天然气水合物及其勘探前景

简要介绍了天然气水合物的性质、国内外研究现状及其全球资源分布情况,阐述了其常用的地震、取心、测井等勘探手段和可行的开采方法。我国具有形成天然气水合物的有利地质地理环境,应通过研究沉积史、热演化史等,确定天然气水合物可能分布的区域;通过地震分析处理寻找天然气水合物可能存在的海底模拟反射层;通过保温、保形、保压密闭取心等为天然气水合物的勘探和开发提供技术手段。     

BSR与CSEM识别天然气水合物的优缺点对比

天然气水合物是一种分布广泛的新型清洁能源,是目前能源勘探界的研究热点之一。提升天然气水合物勘探技术以探测天然气水合物分布和进行资源量估算,对我国天然气水合物的开采和利用至关重要。本文对比总结了似海底反射（BSR）和海洋可控源电磁法（CSEM）识别天然气水合物的优势与局限性。结果表明,BSR是目前识别海洋天然气水合物的一种常用且重要的方法,但BSR与天然气水合物的存在并非一一对应,难以准确估算天然气水合物饱和度和资源量。海洋CSEM能相对准确地识别天然气水合物,并可通过获取储层电阻率估算天然气水合物饱和度和储量。两者的结合将有效提高天然气水合物的钻探成功率、降低勘探风险和节约勘探成本。     

天然气水合物勘探开发技术研究进展

介绍了世界天然气水合物的主要勘探、开发技术成果和进展，以及我国天然气水合物勘探技术的研究现状。     

天然气水合物开采技术进展

本文对天然气水合物开采技术现状和进展进行分析,归纳出6类天然气水合物开采方法和3种关键技术。鉴于天然气水合物开采的环境风险因素,本文综合了国内外最新研究成果,深入分析风险机理和综合风险模式。从经济和社会角度阐述了天然气水合物成为一种可供人类使用的新能源所面临的挑战与机遇,指出天然气水合物的社会价值仍有赖于业界与公众交流新知的能力和水平,提倡通过科学钻采试验深刻理解水合物的特性以及与能源资源、生态环境、地质灾害和全球气候变化的关系,提出“安全开采”和“有效开采”是围绕水合物的两个核心问题。     

“CH4-CO2”置换法开采天然气水合物

天然气水合物作为一种储量巨大的清洁能源,其开采价值已引起越来越多的关注。当前天然气水合物开采技术仍不足以商业化应用,还需进一步的实验研究进行理论支撑。二氧化碳置换开采天然气水合物被认为是能同时实现天然气水合物开采与二氧化碳减排、封存的双赢技术,近年来得到了较广泛的研究。置换过程中,混合天然气水合物的热力学和结构性质是预测含水合物沉积物中的热流和水合物解离所需的热量以及评估水合物储层的CO₂储存能力的关键因素。本综述在调研国内外天然气水合物开采技术研究现状的基础上,围绕CO₂置换开采天然气水合物的热力学特性、微观机理与置换效率等,总结了各研究取得的成果,针对置换研究中存在的问题进行了分析,认为当前置换法开采天然气水合物最关键难点在于提高置换效率,而解决该问题的根本在于从热力学和动力学角度弄清楚置换反应的微观机理及控制性因素,明确置换机理,从而在未来的研究有的放矢。     

世界天然气水合物资源勘探开发现状与展望

综述了世界天然气水合物资源状况（储量约为2×10^16m^3）、分布以及主要国家的勘探开发动向。介绍了天然气水合物的勘探方法（地球物理勘探法、地球化学勘探法、标型矿物法、自生沉积矿物学法等）,以及天然气水合物的开发技术（加热法、降压法、添加化学剂法、驱替法等）。列举了世界天然气水合物开发项目的一些实例。对天然气水合物勘探开发前景进行了展望。     

天然气水合物导热性能研究现状

天然气水合物导热系数的研究对于模拟自然界天然气水合物的成藏和天然气水合物勘探、开采具有重要意义。本文介绍了获取天然气水合物导热系数的实验测试和模拟计算方法,分析了气体水合物导热特性、导热机理以及水合物复合体系导热。总结了水合物导热规律,即外界温压条件和晶穴占有率对水合物的导热产生影响,且水合物的导热具有相似的温度压力依赖关系,并呈玻璃体的导热特性。水合物玻璃体导热特性由水合物笼型结构决定,而客体分子的存在强化了水合物导热的玻璃体属性。指出非稳态下天然气水合物导热性能变化研究对分析天然气水合物在常压下的稳定性、确定甲烷水合物等最佳储存温度、从导热角度探讨自保护效应机理等具有重要意义。     

