专家为我省冻土区天然气水合物资源勘探开发建言献策

３６　内蒙古石油化工　２０１３年第１３期　

木里冻土区天然气水合物形成条件及特征　

张金华　，魏伟ｈ　，魏兴华　，王　培　

（１．中国石油勘探开发研究院廊坊分院；２．中国石油非常规油气重点实验室，河北廊坊０６５００７）　

摘　要：祁连山木里冻土区是第一个发现天然气水合物的中纬度高山冻土区，与国外发现的冻土区　

天然气水合物相比，祁连山木里冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层薄、重烃气体组分高等特征。气　

体碳氢同位素分析显示，区域内气体来源主ａ－以油型气为主，并在局部伴有煤型气。分析了木里冻土区　

天然气水合物形成的主要影响因素，冻土层特征和气体组分对冻土区天然气水合物形成的影响较大，富　

含重烃等气体组分更有利于该地区天然气水合物的成藏，而纯甲烷气体在该地区不易形成天然气水合　

物。天然气水合物储集层段主－９￣以粉砂岩、油页岩、泥岩和细砂岩为主，并且泥岩和油页岩占９ｏ％以上，　

岩石裂缝较发育，以裂隙型天然气水合物为主要赋存类型。初步认为木里冻土区天然气水合物为下部热　

解气在断层等构造通道作用下运移而形成的一种重烃气体组分热解气一低温冷冻一地层型为主的动态　

成藏。　

关键词：天然气水合物；油型气；重烃气体组９－；木里冻土区；裂隙型；动态成藏　中图／ｄ＂类号：Ｐ６ｌ８．１３０．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７９８１（２０１３）１３一Ｏ０３６一Ｏ４　

冻土区能否形成天然气水合物受温度、压力、气　

体组分、孔隙水盐度和沉积物物性等因素控制［１］。目　

前世界上多年冻土区发现的天然气水合物主要集中　

在俄罗斯东西伯利亚、西西伯利亚、美国的阿拉斯　

加、加拿大的麦肯齐三角洲和我国祁连山木里等地　

区Ｉ　，前几个地区位于极地冻土区，其多年冻土厚度　

大，最大厚度超过７００ｍ¨３］，而中低纬度的木里地区　

多年冻土厚度相对较小，最大厚度在９０ｍ左右。与　

加拿大麦肯齐三角洲等极地多年冻土区相比，祁连　

山木里等中低纬度多年冻土区除了冻土厚度较小　

３６　探矿工程　２００２年第４期　

天然气水合物钻探中钻井液的使用　邱存家，陈礼仪，朱宗培　（成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都６１００５９）　摘要：在参阅大量天然气水合物钻探方面的技术文献资料的基础上，对天然气水合物钻探中钻井液的使用作了　归纳和总结，目的在于借鉴他人成功和失败的经验教训，为我国今后开展这方面的研究工作做一些技术信息方面　的铺垫；还结合国内钻井液研究现状，提出了我国对天然气水合物钻探钻井液研究的几点建议。　关键词：天然气水合物；钻探；钻井液　中图分类号：ＴＥ２５４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—３７４６（２００２）０４—００３６—０２　固体的天然气水合物只能存在于较低的温度（０～１０　℃）和较高的压力（１０　ＭＰａ以上）条件下。在开采过程中由　于赋存特性的变化，天然气水合物的分子构造发生变化，会　从固体变成气体。因此，天然气水合物钻探不同于一般海洋　油气钻探，其中很大的难点在于钻探过程中产层温度压力的　改变使天然气水合物处于不稳定状态而导致天然气水合物　发生分解　众所周知，钻探工作离不开钻井液，对于天然气　水合物这种特殊矿藏的钻探，设计合适的钻井液显得尤为重　要　１　天然气水合物勘探的主要手段和方法　目前．国外对于天然气水合物层的勘探，根据永冻土及　水合物的物性和勘探经验，主要有２种方法，即分解抑制法　和分解容许法。　分解抑制法主要是通过泥浆的冷却，防止天然气水合物　层温度上升，将相平衡状态维持在水合物的分解抑制状态。　在钻进永冻土层时，基本上都采用这种方法。　分解容许法的实质是使用低密度未冷却的泥浆，诱发水　合物的分解，但分解是被控制的。分解的气体通过钻机上的　回流器和大容量低压气体分理器被安全地处理。钻头进尺　受气体处理器的制约。在起下钻、电测井、下套管固井作业　时，为使天然气水合物停止溶解，须事先向井内注入重泥浆。　但这种方法与传统的压井方法相矛盾。易出现井涌、井喷，　会造成井壁失稳。因此，专家认为，采用分解抑制法比较妥　当，而本文主要介绍与分解抑制法相结合的天然气水合物钻　井液的研究和使用。　２天然气水合物钻探钻井液的使用　２．１钻井液的分类　与常规钻井液分类方法不同的是，天然气水合物钻探钻　井液的分类是根据对水合物的抑制程度来分的。由于不同　的钻井液具有不同的水合物抑制程度，美国把钻井液分成表　ｌ的类型。表ｌ的被测试液是依据它们水化抑制程度△　来　分类的，△　是添加抑制剂引起的水合物平衡温度的降低量。　表１　根据水化抑制程度对钻井液分类　序号　钻井液　

