天然气水合物资源开发现状及最新进展

天然气水合物资源开发现状及最新进展（共3篇）

1.天然气水合物资源开发现状及最新进展 篇一

天然气水合物资源量估算方法及应用

近年大量的勘探与研究成果表明,中国南海海域具有良好的水合物资源前景.根据所掌握的勘探资料,尝试利用“概率统计法”对南海海域水合物资源前景进行了初步预测,在50%概率的条件下,南海海域的水合物资源量约为649.68×1011m3,与众多学者对全球天然气水合物资源量的估算相似.由于目前勘探程度较低和很多评价参数不能准确给定,因此对南海海域天然气水合物资源量的.估算是初步的.该项研究旨在探索天然气水合物资源量的评估方法,随着勘探、研究程度的深入和评价资料的增多,水合物资源量的评价精度将会得到进一步的提高.

作 者：梁金强 吴能友 杨木壮 王明君 沙志彬 LIANG Jin-qiang WU Neng-you YANG Mu-zhuang WANG Ming-jun SHA Zhi-bin  作者单位：梁金强,吴能友,沙志彬,LIANG Jin-qiang,WU Neng-you,SHA Zhi-bin(国土资源部广州海洋地质调查局,广东,广州,510760)

杨木壮,YANG Mu-zhuang(广州大学,广东,广州,510405)

王明君,WANG Ming-jun(中国地质科学院,北京,100037)

刊 名：地质通报  ISTIC PKU英文刊名：GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA 年，卷(期)：2006 25(9) 分类号：P61 关键词：南海   天然气水合物   资源量   孔隙度   饱和度  

2.天然气水合物资源开发现状及最新进展 篇二

1 天然气水合物的分布及资源量

天然气水合物广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物蕴藏量十分丰富,大约27%的陆地(大部分分布在冻结岩层)和90%的海域都含有天然气水合物,陆地上的天然气水合物存在于200~2000m深处,海底之下沉积物中的天然气水合物埋深500~800m。世界天然气水合物储量约2×1016m3,相当于地球上所有开采石油、天然气和煤的总量的2倍,约为剩余天然气储量的128倍[3]。

2 天然气水合物的性质

在自然界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色等轴状、层状、小针状结晶体或分散状[4]。它可存在于零下,又可存在于零上温度环境。天然气水合物的沸点低于+60℃,与水不发生反应。天然气水合物晶格由水分子组成,但晶格架的孔腔要比冰的大得多,向晶格孔腔里充填水合物形成分子就生成了水合物。天然气水合物与冰,含天然气水合物层与冰层之间有明显的相似性:①相同的组合状态的变化,均为流体转化为固体;②水中溶有盐时,二者相平衡温度降低,只有淡水才能转化为冰或水合物;③结冰或形成水合物时水体积均增大,且前者增大9%,后者增大26%~32%;④冰与天然气水合物的密度都不大于水,含水合物层和冻结层密度都小于水层;⑤含冰层与含水合物层的电导率都小于含水层。

3 天然气水合物钻探研究历程

早在20 世纪30 年代,天然气水合物就在远东地区的天然气输送管道内被发现,但直到70 年代初,前苏联学者论证了地壳中可能存在天然气水合物生成带,并可形成大型的商业性矿区,而后在陆地冻土带首先发现了第一个具有商业开采价值的天然气水合物气田——麦索亚哈气田之后,才引起世界各国科学家和政府的重视。1965年以Makogon为代表的前苏联研究人员在西伯利亚永冻土层中发现了天然气水合物[5]。后来在深海钻探计划(DSDP)和大洋钻探计划(ODP)中,在许多海域的海底都采集到了天然气水合物样品。80年代以来,许多国家都在天然气水合物调查研究方面给予了高度重视,各国政府从能源储备战略角度考虑,纷纷制定了长远发展规划和实施计划,全球兴起一个深入开展天然气水合物调查研究的热潮。据资料显示,迄今已至少在全球116个地区发现天然气水合物,其中陆地38处(永久冻土带),海洋78处[6]。

