不同井型下的天然气水合物降压开采产气产水规律

目前的研究成果表明，降压法及其改良方案可能是实现海域天然气水合物（以下简称水合物）高效开采的最佳途径，但现有降压条件下的产气能力距离水合物商业开发需求仍存在着不小的差距，因而提高水合物藏分解效率、提升储层气液运移产出能力，进而形成安全高效的水合物开采新方法，是水合物开发过程中急需解决的瓶颈问题。为此，利用自制的水合物复杂结构井模拟实验装置，分别开展了垂直井、水平二分支井（夹角90°）开采水合物的实验室模拟实验，据此分析不同开采条件下各井型的产气、产水规律。研究结果表明：①垂直井与分支井开采中，降压幅度是控制前期产气速率的主要因素，而后期环境温度对水合物分解量的影响则逐渐加强；②井型对水合物开采产能具有明显的控制作用——垂直井开采降压幅度越大，产气情况越好，但实验尺度下累计产水量则相差不大，水平二分支井（夹角90°）开采过程中，产气速率比射孔面积相同的垂直井更高，波动较小，但初始阶段产水明显；③降压—热激联合作用更有利于水合物的分解和稳定产气，在其联合作用下，水平二分支井（夹角90°）比垂直井更有利于水合物的长期稳产。     

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。     

泥质粉砂沉积物—天然气水合物混合体系的力学特性

天然气水合物开采过程中，厘清储层力学参数的演化特征是进行工程地质风险评估的基础，但目前针对中国南海含天然气水合物泥质粉砂储层力学性质评价与测试相关研究的报道却鲜见。为此，以南海北部神弧海域W18/19矿体天然气水合物顶界沉积物为研究对象，用四氢呋喃（THF）水合物代替天然气水合物，以此来探讨泥质粉砂沉积物—天然气水合物混合体系的力学参数演化特征。研究结果表明：①在低质量丰度条件（小于等于16.7%）下泥质粉砂沉积物—天然气水合物混合体系呈现应变硬化破坏特征，抗剪强度、切线模量、内聚力随着水合物含量的增大而增大；②纯天然气水合物的应力—应变曲线表现出明显的脆性破坏特征，与低丰度条件下的泥质粉砂沉积物—天然气水合物混合体系破坏特征截然不同。进而提出了采用丰度（质量丰度或体积丰度）代替原有的砂质沉积物中饱和度概念来表征天然气水合物含量的建议，在考虑天然气水合物合成结束后泥质粉砂沉积物含水率影响的基础上，将泥质粉砂型天然气水合物—沉积物混合体系划分为纯沉积物、含天然气水合物沉积物、含沉积物天然气水合物和纯天然气水合物4种基本类型，以克服目前针对含天然气水合物泥质粉砂储层力学性质研究中所存在的不足。     

天然气水合物成藏体系研究进展

基于近年来国内外冻土区和海域天然气水合物勘探成果,从稳定条件、气源、气体运移、有利储层这几个方面概述了水合物成藏体系的新进展。研究结果表明,地温梯度、海底表层温度、气体组分、孔隙水盐度等多种因素影响并控制了水合物的相平衡条件。全球已发现的水合物气体来源以生物成因气、生物成因−热成因混合气为主,热成因气体对水合物成藏的贡献得到了越来越多的重视。烃类气体以扩散、溶解于水和独立气泡的形式在沉积物中发生迁移,断层、底辟、气烟囱构造等为含气流体运移提供了有效的通道。归纳出六种水合物的产出特征和四种水合物的储层类型。通过对水合物成藏模式的总结对比,认为以地质构造环境差异而进行的成藏模式分类具有更好的代表性。     

南芬露天铁矿排土场高陡边坡稳定性分析及监测设计

为了研究南芬露天铁矿2号排土场高陡边坡的稳定性,深入分析了2号排土场工程地质资料,结合现场调查,建立了典型剖面的数值计算模型,运用FLAC^3D数值分析软件进行数值模拟计算,再现了边坡破坏演化过程。通过分析数值计算结果可以得到:(1)排土场边坡应力分布状态与层状堆积状态基本一致,边坡首先沿潜在滑裂面下部产生剪切破坏,而后在潜在滑裂面上部表现出张拉破坏,最后形成贯通滑裂面;(2)排土场边坡首先发生变形的区域位于坡体中下部,最大位移量约为265 mm,该区域为边坡变形的主控部位,其次坡顶也发生较大变形,最大变形量约为200 mm,据此得出边坡变形敏感区域位于坡顶和坡体中下部,应对这些区域加强监测。根据研究结果,对排土场边坡变形监测方案进行优化设计,并应用到工程实际中,取得很好的应用效果。     

主动、被动大陆边缘天然气水合物成藏模式对比

不同大陆边缘（主动、被动）沉积物中天然气水合物（以下简称水合物）赋存的控制因素与成藏模式有所差异，开展二者之间的对比研究对于指导水合物勘探具有重要的意义。为此，以主动大陆边缘卡斯凯迪亚（Cascadia）和日本南海（Nankai）海槽、被动大陆边缘布莱克海台（Blake Ridge）和尼日尔三角洲盆地（Niger Delta Basin）等典型水合物成藏区为研究对象，借助于综合大洋钻探（IODP）航次资料解剖和数值模拟分析等手段，从应力场的角度探讨了上述两种背景下含甲烷流体的驱动样式，进而对比分析了主动、被动大陆边缘水合物的成藏模式。研究结果表明：①主动大陆边缘以侧向挤压应力为气体垂向运移提供了驱动力和通道，引诱深部游离气和原位生物气沿断裂运移，气体运移通道主要为俯冲—增生产生的断层、断裂和滑塌体；②主动大陆边缘粉砂和砂质粉砂等粗粒浊流沉积孔隙度大、渗透性好，并且增生楔上沉积物厚度大，是水合物成藏较为有利的储集空间；③较之于主动型大陆边缘，被动大陆边缘虽然缺少俯冲带造成的侧向应力，但在其内巨厚沉积层塑性物质及高压流体、陆缘外侧火山活动等的共同作用下，产生垂向加积和拉张应力，形成的扩散型水合物聚集速率主要取决于甲烷的供给速度；④被动大陆边缘有机质含量、产气速率、地温梯度及沉积速率对水合物含量空间分布具有差异性影响，泥火山或底辟构造等为水合物的形成与赋存提供了理想的场所。