国内外海洋天然气水合物勘探与探测技术方法研究
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国外天然气水合物主要研究机构及研究项目
国外天然气水合物主要研究机构和研究项目如下:
1. 美国国家海洋和大气管理局(NOAA)- 该机构负责研究天然气水合物在海洋环境中的分布、形成过程和潜在开采技术等方面的问题。
研究项目:NOAA的研究项目包括对天然气水合物的沉积物样本进行野外调查和实验室分析,以确定其形成机制和对海洋生态系统的影响。
2. 加拿大天然气水合物研究中心(NGCC)- 该中心位于加拿大不列颠哥伦比亚大学,致力于
研究天然气水合物在北极和深海环境中的性质和应用。
研究项目:NGCC的研究项目包括研究天然气水合物的形成条件、分布特征以及与气候变化和
海洋生态系统的相互关系。
3. 日本海洋科学技术机构(JAMSTEC)- 该机构是日本政府研究机构,专注于研究海洋和地球科学领域的问题。
研究项目:JAMSTEC的研究项目主要集中在天然气水合物的析出过程、稳定性和开采技术等
方面,其中包括在深海环境中进行的试验和实地调查。
4. 挪威石油大学(NTNU)- 该大学的能源研究部门致力于研究天然气水合物的开采和利用技术。
研究项目:NTNU的研究项目包括研究天然气水合物的热力学性质、储存和输送技术以及其在
能源领域的应用潜力。
这些机构和项目代表了国外天然气水合物研究的一些主要方向和尖端领域。
然而,天然气水合物研究是一个全球范围内的重要课题,各国的研究机构和项目还远不止于此。
天然气水合物开采技术研究进展天然气水合物是指天然气和水分子在高压、低温下形成的结晶体,是天然气的一种新形式。
天然气水合物的丰富储量和广泛分布,在能源领域具有非常重要的战略意义。
目前,天然气水合物开采技术研究已经取得了一些进展,本文将从四个方面进行分析。
一、天然气水合物开采技术研究现状天然气水合物开采技术一直是石油天然气领域的研究焦点,当前主要包括以下方面:1、水合物钻探技术:研究水合物在钻探过程中的动力学行为和物理性质,并开发出适合于水合物探测的传感器、仪器等设备。
2、水合物开采技术:通过人工或自然措施改变温度、压力、浓度等环境因素,使水合物分解,达到开采目的。
3、水合物输送技术:在水合物开采后,需要将天然气输送到加工厂进行加工处理,目前研究正在进行中。
4、水合物加工技术:水合物加工技术是将开采的水合物转换成生产能用的商品气体,主要涉及水合物裂解、去除杂质、压缩储存等方面。
二、天然气水合物开采技术研究现状目前,世界各国均在加速水合物开采技术的探索,例如日本在2013年成功进行了深层水合物开采实验,韩国也在2016年成功进行了大规模天然气水合物探测试验。
而我国则于2017年成功进行了天然气水合物试采。
在这些实践中,研究者们不断探索优化开采技术,提高开采效率。
1、温度管理技术天然气水合物开采需要在压力较高的环境下进行,为使水合物分解,需要通过温度管理技术来控制水合物的热解温度。
目前,研究者们主要通过水淬、电热、压缩利用等方法来达到控制温度的目的。
2、压裂技术在水合物开采过程中,如果仅仅靠温度变化来改变水合物体积、压力,开采效率较低。
因此,需要依托压裂技术,通过向水合物区域注入压缩空气、水等物质来达到改变水合物体积的目的。
3、高效减阻剂技术在输送天然气的过程中,水合物会因发生极性相互作用而粘附在输送管道及設备表面,严重影响输送效率。
高效减阻剂技术可将水合物与管道表面分离,提高天然气输送效率。
三、天然气水合物开采技术成果目前,天然气水合物开采的有效储量还未被准确评估。
天然气水合物的研究与开发天然气水合物(Natural Gas Hydrates,简称NGHs)是一种在特定条件下形成的固态结构,由天然气分子以水分子形成的晶体结构。
在自然界中,NGHs广泛分布于陆地和海洋之中,是一种重要的新能源资源。
本文将从NGHs的形成机制、地理分布、开发前景以及研究与开发进展等方面进行详细阐述,以加深对NGHs的认识。
首先,NGHs的形成机制是指在一定的温度和压力条件下,天然气分子与水分子形成稳定的晶体结构。
NGHs的形成需要特定的压力和温度条件,一般在深海及寒冷地区的沉积物中存在较为丰富。
在这些地区,水合物可通过天然气溶解在水中并与水形成晶体而形成。
NGHs的形成条件相对较为苛刻,通常要求温度低于0°C和压力高于零度压力。
NGHs的地理分布广泛,主要存在于深海和季节性寒冷地区的沉积物中。
据估计,全球水合物资源量巨大,达到约2.8×1017立方米的天然气,相当于传统石油和天然气资源储量的数倍。
深海中的NGHs资源最为丰富,其中包括大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋等深海区域。
此外,季节性寒冷地区,如北极和西伯利亚,也是重要的NGHs资源区。
NGHs作为一种潜在的能源资源,具有巨大的开发前景。
