天然气水合物保真取样钻具的试验研究（精选9篇）由网友“bluetsuki”投稿提供，以下是小编为大家汇总后的天然气水合物保真取样钻具的试验研究，希望对大家有所帮助。
篇1：天然气水合物保真取样钻具的试验研究
天然气水合物保真取样钻具的试验研究
由于天然气水合物生存环境及特性特殊,所以了解其物化特性最有效的方法是通过钻探取样.天然气水合物钻探取样的关键是要有满足要求的钻探设备、钻探工具、钻探工艺及特殊的冲洗液.介绍了天然气水合物取样钻具的结构、原理、特点、钻进工艺及试验结果.根据海洋钻井的'特点,提出了中国实施天然气水合物钻探经济实用的施工方案.
作 者：张永勤 孙建华 赵海涛 刘秀美 王汉宝 ZHANG Yong-qin SUN Jian-hua ZHAO Hai-tao LIU Xiu-mei WANG Han-bao 作者单位：中国地质科学院勘探技术研究所新技术一室,河北,廊坊,065000 刊 名：探矿工程-岩土钻掘工程 ISTIC英文刊名：EXPLORATION ENGINEERING(ROCK & SOIL DRILLING AND TUNNELING) 年，卷(期)： 34(9) 分类号：P634.4 关键词：天然气水合物 保真取样 钻具 试验研究篇2：天然气水合物调查和研究现状
随着世界上石油、天然气资源的日渐耗尽，各国的科学家正在致力于寻找新的接替能源。天然气水合物被称为ZI世纪具有商业开发前景的战略资源，正受到各国科学家和各国政府的重视。
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”（Bottom Similating，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.
l万万亿m3）。水合物中甲烷的碳总量相当于全世界已知煤、石油和天然气总量的二倍。可满足人类1000年的需求，其储量之大，分布面积之广，是人类未来不可多得的能源。以上储量的估算尚不包括天然气水合物层之下的游离气体。
篇3：天然气水合物调查和研究现状
近年来，国家领导和国土资源部、科技部、财政部、国家计委等部委领导非常重视天然气水合物的调查与研究。首先是对我国管辖海域历年来做过大量的地震勘查资料分析，在冲绳海槽的边坡、南海的北部陆坡、西沙海槽和西沙群岛南坡等处发现了海底天然气水合物存在的似海底地震反射层（BSR）标志。并在对海底天然气水合物的成因、地球化学、地球物理特征、外北采集、资料处理解释、钻孔取样、测井分析、资源评价、海底地质灾害等方面进行了系统的研究，并取得了丰富的资料和大量的数据。
自1984年始，我国地质界对国外有关水会物调查状况及其巨大的资源潜力进行了系统的资料汇集。广州海洋地质调查局的科技人员对80年代早、中期在南海北部陆坡区完成的2万多公里地震资料进行复查，在南海北部陆坡区发现有似海底反射（BSR）显示。根据国土资源部中国地质调查局的安排，广州海洋地质调查局于10十月首次在我国海域南海北部西沙海槽区开展海洋天然气水合物前期试验性调查。完成三条高分辩率地震测线共543.3km。9-11月，广州海洋地质调查局“探宝号”和“海洋四号”调查船在西沙海槽继续开展天然气水含物的调查。共完成高分辩率多道地震1593.39km、多波束海底地形测量703.5km、地球化学采样20个、孔隙水样品18个、气态烃传感器现场快速测定样品33个。获得突破性进展。资料表明：地震剖面上具明显似海底反射界面(BSR）和振幅空白带。“BSR”界面一般位于海底以下300-700m，最浅处约180m。振幅空白带或弱振幅带厚度约80-600m，“BSR”分布面积约2400km'。以地震为主的多学科综合调查表明：海域天然气水合物主要赋存于活动大陆边缘和非活动大陆边缘的深水陆坡区，尤以活动陆缘俯冲带增生楔区、非活动陆缘和陆隆台地断褶区水含物十分发育。根据ODP184航次1144钻井资料揭示，在南海海域东沙群岛东南地区，l百万年以来沉积速率在每百万年400-1200m之间，莺歌海盆地中中新世以来沉积速度很大。