美国制定了《国家甲烷水合物多年研究和开发项目计划》,计划在10年内投入2亿美元,预计在2015年投入试生产,2030年投入商业生产[7]。日本21世纪甲烷水合物(MH21)财团成立于2002年3月,由30个研究单位共计250人组成。2001年在南海海槽进行了水合物2D地震调查,完成地震测线2802km;2002年进行Mallik水合物开发试验,在南海海槽进行水合物3D地震调查,完成地震测线1960km;2003年在南海海槽进行水合物多井钻探;2004-2005年进行陆上水合物第2次开发试验;2006年进行海上水合物开发试验[8]。

加拿大麦肯其三角洲冻土地区已经完成了天然气水合物的实验性开采,了解了天然气水合物的形成,解决在冻土区钻井技术和造成的环境问题,开发和试验最佳的天然气水合物钻井和采收工具与方法,确定天然气水合物储层的天然气采收率和产量。发展中国家印度也在政府五年计划(1996-2000年)中投入5600万美元,在其东、西部近海开展天然气水合物的调查研究工作。同时,印度于2006年5月取得海上水合物岩心。

2007年5月1日,国土资源部中国地质调查局在中国南海北部成功钻获天然气水合物实物样品。在南海发现天然气水合物的神狐海域,成为世界上第24个采到天然气水合物实物样品的地区,是第22个在海底采到天然气水合物实物样品的地区,是第12个通过钻探工程在海底采到水合物实物样品的地区[9],成为继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家,是在南海海域首次获取天然气水合物实物样品的国家。此次采样的成功,验证了中国有关基础地质工作的可靠性,证实了中国南海北部蕴藏有丰富的天然气水合物资源,也标志着中国天然气水合物调查研究水平步入世界先进行列。2009年9月,我国在青海发现“可燃冰”,使我国成为在陆域通过钻探获得天然气水合物样品的第三个国家,也是世界上第一次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家,远景资源初步估算至少有350亿t油当量。

4 天然气水合物的开采

开采天然气水合物的基本思路是先将沉积物中的水合物分解,然后收集天然气。这个过程可表示为:(CnH2n+2·mH2O)固体 →(CnH2n+2)气体+m(H2O)液体。其中CnH2n+2是烃(n=1~3),m是水合数。目前,天然气水合物开采方法主要有热力法、化学试剂注入法和降压法等。前两者是通过对含气体水合物的地层注入热水、蒸汽或者化学试剂,破坏水合物的平衡,造成气体水合物分解。降压法是通过钻探方法或其他途径,降低水合物层下面的游离气聚集层位的平衡压力,破坏水合物藏的稳定性,使水合物分解而析出甲烷气体。相对而言,在工业开采中,降压开采投入较少,是比较经济的开采方法。

4.1 热力法

热力法是利用钻探技术在天然气水合物稳定层中安装管道,对水合物地层进行加热,提高储层温度,造成天然气水合物分解,再用管道收集分解出的天然气。这种开采方式比降压法和化学试剂注入法具有热量直接、作用效果迅速、水合物分解效果明显等优点。该技术的不足之处在于会造成大量的热损失。特别是在永久冻土区,即使利用绝热管道,永冻层也会降低传递给储集层的有效热量。

4.2 化学试剂注入法

在储层注入抑制剂(如甲醇、乙二醇等)以打破水合物相平衡,造成部分天然气水合物的分解,从而进行开采。该方法十分简单,使用方便,但是开采成本较高。化学试剂注入法曾被在俄罗斯的麦索亚哈气田使用过,在美国阿拉斯加的永冻层水合物中也做过实验,取得了明显的气体回收[10]。

4.3 降压法

通过降低压力而使天然气水合物相平衡曲线稳定移动,促使水合物分解。降压开采适合于高渗透率和深度超过700m的水合物气藏,若气体中含有重烃就需要较高的压力降。另外通过调节天然气的提取速度也可达到控制储层压力的目的,进而控制水合物分解效果。但是仅使用降压法开采天然气速度很慢,可与其他开采方式相结合。

近年来,为了实现水合物开采的可行性和经济性,不少学者又提出了新的方法,如CO2水合物置换开采法和井底高温催化炉分解法等。通过Mallik地区的开采试验,提出了利用温热海水通过水力压裂开采水合物矿藏的方法[11]。开发天然气水合物不是单一的资源开发,而是一种综合开发,因此可以结合不同方法的优点达到有效开采的目的。