首先,NGHs的资源量巨大,可为全球能源消耗提供巨大的补充;其次,NGHs的燃烧产物相对于传统燃煤和石油相对清洁,减少大气污染物净排放。
此外,NGHs的开采和利用对环境影响相对较低,对全球气候变化具有积极的影响。
因此,NGHs的开发是当前能源领域的研究热点之一。
目前,关于NGHs的研究与开发已经取得了一定的进展。
在研究方面,人们对NGHs的形成机制、分布规律及资源量进行了深入研究。
通过实验室模拟和航次观测等手段,开展了大量的水合物研究。
在开发方面,人们提出了多种开发利用技术,如钻井开采、热解开采和化学开采等。
此外,还积极推动国际合作,加强技术交流与合作,在NGHs的开发与利用方面取得了一定的进展。
附件1:863计划海洋技术领域“天然气水合物勘探开发关键技术”重大项目2006年度课题申请指南一、指南说明“天然气水合物勘探开发关键技术”是“十一五”863计划海洋技术领域重大项目之一。
项目总体目标是:重点开发天然气水合物成矿区带的高精度地球物理和地球化学勘探技术,自主研发水合物钻探取样技术与装备,开展水合物钻探、开发及环境影响评价等关键技术研究,集成海域天然气水合物目标快速探测系统平台,初步形成天然气水合物资源勘探技术系列和装备,有效评价1~2个天然气水合物有利矿区,为天然气水合物开发作技术储备。
重点任务是:●开发海域天然气水合物矿体目标的三维地震与海底高频地震(HF-OBS)联合探测技术、水合物成矿区带的流体地球化学探测技术,以及水合物成矿区带的高精度海洋人工源电磁探测技术及海底热流原位探测技术,实现水合物成矿区带的高效综合勘探技术系列,为我国海域天然气水合物成矿区带勘探提供高技术支撑。
●研制水合物的保真取样(芯)器,开发样品处理分析技术,集成天然气水合物保真取样及样品后处理系统,为实现水合物样品采集提供支撑。
●研制天然气水合物保压保温钻探取芯装备,形成天然气水合物钻探取样系统;开展水合物开发前的实验合成条件模拟、水合物形成的相平衡实验模拟、三维水合物藏生成模拟与开采实验研究平台,以及水合物开发的环境影响评价技术,为水合物开发提供技术储备。
●通过上述技术的研发,预期获得专利及软件著作版权登记20~30项,培养一支天然气水合物科技研发队伍。
根据上述任务,项目分解为以下10个课题:1.天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合探测技术2.天然气水合物的海底电磁探测技术3.天然气水合物的热流原位探测技术4.天然气水合物流体地球化学现场快速探测技术5.天然气水合物原位地球化学探测系统6.天然气水合物重力活塞式保真取样器研制及样品后处理技术7.天然气水合物钻探取芯关键技术8.天然气水合物成藏条件实验模拟技术9.天然气水合物开采技术平台与开采技术预研究10.天然气水合物探测技术系统集成本项目2006年启动除“天然气水合物探测技术系统集成”课题外的9个课题,均为公开发布课题申请指南,采用择优委托方式确定承担单位。
天然气水合物勘探技术(1)似海底反射层(BSR) Bottom simulating reflector(BSR)海洋沉积物中存在天然气水合物的最直接证据是具有异常地震反射层,其位于海底之下几百米处与海底地形近于平行,人们通常称这种异常地震反射层为似海底反射层(BSR,以前也有人译为海底模拟反射层)。
自从60年代在地震剖面中观察到BSR以来,众多学者公认BSR与海洋沉积物中气水合物的存在有关。
现在已证实BSR代表海底沉积物中天然气水合物稳定带基底。
随着多道反射地震技术的普遍采用,BSR现象在地震剖面上更为明显。
在地震剖面中,BSR一般呈现出高振幅、负极性、平行于海底和与活动沉积构造相交的特征,极易识别。
BSR随水深的增加而增加,随地热梯度的变化而变化。
BSR曾被解释为自生含铁碳酸盐矿物薄层的反射(Hollister等1972年在布莱克海岭钻井中钻遇过这种薄层)、厚的高速层(Dillon等,1980)。
BSR 与天然气水合物层之间有关的证据首先是在布莱克海岭进行的深海钻探计划(DSDP)航测线 II 上发现的,BSR上部沉积物中释放出大量的甲烷。
人们起初认为BSR现象与气水合物层和下部游离气层间的界面有关,但后来研究认为BSR 的产生与游离气体层有关。
BSR不是由简单的某一界面引起,而是由整个游离气体层造成。
BSR的幅度与水合物层下的游离气体的厚度相关,随气体厚度的增大而增强。
由于在冰胶结永冻层地震波传播速度与水合物层相当,因而BSR技术不能用于对永久冻土区的气水合物进行勘探。
(2)钻孔取心资料随着钻探技术和海洋深水取样技术的提高,给人们提供了直接对自然界中天然形成的气水合物进行研究的机会。
同时,钻孔取心资料也是证明地下气水合物存在的最直观和最直接的方法之一。
目前已经在墨西哥湾、布莱克海岭等地取到了天然存在的含气水合物岩心。
用于研究的气水合物样品通常取自钻杆岩心或用活塞式取样器、恒压取样器采集的海底样品。
天然气水合物勘探技术综述摘要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。