资料表明：南海北部和西部陆坡的沉积速率和已发现有丰富天然气水合物资源的美国东海岸外布莱克海台地区类似。南海海域水含物可能赋存的有利部位是：北部陆坡区、西部走滑剪切带、东部板块聚合边缘及南部台槽区。本区具有增生楔型双BSR、槽缘斜坡型BSR、台地型BSR及盆缘斜坡型BSR等四种类型的水合物地震标志BSR构型。从地球化学研究发现南海北部陆坡区和南沙海域，经常存在临震前的`卫星热红外增温异常，其温度较周围海域升高5-6℃，特别是南海北部陆坡区，从琼东南开始，经东沙群岛，直到台湾西南一带，多次重复出现增温异常，它可能与海底的天然气水会物及油气有关。
综合资料表明：南海陆坡和陆隆区应有丰富的天然气水合物矿藏，估算其总资源量达643.5-772.2亿吨油当量，大约相当于我国陆上和近海石油天然气总资源量的1/2。
西沙海槽位于南海北部陆坡区的新生代被动大陆边缘型沉积盆地。新生代最大沉积厚度超过7000m，具断裂活跃。水深大于400m。基于应用国家863研究项目“深水多道高分辨率地震技术”而获得了可靠的天然气水合物存在地震标志：1）在西沙海槽盆北部斜坡和南部台地深度200-700m发现强BSR显示，在部分测线可见到明显的BSR与地层斜交现象。2）振幅异常，BSR上方出现弱振幅或振幅空白带，以层状和块状分布，厚度80-450m。3）BSR波形与海底反射波相比，出现明显的反极性。4）BSR之上的振幅空白带具有明显的速度增大的变化趋势。资料表明：南海北部西沙海槽天然气水合物存在面积大，是一个有利的天然气水合物远景区。
，中国地质调查局在财政部的支持下，广州海洋地质调查局继续在南海北部海域进行天然气水合物资源的调查与研究，计划在东沙群岛附近海域开展高分辨率多道地震调查3500km，在西沙海槽区进行沉积物取样及配套的地球化学异常探测35个站位及其他多波束海底地形探测、海底电视摄像与浅层剖面测量等。另据我国台大海洋所及台湾中油公司资料，在台西南增生楔，水深500-2000m处广泛存在BSR，其面积2×104km2。并在台东南海底发现大面积分布的白色天然气水合物赋存区。
4 意见与建议
（1）鉴于天然气水合物是21世纪潜在的新能源，它正受到各国科学家和各国政府的重视，其调查研究成果日新月异，故及时了解、收集、交流这方面的情况、勘探方法及成果尤为重要，为赶超国际天然气水合物调查、研究水平，促进我国天然气水会物的调查、勘探与开发事业，为我国经济的持续发展做出新贡献，建议每两年召开一次全国性的“天然气水合物调查动态、勘探方法和成果研讨会”。
（2）我国南海广阔的陆坡及东海部分陆坡具有形成天然气水含物的地质条件，建议尽快开展这两个海区的天然气水含物的调查研究工作，为我国国民经济可持续发展提供新能源。
（3）天然气水合物的开采方法目前主要在热激化法、减压法和注人剂法三种。开发的最大难点是保证井底稳定，使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。针对这一问题，日本提出了“分子控制”开采方案。天然气水会物矿藏的最终确定必须通过钻探，其难度比常规海上油气钻探要大得多，一方面是水太深，另一方面由于天然气水合物遇减压会迅速分解，极易造成井喷。日益增多的成果表明，由自然或人为因素所引起温压变化，均可使水合物分解，造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖等环境灾害。因而研究天然气水合物的钻采方法已迫在眉捷，建议尽快开展室内外天然气水合物钻采方法的研究工作。
作者：不详
篇4：天然气水合物开采方法研究
天然气水合物开采方法研究
天然气水合物是蕴藏于海洋深水底和大陆架永久冰土带的碳氢化合物,可能成为人类的重要能源来源之一.综合论述了目前可能采用的可行开采方法,通过对Mallik地区的.开采试验,分析提出了以水力压裂开采水合物的可行性方法,对我国宏观能源可持续发展具有重要理论意义和广阔的应用前景.