5 结 论

天然气水合物由于储量大、能量密度高将成为一种极具潜力的新型能源。目前,人为地打破水合物的相平衡条件,造成其分解,是开采天然气水合物资源的主要思路。虽然单从技术角度来看,开发天然气水合物资源已具可行性,但总体上开采技术尚不成熟,还有待进一步深入研究。国际上水合物研究热持续高涨,我国应当大力加强国际合作,重视开发天然气水合物的研究,争取达到国际先进水平。

摘要：天然气水合物,亦称可燃冰,是天然气与水在低温高压条件下形成的笼形物。天然气水合物是重要潜在能源,备受世界关注。天然气水合物的开采可以通过降压法、热采法、化学试剂法、水力压裂法等几种不同的开采方式。目前国际上天然气水合物的开采技术,仍处于实验性开采阶段。

关键词：天然气水合物,开采方式,能源

参考文献

[1]孙志高,王如竹,樊栓狮,等.天然气水合物研究进展[J].天然气工业,2001,21(1):93-96.

[2]宋召军,刘立.天然气水合物研究现状与展望[J].吉林地质,2003,22(4):64-68

[3]蒋向明.天然气水合物的形成条件及成因分析[J].中国煤炭地质,2009,21(12):7-11.

[4]吴祥树,阂家华(译),蒋云箭(校).天然气水合物沉积岩的岩石物理特征[J].测井与射孔,2003,6(3):53-57.

[5]Sloan E D,Conference Overview[A].Int.Conf.on Nat.Gas Hydrates[C].1st,New York Academy of Science,1994.715:1-23.

[6]李小森.天然气水合物能源的勘探与开发[J].现代化工,2008,28(6):1-13.

[7]钟水清,熊继有,孟英峰,等.我国21世纪天然气商机研究及其展望[J].钻采工艺,2007,30(5):93-98.

[8]孙萍.东亚、东南亚部分国家2004-2005年度油气勘探进展[J].天然气地球科学,2006,17(2):256-260.

[9]唐黎明,郝敏.天然气水合物开发与应用研究进展[J].化工进展,2010,29:519-521.

[10]Naval Goel.Michael Wiggins.Subhash Shah Analyticalmodeling of gas recovery from in situ hydrates dissociation2001.

3.天然气水合物调查和研究现状 篇三

自60年代开始，俄、美、巴德、英、加等许多发达国家，甚至一些发展中国家对其也极为重视，开展了大量的工作。

俄罗斯自60年代开始，先后在白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、黑海、里海等开展了天然气水合物调查，并发现有工业意义的矿体。即使近期经济比较困难，仍坚持在巴伦支海和鄂霍茨克海等海域进行调查或研究工作。位于西西伯利亚东北部的Messoyakha天然气水合物矿田已成功生产了。

美国科学家早在1934年首次在输气管道中发现了天然气水合物，它堵塞了管道，影响了气体的输送而开始了对水合物结构及形成条件的研究。随后美、加在加拉斯加北坡、马更些三角洲冻土带相继发现了大规模的水合物矿藏。70年代初英国地调所科学家在美国东海岸大陆边缘所进行的地震探测中发现了“似海底反射层”(BottomSimilating，Reflector，英文称BSR)。紧接着于1974年又在深海钻探岩芯中获取天然气水合物样品，并释放出大量甲烷，证实了“似海底反射”与天然气水含物有关。1979年美国借助深海钻探计划(DSDP)和大洋钻探计划(ODP)，长期主持和组织了此项工作，最早指出天然气水合物为未来的新型能源，并绘制了全美天然气水含物矿床位置图。积极参加这项工作的还有英国、加拿大、挪威、日本和法国等。1991年美国能源部组织召开“美国国家天然气水合物学术讨论会”。最为重要的是1995年冬ODP64航次在大西洋西部布莱克海台组织了专门的天然气水合物调查，打了一系列深海钻孔，首次证明天然气水会物广泛分布，肯定其具有商业开发的价值。同时指出天然气水会物矿层之下的游离气也具有经济意义。以甲烷碳量计算，初步估计该地区天然气水合物资源量多达100亿吨，可满足美国1的天然气消耗。在天然气水合物取得一系列研究成果的基础上，美国地质学会主席莫尔斯于把天然气水合物的发现作为当今六大成就之一。因此，美国参议院于通过决议，把天然气水合物作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，要求能源部和美国地质调查局等有磁部门组织实施，其内容包括资源详查、生产技术、全球气候变化、安全及海底稳定性等五方面的问题，拟每年投人资金万美元，要求达到计划目标，将投入商业性开发。