因此发展天然气水合物勘探技术,准确分析天然气水合物的分布和蕴藏量,对我国天然气水合物产业的建立有至关重要的作用。
本文简要介绍了几种天然气水合物的勘探技术。
关键词天然气水合物地球物理勘探技术地球化学方法技术关键探测技术1引言天然气水合物因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。
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)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。
它可用M·nH2O来表示,M代表水合物中的气体分子,n为水合指数(也就是水分子数)。
组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。
形成天然气水合物的主要气体为甲烷,对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物。
天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。
在标准状况下,一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体,因而其是一种重要的潜在未来资源。
天然气水合物使用方便,燃烧值高,清洁无污染。
据了解,全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍,具有广阔的开发前景,美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物,据测算,我国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量,约相当我国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。
2天然气水合物地球物理勘探技术2.1地震勘探法地震勘探是目前进行天然气水合物勘探最常用的、也是最重要的普查方法。
地震方法的原理是利用不同地层中地震反射波速率的差异进行目的层探测。
由于声波在天然气水合物中传播速率比较高,是一般海底沉积物的2倍,故能够利用地震波反射资料检测到大面积分布的天然气水合物。
国内外海洋天然气水合物勘探与探测技术方法研究江飞(14地质工程 21140433001)摘要:21世纪是开发利用海洋的新时代,海洋将为人类社会可持续发展做出越来越大的贡献。
我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家.能源短缺是制约我国经济和社会发展的瓶颈之一。
能源安全已成为国家三大经济安全问题之首。
开展海域天然气水合物资源的勘探开发,是缓解能源、资源供需矛盾的重要途径。
天然气水合物(俗称可燃冰)具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点,是未来石油天然气的理想接替能源。
我国的南海及东海广大地区具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件,资源前景广阔。
本文概述了国外天然气水合物调查研究的进展情况,介绍了我国在天然气水合物调查研究的历史、工作过程及日前取得的进展,并提出我国天然气水合物调查研究中存在的主要问题。
关键词:天然气水合物;勘探技术方法;研究存在问题0引言在世界资源储备不断枯竭、生态环境破坏严重、资源竞争日趋激烈的今天,天然气水合物已引起越来越多专家学者和政府的广泛关注和高度重视。
20世纪70年代以来,在各国政府的高度重视下,天然气水合物的研究得到快速发展,美国、日本、俄罗斯、加拿大、英国、挪威、德国、印度、巴西等国家相继投入巨资进行海洋天然气水合物调查与研究,其中美国、日本、印度等将其列入国家级研究开发计划,对天然气水合物的物化性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺方法、经济评价及开采应用可能造成的环境影响等进行了广泛而深入地研究。
我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家,能源短缺是制约我国经济发展的瓶颈之一。
2005年原油进口超过1.2亿吨,列居世界第二;预计到2020年,进口将占到50%。
能源安全已经成为国家三大经济安全问题之一,寻找新的能源,调整能源结构已成为当前面临的重要任务。
天然气水合物具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点,是石油天然气的理想接替能源。
2019年11月天然气水合物研究分析杨楠(辽河油田海南油气勘探分公司,辽宁盘锦124010)摘要:结合实际,对天然气水合物进行研究,首先阐述天然气水合物开发现状,其次在论述天然气水合物研究方向同时,对该技术在实践过程中的要点进行研究,希望阐述后,可以给相关领域的研究者提供帮助。