作 者：赵建忠 石定贤 Zhao Jianzhong Shi Dingxian 作者单位：太原理工大学,采矿工艺研究所,山西,太原,030024 刊 名：矿业研究与开发 ISTIC PKU英文刊名：MINING RESEARCH AND DEVELOPMENT 年，卷(期)： 27(3) 分类号：P744.4 TD857 关键词：天然气水合物 开采方法 水力压裂篇5：天然气水合物调查和研究现状
摘 要：天然气水合物是21世纪潜在的新能源，它正受到各国科学家和各国政府的重视，本文简介了天然气水合物和各国对其合物资源调查和研究现状。
1 什么是天然气水合物
天然气水合物又称固态甲烷，它是由天然气与水所组成，呈固体状态，其外貌极象冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，因此有人称其为“可燃冰”、“气冰”、“固体瓦斯”。天然气水合物的结晶格架主要由水分子构成，在不同的低温高压条件下，水分子结晶形成不同类型多面体的笼形结构。其分子式为MnH2O加表示甲烷等气体，n为水分子数）。天然气水会物的结构类型有：I、11和H型。I型为立方晶体结构、Ⅱ型为菱型晶体结构、H型为六方晶体结构。Ⅰ型天然气水合物在自然界颁最广，而Ⅱ及H型水合物更为稳定。它是在低温高压条件下，由水与天然气（主要是甲烷气，每平方米的天然气水会物可释放出164立方米甲烷和0.8立方米的水）结合形成一种外观似水的白色结晶固体，主要存在于陆地上的永久冻土带和海洋沉积物中。
篇6：天然气水合物调查和研究现状
随着世界上石油、天然气资源的日渐耗尽，各国的科学家正在致力于寻找新的.接替能源。天然气水合物被称为ZI世纪具有商业开发前景的战略资源，正受到各国科学家和各国政府的重视。
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”（Bottom Similating，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
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篇7：天然气水合物的研究与开发
天然气水合物的研究与开发
作者: 金翔龙.方银霞(国家海洋局海底科学重点实验室) 收录来源: 中国新能源网【摘要】人类的生存发展离不开能源。当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。几千年来，人类所使用的能源已经历了三代，正在向第四代能源时代迈进。主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。第一代能源为生物质材，以薪柴为代表；第二代能源以煤为代表；第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。实际上，第二代和第三代能源是以化石燃料为主体，第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。
一、天然气水合物是人类未来能源的希望
人类的生存发展离不开能源。当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。几千年来，人类所使用的能源已经历了三代，正在向第四代能源时代迈进。主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。第一代能源为生物质材，以薪柴为代表；第二代能源以煤为代表；第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。实际上，第二代和第三代能源是以化石燃料为主体，第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。
核聚变能主要寄希望于3He，它的资源量虽然在地球上有限（10~15t），但在月球的月壤中却极为丰富（100-500万t）。氢能是清洁
、高效的理想能源，燃烧耐仅产生水（H2O），并可再生，氢能主要的载体是水，水体占据着地球表面的2/3以上，蕴藏量大。天然气水合物的主要成分是甲烷（C4H）和水，甲烷气燃烧十分干净，为清洁的绿色能源，其资源量特别巨大，开发技术较为现实，有可能成为21世纪的主体能源，是人类第四代能撅的最佳候选。天然气水合物（gas hydrate）是一种白色固体结晶物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源，俗称为“可燃冰”。天然气水合物由水分子和燃气分子构戚，外层是水分子格架，核心是燃气分子（图