亿爹与生物互程２００７，Ｖ　０Ｉ＿２４　Ｎ０．１０　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　综述善论一　

天然气水合物的勘探、开采及环境效应研究进展　

梅平，刘华荣，陈武，惠小敏　

（长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州４３４０２３）　

摘　要：天然气水合物是２１世纪具有良好前景的重要潜在能源，基于其重大的资源前景和环境效应，得到了全球的　高度关注。对天然气水合物的性质及储量、勘探技术、开采技术以及环境效应进行了综述。　关键词：天然气水合物；性质；储量；勘探；开采；环境效应　中图分类号：ＴＱ　５１７．１　Ｐ　７４４．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—５４２５（２００７）１Ｏ一０００１—０４　

ｌ　天然气水合物的性质及储量　

天然气水合物（Ｇａｓ　ｈｙｄｒａｔｅ）又称“可燃冰”，是在　

一定条件下（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐　度、ｐＨ值等）由天然气和水作用生成的类冰的、非化　

学计量的笼形结晶化合物＿１］。在水合物中，水分子形　

成三维的鸟笼状网形结构，甲烷等烃类分子被捕集到　网状水分子之间形成气水合物。水分子（主体分子）之　

间的作用力为氢键，水分子和烃类分子之间的作用力　

为范德华力。形成水合物的分子有：ＣＨ　、Ｃ　Ｈ　、　

Ｃ　Ｈ　、ｃ　Ｈ　。等同系物及ＣＯ　、Ｎ。、Ｈ：Ｓ等，其主要成　

分是甲烷，甲烷体积分数超过９９　的天然气水合物通　常被称作甲烷水合物（Ｍｅｔｈａｎｅ　ｈｙｄｒａｔｅ）＿２］。固体水　

合物只能存在于一定的温度和压力条件下，一般要求　

温度低于０～１０℃、压力高于１０　ＭＰａ，一旦温度升高　或压力降低，甲烷气体就会逸出，固体水合物便趋于崩　

解。　天然气水合物的能量密度极高，据理论计算，１　ｍ。　

饱和天然气水合物可释放１６４　ｍ。甲烷气体，是其它非　

常规气源岩（诸如煤层气）能量密度的ｌ０倍、常规天然　气能量密度的２～５倍。天然气水合物燃烧后几乎不　

会产生有害污染物质，尤其是生成的致癌物质ＳＯ。要　比燃烧原油或煤低两个数量级，是一种优质高效的新　

第２３卷第４期　２０１１年８月　岩性油　气藏　ＬＩＴＨ０Ｌ０ＧＩＣ　ＲＥＳＥＲＶＯＩＲＳ　Ｖｏ１：２３　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１１　

文章编号：１６７３—８９２６（２０１１）０４—００２０—０５　

天然气水合物勘查技术及环境效应研究进展　

唐瑞玲　，一，孙忠军　，张富贵　

（１．成都理工大学核技术与自动化工程学院；２．中国地质科学院物化探研究所）　

摘要：天然气水合物是天然气和水在特定条件下形成的一种透明的冰状结晶体，是一种新型非常规能　

源，在我国具有广阔的勘探领域和良好的勘探前景。文中对天然气水合物勘探技术和环境效应进行了归　纳总结，勘探技术包括地震方法、地球化学方法、地球物理测井方法和其它方法（直接钻孔法、地形地貌识　

别标志法），环境效应包括引发海底滑塌、加剧温室效应及破坏海洋生态平衡等，并对天然气水合物勘探　及环境效应的研究现状作了综合评述。　关键词：天然气水合物；勘查技术：环境效应；研究进展　

中图分类号：ＴＥ１３２．２　文献标识码：Ａ　

０　引言　

进入２１世纪以来，油气资源的问题再次引起广　泛关注…。随着能源需求的日益扩大，作为新型非　

常规能源的天然气水合物，以其能量高、分布广、规　模大等特点为解决能源问题提供了一把钥匙　２＿。　天然气水合物（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ　Ｈｙｄｒａｔｅ）因其外观　

像冰且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”　。　它是近几十年来发现的一种新型的战略资源。是由　

气体分子（主要为甲烷）和水在低温（０～１０　ｏＣ）高压　（＞１．０１￣１０　Ｐａ）条件下形成的非化学计量的、笼形结　晶化合物Ｅ３　３。天然气水合物具有能量密度高、分布　

广、规模大、埋藏浅等特点，同时它的分解还会引起　重大的环境灾害，对其开发利用有着重要的资源和　环境意义。　

１　天然气水合物的勘查技术　

我国东海和南海广阔的海域有形成天然气水　

合物的地质、地理和地貌条件。具备良好的成矿环　境　４］，同时我国还是世界上多年冻土分布面积第三　大国，青藏高原多年冻土区活动带具备形成天然气　水合物的特殊地质条件［５］。我国已在南海和青藏高　原等地发现了许多地球物理和地球化学异常标志。　并在南海和祁连山冻土区钻出实物样品［６］．因此加　强天然气水合物的勘探研究，对我国有重大的经济　意义和战略意义。