关键词:天然气;水合物;研究分析1天然气水合物开发研究进展从世界范围内来分析,主要是开展了8次天然气水合物的试采工作,特别是在2017年5月在我国南海神狐海域内试采达到30.9×104m3的累计产气量和60d的连续开采,创造世界纪录。
但是水合物在开采的过程,需要考虑到内部水合物相变的实际情况,然气水多相渗流会随着气水砂运移和外部环境传热条件没有充分的了解清楚,并且开采环节中由于砂质胶合物分解后会给沉积层力学性能造成较大的影响,而这些问题的存在使得整个开采过程无法达到安全性的要求。
因此,要想达到水合物的安全、高效、经济性的提升,还需要加强该技术的研发,实现技术性的突破。
天然气水合物的研发和应用,总结经过组成结构研发、热力学模型研究、动力学研究等3个环节。
1810年,氯气水合物已经开展了第1次实现人工合成,给水合物的利用开启了先河,进入到20世纪50年代,Stackelberg 和Claussen 首次确定了Ⅰ型和Ⅱ型水合物中的小分子气体与水分子在持续低温的条件之下会逐步的形成笼型的晶体结构,给水合物的开采带来了非常大的优势,从此进入快速研发阶段。
1958年,Waals 和Plat-teeuw 提出以统计热力学为基础所建立的热力学模型,加强了对于水合物方面的研发和利用,了解其具体的赋存条件等。
1965年,前苏联在进行麦索雅哈气田开发的过程中,也是首次在世界范围内公布了自然界中的天然气水合物的储量存在,受到世界工业领域的持续关注,并于1968年进行了首次水合物的试采,开创历史,但是从整体上来说,在试采中存在产量低、管道堵塞等问题,阻碍了水合物的持续开采,所以各个国家开始进行储层内相变规律的研发,也是科学家研究的重点。
天然气水合物的勘探与开采技术天然气水合物(Gas Hydrates)是一种奇特的天然物质,由水分子和气体分子组成的化合物,外观类似晶体,但组成成分比起矿物晶体更为复杂,通常形成于海洋、湖泊、河流和冰层下方的深层沉积物中,是一种重要的未开发能源资源。
据国际能源署(IEA)估计,全球天然气水合物储量至少相当于天然气储量的两倍,其中绝大部分位于深海区域。
如何开采利用天然气水合物,成为各国能源研究和技术开发的重要领域。
一、天然气水合物勘探技术天然气水合物在自然状态下通常处于深水区域或深层油层中,以前,科学家们对于这种化合物最好的认知是估计其分布范围。
自上世纪60年代起,钻探才成为天然气水合物勘探的主要方法,科学家们通过在海洋中的深水区域进行钻探,借助红外成像技术、磁性测量技术、震源探测等手段来监测水合物的稳定带位置和规模,辅以现场物探、钻井、取心等勘探技术实践。
一些新型探测技术,如高频地震反射的物探技术,可以实现对水合物的高精度探测,而无需取心。
这些技术的应用及不断更新,为天然气水合物的相关研究和勘探提供了更多的技术手段和高效性。
二、天然气水合物开采技术天然气水合物的开采技术走在全球能源开发的前沿,但由于其具有较高的开采难度和风险,尚未形成一个较为系统的工业开发模式。
一般而言,在开采前需要对水合物田实施钻探和试采,采用先导钻井对水合物储层进行调查,检验钻井获得样品的物理化学性质和稳定性。
目前主要的开采方法包括钻探、吸附法和水文裂解碳捕获等技术。
其中,钻探开始是实现天然气水合物开采的关键步骤,而之后的现场测试和模拟开采等步骤则需要多种技术相互协作,实现其可持续性开发。
三、天然气水合物开采的可持续性由于天然气水合物的开采对环境风险和物理风险等方面造成的影响,需要大量的研究和实践来完善并确保开采过程的可持续性。
首先是开采手段和开采规模的选择应基于科学合理的评估和预测,避免不必要的损害和耗费。
其次是对采区开展环境监测和模拟验证,及时发现和消除安全隐患,减少对海洋生态环境的影响。
天然气水合物资源勘探与开发技术研究进展天然气水合物,是天然气分子与水分子在一定温度和压力条件下形成的固态化合物,具有巨大的潜在能源储量。
近年来,随着人类对能源需求的不断增长以及传统石油和天然气资源的减少,天然气水合物逐渐成为全球能源行业关注的焦点。
天然气水合物资源的勘探与开发技术也在不断发展和突破,为解决能源问题提供了新的可能性。
一、天然气水合物资源勘探技术的研究进展天然气水合物资源的勘探是实现其可持续利用的基础。
当前的天然气水合物勘探技术主要包括露天采样、岩石物理探测和钻探试验等。
其中,露天采样是目前应用最广泛的一种方法,通过收集从海洋底部冒出的天然气水合物样本,来研究其分布、组成和物理性质。
岩石物理探测技术则通过测量反射波和传播速度等数据,间接推断天然气水合物的存在和含量。
钻探试验则是直接钻取样本来验证和评估地下水合物的储量。
这些技术的不断发展完善,为天然气水合物资源的精确勘探提供了可靠手段。
同时,利用现代地球物理勘探技术也取得了一定的突破。
例如,通过声波测井技术可以得到水合物层的密度、压力和声波速度等信息,帮助确定水合物储层的分布和特征。
电磁测井技术则可以测量电阻率、磁化率等物理参数,从而推测水合物的存在。