1）。燃气分子可以是低烃分子、二氧化碳或硫化氢，但绝大多数是低烃类的甲烷分子（C4H），所以天然气水合物往往称之为甲烷水合物（methane hydrate）。据理论计算，1m3的天然气水合物可释放出164m3的甲烷气和0.8m3的水。这种固体水合物只能存在于一定的温度和压力条件下，一般它要求温度低于0~10℃，压力高于10MPa，一旦温度升高或压力降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。天然气水合物往往分布于深水的海底沉积物中或寒冷的永冻±中。埋藏在海底沉积物中的天然气水合物要求该处海底的水深大于300-500m，依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态。但它只可存在于海底之下500m或1000m的范围以内，再往深处则由于地热升温其固体状态易遭破坏。储藏在寒冷永冻土中的天然气水合物大多分布在四季冰封的极圈范围以内。 煤、石油以及与石油有关的天然气（高烃天然气）等含碳能源是地质时代生物遗体演变而成的，因此被称为化石燃料。从含碳量估算，全球天然气水合物中的含碳总量大约是地球上全部化石燃料的两倍。因此，据最保守的统计，全世界海底天然气水合物中贮存的甲烷总量约为1.8×108
亿m3，约合11万亿t（11×1012t）。数冀如此巨大的矿物能源是人类未来动力的希望。二、天然气冰合物的研究现状
1.分布与环境效应
世界上绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，储存在深水的海底沉积物中，只有极其少数的天然气水合物是分布在常年冰冻的陆地上。世界海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的
100倍以上。到目前为止，世界上已发现的海底天然气水合物主要分布区有大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、日本海、四国海槽、日本南海海槽、冲绳海槽、南中国海、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美海槽、加州滨外、秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾，南极的罗斯海和威德尔海，北极的巴伦支海和波弗特海，以及大陆内的黑海与里海等。陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。我国最有希望的天然气水合物储存区可能是南海和东海的深水海底。天然气水合物固然给人类带来了新的能源希望，但它也可对全球气侯和生态环境甚至人类的生存环境造成严重的威胁。近年来，人们不断讨论地球大气层的温室效应，认为其造成的异常气候（全球变暖）和海面上升可能正威胁着人类的生存。主导大气温室效应的因子，普遍认为是水气和二氧化碳气。水气是大自然循环中的活跃分子，难以凋控，于是二氧化碳便成为人们严重关注的对象。许多国际会议讨论二氧化碳的温室效应，并决定限制各国二氧化碳废气的排放量。要知遣，当前大气中的二氧化碳气以每年0.3％的速率在增加，而大气中的甲烷气却以每年0.9％的逮率在更为迅速地增加着。更为重要的是，甲烷气的温室效应为二氧化碳气温室效应的20倍。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷量的.3000倍，这么巨大量的甲烷气如果释放，将对全球环境产生巨大的影响，严重地影响全球的气候与海平面。
另外，固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件发生变化，释出甲烷气，将会明显改变海底沉积物的物理性质。其后果是降低海底沉积物的工程力学特性，引发大规模的海底滑坡，毁坏一些海底的重要工程设施，如海底输电或通信电缆、海洋石油钻井平台等。水合物的崩解造成海底滑坡，而海底滑坡又进一步激发水合物的崩解，如此连锁反应，将造成雪崩式的大规模海底滑坡，并使大量的甲烷气逸散到大气中去，造成极大的灾难与经济损失。2.全球关注天然气水合物研究
基于天然气水合物是21世纪的重要后续能源，并可能对人类生存环境及海底工程设施产生灾害性影响，全球科学家和各国政府都予以高度关注。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。一直到70年代初，苏联学者论证了自然界有可能存在水合物生成带，并在陆地冻土带首先发现了第一个具有商业开采价值的麦索亚哈气田之后，才真正引起世界各国科学家和政府的重视。后来在深海钻探计划（DSDP
和大洋钻探计划（ODP）中，全球许多海域的海底（如鄂霍克茨海、墨西哥湾、大西洋、北美太平洋一侧和拉丁美洲太平洋一侧的世界海域）都发现了天然气水合物。20世纪80年代以来，美国、日本、俄罗斯、德国、加拿大、挪威、英国及印度等国政府都着手开展天然气水合物的调查和研究工作，并从能源战略储备角度考虑，纷纷制定作为政府行为的长远发展规划和实施计划，将其视为争夺海洋权益的重要内容。深人开展天然气水合物研究的热潮已经在全球兴起。美国1994年制订过《甲烷水合物研究计划》，称天然气水合物是未来世纪的新型能源。1995年，勘查美国东岸大西洋海底的布莱克海台，首汰证实该处海底的天然气水合物具有商业开采价值，并初步估算出该区水合物的资源量多达100亿t，可满足美国105