国内外天然气水合物测井方法应用现状及启示

全球天然气水合物资源丰富,分布广泛,将在未来能源发展战略中占有重要地位。作为天然气水合物勘探开发的关键环节,测井技术不仅可为水合物地层识别和参数评价提供高分辨率、连续的数据资料,还有助于提高勘探效率,降低钻井风险。对全球天然气水合物研究进展和测井历程进行了调研,论述了电缆测井与随钻测井方法的主要作用和应用效果,得出随钻测井在准确评价天然气水合物分布情况方面具有明显优势,同时,利用电缆测井可对随钻测井数据进行校正,进而进一步提高测井作业的准确度和可靠性。结合日本Nankai海槽水合物项目、美国水合物海岭Hydrate Ridge的海洋钻探项目ODP 204航次及墨西哥湾的联合工业项目JIP等测井作业实例,系统分析了国外水合物测井整体概况,指出国外天然气水合物测井技术大多采用电缆测井与随钻测井相结合的模式。我国天然气水合物研究工作起步较晚,目前主要的水合物分布区包括南海北部陆坡的神狐海域及青海祁连山南缘的永久冻土带等,随钻测井主要依靠国外公司提供的相关技术,未来可在借鉴国外经验的基础上,加强天然气水合物测井基础理论、高新技术、仪器装备等方面的研究。     

天然气水合物资源量估算研究进展及展望

天然气水合物资源量对天然气水合物在能源和环境中的地位与作用极为重要,本文综述了40多年来世界各国学者对全球天然气水合物资源量的研究成果,将天然气水合物资源量的估算研究分为三个阶段：初始阶段（1970s ~ 1980s早期）;发展阶段（1980s ~ 2000s早期）;理性阶段（2000s ~ 目前）。研究认为：随着天然气水合物勘探开发研究程度的加深,从一个阶段到另一个阶段全球天然气水合物中甲烷量估算值至少降低了一个数量级,天然气水合物实际样品的获得使得水合物资源量估算方法日趋完善,估算参数更加接近实际地质情况,估算值更加趋于理性,目前反映全球海底天然气水合物资源量的合理范围为（1 ~ 3）× 10¹⁵ m³。     

天然气水合物气藏开发技术探讨

天然气水合物是本世纪最具开发前景的替代能源，开发天然气水合物资源，对我国宏观能源战略决策和可持续发展具有重大的现实意义。文章概述了天然气水合物气藏的特点和国外水合物气藏勘探项目的进展．对热激发技术、降压技术和化学试剂技术等3种技术进行了对比分析，并着重研究了微波加热技术和CO2置换技术。微波加热技术的优点是作用速度快、设备简单、灵活性高、不会对储层造成任何污染。CO2置换技术的优点是利用天然气水合物生成和分解的机理，不仅考虑了经济地开采资源，并且还提出了在开采后消除对海底环境产生有害影响的对策。     

南海北部陆坡天然气水合物成藏特征研究进展分析

南海北部陆坡区域构造地质控制着气源、流体疏导体系、富集空间及储层物性特征,因此,东沙海域、神狐海域、西沙海槽和琼东南盆地的水合物成藏条件及控制因素具有明显差异性。东沙海域深部气体可沿断层、裂缝、不整合面、砂岩疏导层和气烟囱等通道向上运移,并形成天然气水合物,具有渗漏型水合物产出特征;神狐海域水合物成藏与规模巨大的泥底辟活动相关,并与布莱克海台天然气水合物产出特征具有相似性;琼东南盆地中央坳陷带内为天然气水合物发育的重点区,底辟、泥火山或麻坑构造与天然气水合物发育密切相关。     

An experimental investigation into the effects of zeolites on the formation of methane hydrates

Methane hydrate is an ice‐like nonstoichiometric compound that forms when methane reacts with water at high pressures and low temperatures. It has a lot of practical applications such as separation processes, natural gas storage transportation, and carbon dioxide sequestration. Especially, the industrial use of hydrates requires large amounts of gas to be formed quickly into hydrates. Porous media significantly influence the rate of hydrate formation by reducing the chemical barrier, where zeolites are microporous minerals. This paper deals with natural and synthetic (5A and 13A) zeolites for hydrate formation and gas storage capacity. The results show that methane hydrates are formed much faster in the three zeolite solutions tested compared with their formation in distilled water at low subcooling temperatures (<7 K). It was also observed that the gas consumption was the greatest in the 0.01 wt.% zeolite 13X solution of distilled water. Its gas consumption was 5.1 times that of distilled water at 0.5 K subcooling. Zeolite 13X demonstrated its effectiveness in enhancing and expediting methane hydrate formation. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