二、天然气水合物资源开发技术的研究进展天然气水合物资源的开发是将其转化为可利用能源的关键环节。
目前,主要的开发技术包括艇载采集和常压溶解技术。
艇载采集技术是将水合物从海底采集到船上,再经过分离、恢复、脱除水分等步骤,最终得到天然气产品。
这种技术采集和处理过程复杂,对技术设备和人员要求较高,但能够直接利用水合物资源,是一种较为直接和高效的开发方式。
常压溶解技术则是在常温常压下,以添加剂辅助,将水合物转化为气相和水相,以便进行进一步处理。
该技术相对较为简单,无需特殊设备和条件,能够有效地提高水合物开发的经济性和可行性。
同时,储存和输送技术也是水合物资源开发的重要环节。
尽管天然气水合物在水下的压力和低温环境下保持稳定,但一旦离开这种环境,水合物会发生分解或变形。
海洋天然气水合物资源勘探开发技术研究一、概述海洋天然气水合物是近年来新兴的一种海洋能源资源,其具有资源丰富、储量巨大、环保高效等特点,因此备受瞩目。
然而,由于其开发的技术难度极大,目前全球范围内尚未实现大规模商业开发。
因此,本文将围绕海洋天然气水合物资源勘探开发技术展开研究,探讨其产业现状和未来的发展趋势。
二、海洋天然气水合物的定义和特点海洋天然气水合物是一种天然产生的海底固态物质,由水分子和天然气分子形成的复合体。
具有重量轻、可燃性强、丰度高、环保等特点,是备受瞩目的新型海洋能源资源。
三、海洋天然气水合物的勘探开发技术1. 勘探技术海洋天然气水合物的勘探技术主要包括测井、地震勘探、电磁勘探、热成像技术等。
其中,地震勘探技术是目前应用最为广泛的一种勘探方法,其通过震源产生的能量,探测地下不同层位的水合物分布情况,从而确定水合物资源的储量和分布。
2. 开发技术海洋天然气水合物的开发技术主要包括海洋平台钻采、湖面钻采、水面采集等。
其中,海洋平台钻采是最为常见的一种开采方法,其将钻井平台安装在水合物区域,通过钻井和采油技术进行水合物的开采。
四、全球海洋天然气水合物产业现状分析目前全球范围内,尚未有任何国家实现大规模商业开发海洋天然气水合物,但已经开展了一定的勘探工作和试采实验。
其中,日本、美国、韩国等国家对海洋天然气水合物的研究投入最大,并取得了一定的实验性成功。
五、未来的发展趋势展望随着全球能源供给体系的调整,海洋天然气水合物被视为未来世界能源结构中的重要组成部分。
未来,随着勘探开发技术的不断改进和应用,海洋天然气水合物的开发规模将逐渐扩大,其在全球能源市场中的份额也将不断提高。
六、结论海洋天然气水合物作为一种新型的海洋能源资源,具有巨大的应用潜力。
然而,其勘探开发技术难度极大,需要不断的技术创新和应用推广。
随着全球能源市场的竞争加剧,海洋天然气水合物也将在未来成为各国争夺的焦点之一。
天然气水合物开采技术的研究现状与前景天然气是人类能源消耗的主要来源之一,但是传统的天然气开采方式面临新的挑战和限制,其中最重要的是可采储量和采集成本的问题。
为了解决这一问题,人们开始研究利用天然气水合物的开采技术。
本文将对天然气水合物开采技术的研究现状及其前景进行探讨。
一、什么是天然气水合物?天然气水合物(Gas Hydrate)是一种在海床或深层地下岩石中形成的物质,其主要成分为甲烷和水。
这种物质在特定的高压和低温条件下形成,形成的原理类似于普通的冰。
天然气水合物在地球表层的水填充地层中广泛存在,而且数量十分丰富,其储量甚至可能远超过传统天然气。
二、天然气水合物的开采技术研究现状目前,天然气水合物开采技术研究正在不断深入。
以下是一些相关技术的主要研究内容:1.水合物的勘探技术由于水合物是一种处于水下深处的物质,因此天然气水合物的勘探难度较大。
针对这一问题,目前的勘探技术主要包括地震勘探和电磁勘探。
地震勘探是利用地震波的反射和折射规律,探测水合物层位和地下构造。
电磁勘探则是通过测量地下电磁场来确定水合物分布情况。
2.水合物的开采技术目前常用的水合物开采技术主要有三种:热解、压力平衡和化学物质注入法。
热解技术是将水合物加热,使甲烷与水分离,然后利用抽吸机将甲烷抽出。
压力平衡技术则是通过搭建压力平衡系统,使水合物中的甲烷自行释放,然后利用抽吸机将甲烷抽出。
化学物质注入法是将特定化学物质注入水合物中,使之分解成甲烷和水,然后再利用抽吸机将甲烷抽出。
三、天然气水合物开采技术的前景天然气水合物开采技术的发展前景是巨大的。
其主要原因是,天然气水合物是一种储量丰富、能源密度高、能够替代传统化石燃料的新型能源。
随着科技的进步,对天然气水合物的勘探、开采技术不断优化,其可采储量将会越来越大。
而且,因为天然气水合物的资源分布广泛,其开采能够避免一些传统化石燃料开采的局限性,从而保障全球能源供应的安全性。
总的来说,天然气水合物开采技术的研究和发展将会为全球能源产业的发展带来一系列深远的影响,在未来的发展中,值得关注和期待。
天然气水合物开采技术的研究现状天然气水合物是一种蕴含丰富甲烷的沉积物,其有着天然气的能量密集性和液态天然气的高效性,因此一直被视作具有极高潜力的清洁能源。