年的天然气需要。，美国又制定《国家甲烷水合物多年研究和开发项目计划》，预期可建立天然气水合物矿床气体资源评价体系、发展商业生产技术，了解和定量评价甲烷水合物在全球碳循环中的作用及其与全球气候变化的相关性，解决水合物工程技术和海底稳定性问题。日本于1994年制定了庞大的海底天然气水合物研究计划，投巨资对日本周边海域进行大规模海底天然气水合物研究，初步估计仅南海海槽处的水合物资源量就可满足日本1的能源消耗。1995年，又专门成立天然气水禽物开发促进委员会，分别于在阿拉斯加和年在日本南海海槽进行了海底水禽物的钻探试验。
俄罗斯自20世纪70年代末以来，先后在黑海、里海、白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟和太平洋西南部等海域进行海底天然气水合物研究，发现具有工业价值的区域，近期仍在对巴伦支海和鄂霍茨克海的天然气水合物进行研究。联邦德国于20世纪80年代与印尼等国对西南太平洋的边缘海进行过联合研究，在莽拉威西海发现海底天然气水合物的识别标志。目前，德国正在筹划大规模的国家研究计划，可能计划与俄罗斯合作研究鄂霍茨克海的海底水合物。
印度科学与工业委员会设有重大研究项目《国家海底天然气水合物研究计划》，于1995年开始对印度近海进行海底天然气水合物研究，现已取得初步的良好结果。
篇8：天然气水合物资源开采方法研究(一)
摘要自然界中存在大量的水合物，这些水合物是已经被认为是将来重要的能源，本文分析了天然气水合物资源的特点，并综合介绍了现阶段提出的天然气水合物开采方法及模型，对比分析了典型开采方法，如热激发、降压和注抑制剂等的优缺点和经济性，评述了研究中存在的问题，并提出了今后研究的重点。
关键词水合物资源开采
TheResearchofNaturalGasProductionFromHydrate
AbstractThereareagreatdealhydratesintheEarthandhydratereservoirshavebeenconsideredasasubstantialfutureenergyresource.Thispaperanalyzedthecharacteristicsofhydratereservoir,introducedthemethodandmodelsofnaturalgasproductionfromhydratedissociation,investigatedtherelativemeritsandeconomicalefficiencyoftypicalmethodsuchasthermalstimulation,depressurizationandinhibitorinjection,andgivenoutsomesuggestsfortheemphasesoftheresearchinthefuture.
KeywordsGashydrate;Hydratereservoir;Naturalgasproduction
天然气水合物（NaturalGasHydrate，简称GasHydrate），又称笼形化合物（Clathrate）。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物，其遇火即可燃烧。
在自然界中存在的水合物绝大部分是甲烷水合物。通常情况下，从水合物分解得到甲烷是水合物体积的160多倍，而且以固态形式存在的天然气的总量比地球上化石燃料贮量多一倍，所以人们已经把水合物作为将来重要的能源贮备。另外甲烷含碳量少于煤或石油，甲烷产生的二氧化碳仅是煤的一半，是一种比较清洁的能源[1]。
天然气水合物由于其分布广、规模大，因此从20世纪80年代初，美国、加拿大、日本等发达国家开展了本土和国际海底的调查研究和评价。至今，各国已经对天然气水合物勘探开发技术等方面进行了一系列深入细致的工作，取得了大量令人鼓舞的成果。但由于天然气水合物的开发面临着经济和技术上的可行性问题，天然气水合物的开发技术尚处于实验阶段。
1天然气水合物矿藏的特点
美国能源部R.D.Malone(1985)进行多年研究指出水合物存在于以下四个类型中[2]：
第一种类型是良好分散型水合物，在诸如墨西哥湾的密西西比峡谷和Orca地区中了发现该种样品。
第二种是结核状水合物，其直径为5cm，可存在诸如墨西哥湾的绿色峡谷中。该水合物气体为从深处迁移的热成因气体。
第三种是层状水合物，分散于沉积物的各薄层中，例如：在布莱克--白哈马山脉发现的晶核，该水合物存在于所有的近海区域和永久冻土中。