天然气水合物开发的水平井控水控砂完井研究进展

2020年第二次南海水合物试采证明水平井是实现产业化的重要途径,计划在2030年南海天然气水合物商业开发中补齐粤港澳大湾区天然气供给的短板。但我国海洋水合物甜点多赋存在高含水、边底水丰富的非成岩泥质粉砂储层,水平井开发过程中储层水（排液）易携泥砂（出砂）脊进突入井筒导致产量降低,水平井控水控砂完井是产业化的瓶颈问题之一。针对第二次水平井开发水合物出现的新问题,分析了海洋天然气水合物储层开发过程中的水平井非均衡排液出砂情况,总结了国内外水平井控水控砂实验、模拟和现场的进展,提出了水平井开采水合物控水控砂的难点及我国面临的挑战。分析结果表明,天然气水合物储层开发的水平井控水控砂与常规油气开发存在共性问题,也有其自身分解特点及其赋存的非成岩储层有关的特性问题。针对我国海域天然气水合物储层间各向异性明显、潜在的“四气合采”和“碳封存”,对水合物水平井控水控砂抽取和注入提出了具体的研究思路及建议,以期推动海洋天然气水合物产业化开发进程。     

天然气水合物的研究及利用

介绍了水合物的形成和抑制机理，以及多种预测水合物形成条件的模型；分析了用水合物储存和运输天然气面临的问题，各种水合物促进剂的作用机理以及对水合物生成速度、储气密度的影响；叙述了开采、利用天然气水合物资源的研究进展和一种将水合物转化成液体燃料的方法。     

南海北部神狐海域天然气水合物气源混合类型及定量表征

我国南海具有丰富的天然气水合物资源,水合物远景资源量约650亿t油当量."天然气水合物含油气系统"研究是一项十分重要的基础性工作,其中气源是天然气水合物含油气系统最基础的要素之一.已有的研究表明南海北部天然气水合物的气源主要为生物气、混源气(生物气和热成因气),但是混合类型、混合比例尚不明确.本文在气源岩分析基础上,以...     

Latest progress in numerical simulations on multiphase flow and thermodynamics in production of natural gas from gas hydrate reservoir

Natural gas hydrates are promising potential alternative energy resources. Some studies on the multiphase flow and thermodynamics have been conducted to investigate the feasibility of gas production from hydrate dissociation. The methods for natural gas production are analyzed and several models describing the dissociation process are listed and compared. Two prevailing models, one for depressurization and the other for thermal stimulation, are discussed in detail. A comprehensive numerical method considering the multiphase flow and thermodynamics of gas production from various hydratebearing reservoirs is required to better understand the dissociation process of natural gas hydrate, which would be of great benefit to its future exploration and exploitation.     

Mechanical experiments and constitutive model of natural gas hydrate reservoirs

Natural gas hydrate is a new type of green energy resources and has great development prospects, and it has attracted worldwide attentions. The exploitation of natural gas hydrate may result in a series of geological disasters. Therefore, the constitutive model of natural gas hydrate bearing sediments needs to be established to reveal deformation laws of the reservoir sediments and accurately evaluate mechanical properties of hydrate reservoirs. This is the basic guarantees for the effective exploitation of natural gas hydrate resources. The triaxial compressive tests were conducted on samples of natural gas hydrate sediment. Furthermore, the Duncan-Chang hyperbolic model was modified by considering the influences of hydrate saturation based on the test results to obtain the constitutive model according with the deformation characteristics of natural gas hydrate reservoirs. The results show that the stress-strain curves of natural gas hydrate reservoirs show unobvious compaction stage and peak strength, short elastic stage, long yield stage, and significant strain hardening characteristics. After applying loads on natural gas hydrate bearing sediments, the internal solid particles were dislocated and slid. When the loads were small, the sediments demonstrated elastic deformation. With the increase of loads, plastic flows appeared in the interior, and the hydrate crystals were re-orientated, thus the sediments showing plastic deformation. Initial tangent elastic modulus increased with the effective confining pressures, which had little correlations with hydrate saturation. Furthermore, the damage ratio increases with the increase of effective confining pressures, while slightly decreases with the increase of natural gas hydrate saturation. The predicted results of stress-strain curves of sediments with different hydrate saturations well coincide with the results of triaxial compressive tests, indicting the feasibility and rationality of this model.     

海洋天然气水合物地层钻井安全问题研究进展

由于天然气水合物的特性及海底天然气水合物地层地质环境的复杂性,在海洋天然气水合物地层进行钻井作业时会面临诸多的安全问题。目前科研工作者主要通过实地钻井项目、实验研究及数值模拟的方式对海洋天然气水合物地层钻井安全问题展开研究。本文基于对国内外海洋天然气水合物钻井安全问题研究的广泛调研,针对海洋天然气水合物地层钻井面临的主要安全问题及其最新的研究进展进行了讨论和总结。同时,分析了海洋天然气水合物地层钻井安全问题研究目前存在的问题以及未来研究的重点方向。