世界各国都在积极开展天然气水合物的勘探工作,但是开采天然气水合物的技术仍面临很多挑战和困难。
本文将介绍天然气水合物的开采技术研究现状。
一、天然气水合物开采技术的研究意义天然气水合物被认为是未来能源的重要组成部分,具有极高的经济和环境效益。
相较普通天然气而言,天然气水合物在资源储量方面的潜力更大,据估计,天然气水合物的储量是普通天然气的数倍。
而且,天然气水合物的开采不会对环境产生污染,能有效缓解对传统能源使用所面临的环境问题。
此外,利用天然气水合物作为能源还可以降低对石油和煤炭等传统能源的依赖,有助于促进国家的能源多元化和可持续发展。
二、现有的天然气水合物开采技术目前,天然气水合物的开采技术主要分为以下几种。
1. 带水层开采法该方法利用水合物与沉积物随着水深增加在温度和压力等自然条件下发生相变,通过加热来恢复油气。
但这种方法生产成本较高,开采难度较大。
2. 直接用井筒吸采法该方法是将井筒钻进水合物层内,通过给井筒注水,使水分析增加、压力降低,沿着井筒管道吸取天然气水合物。
这种方法成本较低,但随着井筒深度增加和温度和压力条件的变化,水合物易发生解除,导致开采难度的增加。
3. 热激发开采法该方法是通过注入高温高压流体来热激发天然气水合物,使其发生相变,从而将油气释放出来。
虽然这种方法成本相对较高,但开采效率高,且不会对环境产生污染,因此被认为是未来天然气水合物开采的有力竞争者。
三、天然气水合物开采技术研究存在的问题及展望1. 技术成熟度不高。
与传统油气开采相比,天然气水合物开采技术要更加高级和复杂,现有技术并不能有效解决其开采过程中面临的各个问题。
2. 安全隐患较大。
天然气水合物开采过程中存在较大的安全隐患,如果处理不当可能会对海洋环境产生严重的影响。
附件1:863计划海洋技术领域“天然气水合物勘探开发关键技术”重大项目2006年度课题申请指南一、指南说明“天然气水合物勘探开发关键技术”是“十一五”863计划海洋技术领域重大项目之一。
项目总体目标是:重点开发天然气水合物成矿区带的高精度地球物理和地球化学勘探技术,自主研发水合物钻探取样技术与装备,开展水合物钻探、开发及环境影响评价等关键技术研究,集成海域天然气水合物目标快速探测系统平台,初步形成天然气水合物资源勘探技术系列和装备,有效评价1~2个天然气水合物有利矿区,为天然气水合物开发作技术储备。
重点任务是:●开发海域天然气水合物矿体目标的三维地震与海底高频地震(HF-OBS)联合探测技术、水合物成矿区带的流体地球化学探测技术,以及水合物成矿区带的高精度海洋人工源电磁探测技术及海底热流原位探测技术,实现水合物成矿区带的高效综合勘探技术系列,为我国海域天然气水合物成矿区带勘探提供高技术支撑。
●研制水合物的保真取样(芯)器,开发样品处理分析技术,集成天然气水合物保真取样及样品后处理系统,为实现水合物样品采集提供支撑。
●研制天然气水合物保压保温钻探取芯装备,形成天然气水合物钻探取样系统;开展水合物开发前的实验合成条件模拟、水合物形成的相平衡实验模拟、三维水合物藏生成模拟与开采实验研究平台,以及水合物开发的环境影响评价技术,为水合物开发提供技术储备。
●通过上述技术的研发,预期获得专利及软件著作版权登记20~30项,培养一支天然气水合物科技研发队伍。
根据上述任务,项目分解为以下10个课题:1.天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合探测技术2.天然气水合物的海底电磁探测技术3.天然气水合物的热流原位探测技术4.天然气水合物流体地球化学现场快速探测技术5.天然气水合物原位地球化学探测系统6.天然气水合物重力活塞式保真取样器研制及样品后处理技术7.天然气水合物钻探取芯关键技术8.天然气水合物成藏条件实验模拟技术9.天然气水合物开采技术平台与开采技术预研究10.天然气水合物探测技术系统集成本项目2006年启动除“天然气水合物探测技术系统集成”课题外的9个课题,均为公开发布课题申请指南,采用择优委托方式确定承担单位。
国内外海洋天然气水合物勘探与探测技术方法研究江飞(14地质工程 21140433001)摘要:21世纪是开发利用海洋的新时代,海洋将为人类社会可持续发展做出越来越大的贡献。
我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家.能源短缺是制约我国经济和社会发展的瓶颈之一。
能源安全已成为国家三大经济安全问题之首。
开展海域天然气水合物资源的勘探开发,是缓解能源、资源供需矛盾的重要途径。
天然气水合物(俗称可燃冰)具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点,是未来石油天然气的理想接替能源。
我国的南海及东海广大地区具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件,资源前景广阔。
本文概述了国外天然气水合物调查研究的进展情况,介绍了我国在天然气水合物调查研究的历史、工作过程及日前取得的进展,并提出我国天然气水合物调查研究中存在的主要问题。
