的裂隙面上,主要成分为甲烷,还含有乙烷、丙烷等,气源成因与上覆或下伏的煤炭资源有关,是青藏高原长期演化过程的产物,应属于化石能源。此前的2007年5月,我国曾在南海北部钻获海域“可燃冰”。这次在陆域发现并钻获“可燃冰”样品,是能源     

陆域天然气水合物取样关键因素探讨

温度和压力是保持天然气水合物不分解的2个重要参数。依据热物理力学理论和理想气体特性,通过计算机模拟0℃以上甲烷水合物和二氧化碳水合物在不同温度-压力条件下的分解,得到甲烷水合物分解P-T平衡相图,探讨了钻探获取陆域天然气水合物取样温压关系。     

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。     

漠河冻土地区天然气水合物钻探施工技术

天然气水合物是一种清洁的潜在资源,漠河冻土地区为天然气水合物的形成提供了有力的条件。根据当地的地质条件和水合物勘探开发的技术要求,确定相应的钻孔结构和钻进技术参数,合理选择了钻探设备。钻进过程中运用低温泥浆、泥浆冷却技术、大直径绳索取心钻进工艺,快速获得岩心,从而减少水合物的分解,为以后该地区天然气水合物的勘探提供了经验。阐述了漠河冻土地区天然气水合物钻探施工中的钻进关键技术。     

SAGD技术应用于陆域冻土天然气水合物开采中的理论研究

天然气水合物被誉为最有研究价值和开采价值的清洁能源,已经成为当今世界能源研究的热点。但到目前为止还未形成成熟稳定的天然气水合物开采技术体系,仍处于研究和试采阶段。陆域冻土天然气水合物开采与海域天然气水合物开采相比相对比较容易,在钻进过程中能够形成较稳定的孔壁。天然气水合物开采的主要方法有热激法、降压法、置换法和化学抑制剂法。SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage)技术也叫蒸汽辅助重力驱油技术,在重油、油砂开采中得到了迅速发展,取得了非常有效的成果,被认为是目前重油开采最有效的方法。对SAGD技术应用到陆域冻土天然气水合物开采中进行理论分析研究,经过分析发现将SAGD技术应用到天然气水合物开采中是可行的,但确定两口水平井之间的距离是关键,且在应用时要将上部井变为生产井,下部井变为注汽井。     

木里冻土区天然气水合物储层识别与评价技术

本文综合木里地区已有地质、地震、钻井、测井资料,对冻土区天然气水合物储层进行了识别与预测。综合裂缝指示因子(the factor of fissure,FF)、有机质指示因子(the factor of carbon,FC)、钙质指示因子(the factor of calcareous matter,FCa)和水合物指示因子(the factor of gas hydrate,FH、FHD)4种指示因子,形成了利用测井资料进行冻土区天然气水合物识别的方法;根据地震资料频谱分析计算能力系数,在能量系数剖面上,含天然气水合物层段能量系数表现为"高—低—高"的特征。测井资料水合物储层指示因子和地震资料能量系数在冻土区天然气水合物储层识别中的应用,为冻土区天然气水合物资源评价提供技术支撑。     

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。     

青海祁连山冻土区木里煤田天然气水合物气源分析

综合应用有机地球化学方法和有机岩石学方法,开展青海省祁连山冻土区木里煤田煤层瓦斯气样与天然气水合物实物样品气体实测数据的对比分析,揭示了二者的可比性和相似性。结合烃源岩评价和地质条件分析,探讨了木里煤田天然气水合物烃类气体来源,认为本区产出的天然气水合物属于偏煤型气的混合气成因,侏罗纪煤系煤层、炭质泥岩和油页岩是主要的烃源岩,石炭系暗色泥灰岩、下二叠统暗色灰岩、上三叠统暗色泥岩等为次要烃源岩。青藏高原多年冻土带找矿方向应集中于中等变质阶段（凝析气-湿气带）的煤系分布区,木里煤田西段、青海南部乌丽含煤带、西藏北部土门含煤带等地区是优选靶区。     

新型煤层气储运技术及其应用

大量的煤层气直接排放到空气中给环境带来很大影响,常规的储运方法投资太大,而具有笼型结构的1m^3水合物能包络164m^3纯甲烷气体,用水合物法作为储运煤层气的新方法具有安全可靠、费用低的优势,能代替常规的储运方法。介绍了一种用于合成笼型结构水合物的合成设备、合成原理及用水合物储运煤层气的优点。旨在从根本上解决煤矿瓦斯排空,进行合成再利用。     

认识一种新兴资源——天然气水合物

天然气水合物是由水分子和甲烷、乙烷、二氧化碳等分子组成的具晶格骨架的格子状复合物 ,具有独特的物理化学特征及赋存条件 ,有望成为人类未来高效、清洁的替代能源。对天然气水合物的研究逐渐发展为集地质、地球物理、地球化学、地质工程、环境及气候等为一体的新兴学科 ,天然气水合物的资源勘查、开发和利用将会成为一个新兴的资源产业。     

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。