亚洲东北亚海域是天然气水合物又一重要富集区。80年代末ODP127、131航次在日本周缘海域进行钻探，获得了天然气水会物及BSR异常广布的重要发现。美国能源部的Krason在1992年日本东京召开的第29届国际地质大会上表明在日本周缘海域共发现9处的BSR分布区。天然气水合物矿层位于海底以下150-300M处，矿层厚度分别为3m、5m、7m，总厚为15m。估计在日本南海海槽的BSR颁面积约35000Km2。由于美国能源部发表了上述评估数据，加之日本油气能源短缺，它引起了日本通产省、科技界及企业界的高度重视。1995年日本通产省资源能源厅石油公司(JNOC)联合10家石油天然气私营企业制定了1995-l9宏伟的“甲烷天然气水合物研究及开发推进初步计划”，投资6400万美元。通过对日本周边海域，特别是南海海槽、日本海东北部的鄂霍茨克海的靶区调查，发现南海海槽水合物位于水深850―1150m离岸较近，易于开发。水会物赋存一砂岩和火山沉积物中，其也隙度为35%，水合物充填率达85%，初步评价，日本南海海槽的天然气水合物甲烷资源量为7.4×l012m3，可满足日本1的能源消耗。

德国从80年代后期还曾利用“太阳号”调查船与其他国家合作，先后对东太平洋俄勒冈海域的卡斯凯迪亚增生楔，以及西南太平洋和白令海域进行了水合物的调整。在南沙海槽、苏拉威西海、白令海等地都发现了与水合物有关的地震标志，并获取了水合物样品。

印度在1995年全国地质地球物理年会上统一了认识，认为天然气水含物已成为现今地质工作的主题。在印度科学和工业委员会的领导下制定了“全国天然气水合物研究计划”，投资5600万美元。迄今为止，印度已在其东西地区发现了多处地球物理异常，显示出良好的找矿前景。

韩国资源研究所和海洋开发研究所于开始在其东南部近海郁龙盆地进行水含物调查，相继发现了略受变形的BSR、振幅空白带、浅气层、麻炕、海底滑坡、菱锰结核等一系列与水会物相关的标志。

新西兰在北岛东岸近海水深1-3Km，发现面积大于4×104km2的BSR分布区。

澳大利亚近年在其东部豪勋爵海底高原发现BSR分布面积达8×104km2。

巴基斯坦在阿曼湾开展了水会物调查，也取得了进展。

加拿大西侧胡安一德赛卡洋中脊斜坡区发现约1800亿油当量的天然气水合物资源量。

总之，目前已调查发现并圈定有天然气水合物的地区主要分布在西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、南海海槽、苏拉威西海、新西兰北岛;东太平洋海域的中美海槽、北加利福尼亚一俄勒冈滨外、秘鲁海槽;大西洋海域的美国东海岸外布莱克海台、墨西哥湾、加勒比海、南美东海岸外陆缘、非洲西西海岸海域;印度洋的阿曼海湾;北极的巴伦支海和波弗特海;南极的罗斯海和威德尔海，以及黑海与里海等。目前世界这些海域内有88处直接或间接发现了天然气水合物，其中26处岩心见到天然气水会物，62处见到有天然气水合物地震标志的似海底反射(BSR)，许多地方见有生物及碳酸盐结壳标志。据专家估算：在全世界的边缘海、深海槽区及大洋盆地中，目前已发现的水深3000m以内沉积物中天然气水会物中甲烷资源量为2.1×1016m3(2.