关键词:天然气水合物;勘探技术方法;研究存在问题0引言在世界资源储备不断枯竭、生态环境破坏严重、资源竞争日趋激烈的今天,天然气水合物已引起越来越多专家学者和政府的广泛关注和高度重视。
20世纪70年代以来,在各国政府的高度重视下,天然气水合物的研究得到快速发展,美国、日本、俄罗斯、加拿大、英国、挪威、德国、印度、巴西等国家相继投入巨资进行海洋天然气水合物调查与研究,其中美国、日本、印度等将其列入国家级研究开发计划,对天然气水合物的物化性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺方法、经济评价及开采应用可能造成的环境影响等进行了广泛而深入地研究。
我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家,能源短缺是制约我国经济发展的瓶颈之一。
2005年原油进口超过1.2亿吨,列居世界第二;预计到2020年,进口将占到50%。
能源安全已经成为国家三大经济安全问题之一,寻找新的能源,调整能源结构已成为当前面临的重要任务。
天然气水合物具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点,是石油天然气的理想接替能源。
我国的南海陆坡、陆隆区及东海冲绳海槽地区区域沉降剧烈,沉积速率大,海洋有机物沉积十分丰富,具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件,资源前景广阔,有望成为今后我国新的替代能源,我国国民经济“十一五”发展规划已将天然气水合物资源作为保障石油安全的重要组成部分。
就海域天然气水合物资源勘探技术而言,由于天然气水合物具有“气测灵敏高、埋藏水深大、矿体无规则、矿相标志多”等特点。
因此,采取包括地球物理、地球化学及地质微生物等多种方法技术进行综合勘探,以获取与天然气水合物相关的多信息指相标志。
近二十年来,通过深海钻探取样验证,在美国的布莱克海台、俄勒岗一卡斯凯迪亚水合物脊、日本南海海槽等几个综合研究程度高的经典地区获得了天然气水合物样品,不仅证实了天然气水合物的存在,还取得了有关天然气水合物赋存规律、属性特征等实质性的突破,发现丰富的天然气水合物资源。
这些发现更进一步证实地球物理、地球化学及地质微生物综合勘探是行之有效的。
总之,在地球物理一地球化学勘查的基础上,适时通过钻探、采样是目前天然气水合物勘探遵循的基本勘探程序。
我国积极跟踪国际海域天然气水合物勘探开发技术,积极开展天然气水合物探测技术研究,研发天然气水合物资源区域找矿的地震、地球化学综合探测技术,力求在区域上发现天然气水合物各类异常信息标志,近年来研究成果已成功地应用于我国海域天然气水合物资源调查与评价工作中,在南海北部陆坡获得了天然气水合物存在的多信息证据,圈定了天然气水合物勘探远景区,取得了显著效果。
随着我国天然气水合物勘探工作的持续深入开展,其勘探开发也将从天然气水合物远景区勘探发现进入到成矿区带及勘探目标区评价。
“十一五”期间,渐开发天然气水合物成矿区带目标的高精度地震关键探测技术,圈定天然气水合物成矿区带,为海域天然气水合物资源整体评价、圈定目标区及天然气水合物矿田开发后备基地提供高技术支撑,并带动我国海域天然气水合物资源的高效开发和相关产业的发展,有效缓解经济发展与能源短缺的矛盾,为国民经济发展做出重大贡献,这无疑对国家的石油安全、经济发展、技术创新都将具有重大的意义。
1国外天然气水合物勘探研究现状1965年,苏联在西伯利亚的的永久冻土中首次发现天然产出的天然气水合物。
1971年,美国在其东海岸大陆边缘利用地震反射剖面发现了具有水合物标志的BSR(拟海底反射层)。
20世纪70年代以来,美国、日本、加拿大、俄罗斯、挪威、德国、印度、巴西等国相继投入大量资金进行天然气水合物调查研究。
1979年,国际深海钻探计划(DSDP)在大西洋和太平洋中直接发现了海底天然气水合物。
从此以后,揭开了人类全面进行陆地及海洋天然气水合物调查研究的序幕。
从2001年开始,美国、加拿大、日本、中国、俄罗斯及印度等国都进一步加大了对水合物资源的勘查调研究的投资力度,并开始了对水合物开发工艺的研究和开采试验。
为了获得水合物钻探取样的施工经验和验证加拿大Mackenzine冻土区天然气水合物异常,1998年,加拿大地质调查局负责组织,美国、日本参与钻探施工的名为Mal1ik2L~38测试井,深度达1150m取出部分水合物岩心样品证实了天然气水合物的存在,实现了对陆域冻土天然气水合物认识上的飞跃。
此后,加拿大地质调查局又联合德国、印度和ICDP等国家和国际组织,于2002年在该地区再次进行了Ma11ik5L~38井钻探取样和试开采施工项目,并成功开展了开采试验。
2004年12月,在日本千叶举行了该项目的阶段性成果总结会。
来自项目参与国家及非项目参与国的100多位科学家参加了成果总结和学术交流会议。