第四种是块状水合物，厚度为3-4m，水合物的含量为95%的，沉积物含量少于5%的，例如在远离中美洲海沟的DSDP84航次570井位发现的水合物样品。现在还不清楚该样品是来自于生物起源还是来自于热成因。当该水合物增长时，大部分气体可转移到水合物处，或者形成与断层中，或当块状水合物增加时气体挤压沉积物。
在大陆上，天然气水合物形成带范围较小，大体上与冻结岩石发育带一致。天然气水合物形成带的最大厚度为1800～m，其中最常见的厚度为700～1000m[3]。而在海洋中，天然气水合物最初形成的海水深度是：在两极地区约为100~200m，在赤道附近地区为400~600m，水合物的生成带的厚度从几米到500米[4]。
如果沉积物中的全部孔隙都被天然气水合物充满，则该沉积体变可形成一个相对不渗透的屏障，其下可以聚集游离态的天然气，如图1所示。
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图1典型水合物储层示意图
篇9：天然气水合物资源开采方法研究(二)
2．3化学试剂法
某些化学试剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化学试剂可以改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度。当将上述化学试剂从井孔泵如后，就会引起水合物的分解（如图5）。
图5注化学试剂法开采天然气水合物示意图
化学试剂法较热激发法作用缓慢，但确有降低初始能源输入的优点。化学试剂法最大的缺点是费用太昂贵。由于大洋中水合物的压力较高，因而不宜采用此方法。化学试剂法曾被在俄罗斯的梅索雅哈气田使用过，例如：在五口气井中注射了抑制剂，结果使气体的平均产量增加了4倍。在美国阿拉斯加的永冻层水合物中也做过实验，它在成功的移动相边界方面显得有效，获得明显的气体回收。
根据计算证实了水合物的的分解率是抑制剂注射率的函数，抑制剂降低的相平衡温度可由以下经验公式计算[9]：
（6）
式中M--抑制剂的分子量；
W--抑制剂重量百分比；
K--与抑制剂种类有关的常数。
2．4其他方法
不管是热激发、减压或者注入抑制剂，每一种方法都有自身的缺点，为了探索开采的可行性和经济性，不少学者又提出了新的方法，例如苏联工作者Trofimuketal（1980）[10]提出在海床中直接捞取水合物，即在深海中使天然气水合物颗粒化，或将天然气水合物装入一种可膨胀的软式气袋(其内部保持天然气水合物稳定所需的温压条件)中，再用潜水艇把天然气水合物拖到大陆架附近的浅水地区，在那里，天然气水合物能够缓慢地分解，释放出天然气和水。
近期有人提出用CO2置换开采，用压力将相平衡压力较低，更容易形成水合物的CO2通入天然气水合物储层，通过形成二氧化碳水合物的`放出的热量来分解天然气水合物。[11]
也有人提出直接在井底放一个高温催化炉，把甲烷催化成一氧化碳和氢气，利用放出的热量来分解水合物，该方案的化学反应方程式为：
CH4+0.5O2→CO+2H2
不过，所有的回收方案都必须遵守热力学第一定律。这是因为，人们发现：已分解的气体和水的分子比晶体中的气体和水的分子具有更多的能量（包括具有更多平动，转动和振动自由能）。而实际上又必须满足热力学第一定律这意味着，因此能量必然从周围流进了分离的水合物系统中。通过计算，运用能量平衡条件，在假设无能量损失的情况下，从水合物气体中获得的能量是分解水合物能量的15.5倍。
3典型的开采方法比较
3.1典型的开采主要优缺点
各种开采方法都有自己的优缺点，到现在为止还没有一种能够真正投入生产的方法，现把典型开采方法的优缺点进行比较，见表1。
表1典型的开采主要优缺点
开采方法
优点
缺点
1
注热水
方案简单，可实行循环注热，循环利用
在发生分离之前必须输入显热，同时又需要把热量输出到非水合岩中。二次加热中有10%到75%的热损失掉了。
2
电磁加热
作用速度快，可控
设备较复杂，需要大量电能
3
微波加热
作用速度快，操作简单，可通过波导传输
需要大量电能，而且缺乏大功率磁控管
4
减压
成本底，不需要连续激发
作用缓慢，效率低，并且需要较高的储层温度
5
化学试剂
降低了初期能源输入、方案简单，易实现
费用昂贵，作用缓慢，腐蚀设备，且在水合物中很难扩散，不宜在开采海底水合物时使用
3.2永久冻土和海岸水合物回收的经济性
由于天然气水矿藏的地质条件的研究不多及开采方法的可行性较差，对天然气水合物开采的经济性研究比较少。1992年，美国全国石油委员会（TheNationalPetroleumCouncil）发表了一个评估报告，数据主要来自MacDonald（1990）对热激发和降压法的经济性研究，这些研究主要是针对北阿拉斯加和加利福利亚海岸的天然气水合物，其经济性比较见表2。[12]
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