为了未来能够开发利用陆地冻土天然气水合物,加拿大地调局于2007~2008年,又组织有关国家在Mallik进行了代号Mallik 2007及Mallik 2008的开采试验研究。
2007年共进行了17 h的开采试验,2008年又连续进行了6天的开采试验,都采用了降压开采方法。
开采试验的层段为1093 ~1105 m。
在2008年的6天连续开采试验中,平均每天的采气量为2000 m³。
从2004~2008年,加拿大、美国及日本等国家一直在对Mallik冻土水合物进行开采试验及环境等方面的研究,并曾相继发布儿十份有关研究进展报告。
日本是进行水合物调查研究最积极的国家,从1998年开始,在日本经济贸易省的领导下,每年投入60亿日元,有20多个机构200多位科学家参与天然气水合物的调查研究,1999年日本利用美国Transocean Inc:公司管理的JOIDES Resolution深水钻井船首次在其南海海槽(Nankai Trough)实施海洋天然气水合物取样钻探施工,取得了一定的进展。
2004年1月18日一5月18日,日本在其南海槽再次租用美国Traneocean Inc:公司的JOIDES Resolu-tion深水钻井船,在水深2033~2772 m进行了世界上最大规模的海洋水合物取样钻探施工,完成了32口水合物钻探取样孔,对该海域水合物资源进行了全面调查评价,并进行了开采试验研究。
2006年,印度租用美国JOIDES Resolution深水钻井以及挪威Fugro公司的取样钻具完成了21口天然气水合物取心钻探井,并取出了天然气水合物岩心样品,在印度天然气水合物勘探方面取得了突破性进展。
迄今,ODP是世界上完成海洋天然气水合物钻探取样调查评价次数最多国际机构,曾先后完成了Leg124, Leg139,Leg141, Leg146, Leg164, Leg196,Leg204及DDP的Leg311等航次的天然气水合物钻探取样的调查评价工作。
另外,美国、挪威、欧盟等国家也在相关海域进行了天然气水合物钻探取样调查评价工作。
目前韩国正在进行海洋水合物调查取样钻探施工的准备工作,已于2011年进行钻探取样施工。
目前在天然气水合物钻探取样技术方面,在海域,除了具有满足深水钻探施工的钻井船外,在取样及取样工艺方面,要求取样钻具要尽可能地保持水合物的原始状态,因此,国内外一些专业机构在不断研发钻探取样过程中可以保持水合物原始状态的保温保压取样钻具(PTCS )。
在水合物发现与识别方面,在海洋,人们通过海底拟反射层(BSR)初步判定海底是否有可能存在天然气水合物,但在陆域永久冻土区,人们还没有一种找到一种较准确的确定水合物是否存在或水合物异常的方法。
最新得到的有关信息表明,美国、加拿大及日本原计划2015 ~2016年对其本土的天然气水合物进行商业开采,但目前由于资源量及开采技术还存在一些技术问题,所以商业开采的时问可能要向后推迟。
美国和加拿大可能要推迟到2025年左右。
目前在天然气水合物调查研究方面取得最终突破的技术环节之一是开发出能钻获并保持水合物样品原始状态的钻具及施工技术。
多年来国外许多机构相继开展天然气水合物钻探取样钻具的研究,除了日本与美国合作开发的保压保温取心系统(Pressure&Temperahzre Coring System-PTCS)钻具外,目前在天然气水合物保压取心钻具研究取得进展的还有ODP的ODP一PCS及深海钻探计划的DSDP -PC B保压取心钻具、美国Christen sen公司的PCB保压取心钻具、美国PCBB1保压取心钻具、ESSO -PC B保压取心钻具、挪威Fugro公司的FPC保压取心钻具、欧盟的HRC保压取心钻具等。
目前上述保压取心钻具有的看到实际应用情况的报道,有的没有实际应用情况的报道,但从实际应用的效果看,都不十分理想。
经过一些国家和国际机构的不断努力,迄今在地球上层先后发现了130多处天然气水合物成矿点为人类不断探索和开发利用新型接替能源提供新的希望。
全球有可能存在天然气水合物及已经钻取水合物样品的分布图如图1所示。
图1全球可能有水合物存在及已经钻取水合物样品的分布图2中国海域天然气水合物勘探研究新进展2.1中国开展天然气水合物勘探研究的历程中国开展水合物勘探研究只有17年的时间。
在中国天然气水合物勘探研究的历程中,下列事件表1中国天然气水合物资源量预测表具有代表性。
(1) 1990年,中国科学院开展了合成甲烷水合物实验,取得成功。
(2) 1997年,中国地质科学院吴必豪等人完成了“西太平洋气体水合物找矿前景与方法的调研”课题,认为我国东海和南海,具备天然气水合物的成藏条件和找矿前景。
(3) 1998年,中国与美国国家科学基金会签署谅解备忘录,正式以六分之一成员国身份加入大洋钻探计划。
(4) 1999年春,以中国科学家为主的ODP 184航次在南海实施钻探,岩心分析显示有天然气水合物存在的氯异常。
1999年10月,广州海洋地质调查局首次在南海开展天然气水合物前期调查,在3条共130 km的地震剖面上识别出BSR。