冻土天然气水合物开采技术进展及海洋水合物开采技术方案研究

调查发现,陆域永久冻土层及海域都存在着天然气水合物资源。我国2007年和2008年先后在南海海域及祁连山木里地区发现水合物实物样品。中国地质调查局于2010年开始实施冻土水合物试采技术研究及现场开采试验,2017年将在我国南海海域实施海洋水合物试采,相关准备工作正在进行中。本文介绍了陆域水合物试采进展及海洋水合物试采技术方案的构思。     

海域天然气水合物试采研究现状及存在的问题

海域天然气水合物被认为具有巨大的资源潜能,为此一些国家都已投入到海域天然气水合物试采的研究工作中,而且最近几年对于海域天然气水合物的试采研究工作空前活跃。本文综合介绍了国内外海域天然气水合物试采工作的研究进展与成果,总结了目前国内外海域天然气水合物开采方式与方法存在的弊端,指出了其对海域天然气水合物开采的制约性,同时对实现海域天然气水合物商业化开采提出了一些看法。     

全球首次近海甲烷水合物试采——从选址到实施

日本作为最早建立国家级甲烷水合物研发计划的国家之一,对水合物的关注可追溯至20世纪80年代,并于2013年成功完成了全球首次近海甲烷水合物试采。基于对日本从首次近海甲烷水合物试采的选址到实施的整个过程的总结和分析,进一步明确了水合物从资源调查到现场试采,再到最终商业化开发利用将是一个长期的过程,要面临经济、环境和技术等多诸多方面的挑战。因此,针对中国的水合物研发工作,就加强政府支持力度、重视基础科学研究和技术研发、加快陆上和海上试采、调动企业积极性、关注环境和地质灾害风险、加强多方合作、促进国际交流和合作等方面提出了一些建议供参考。     

水平对接井钻井技术在天然气水合物试采中的应用

2016年,在祁连山冻土区完成了天然气水合物试采水平对接井钻井施工,针对不同井段分别制定了合理的钻进参数及泥浆配方,采用MWD技术及慧磁中靶导向系统,实现了小曲率半径下精准对接,将水平对接井钻井技术成功应用于水合物试采,取得了良好的效果。水合物试采对接井钻井施工不同于可溶性矿藏,其对接精准度要求更高,施工难度更大,主要介绍了水合物水平对接井钻井施工工艺的相关内容。     

天然气水合物试采对接井卡钻事故分析与处理

2016年,在青海木里盆地顺利完成了陆域天然气水合物试采工作,首次将对接井技术应用于天然气水合物试采,取得了显著的效果。钻井区域复杂地层给对接井钻井施工带来了极大的难度与风险,钻井过程中多次出现卡钻现象,本文主要介绍了天然气水合物试采对接井钻井过程中遇到的卡钻事故,并对主要卡钻原因进行了详细分析,给出了相应的解卡措施。     

天然气水合物成为我国第173个矿种

<正>11月16日,国土资源部在北京召开新闻发布会,宣布天然气水合物新矿种获得国务院批准,天然气水合物成为我国第173个矿种。天然气水合物是高效清洁的新型战略能源,国际社会高度关注其未来的开发利用前景,中国、美国、日本、加拿大等通过调查发现了大规模的天然气水合物矿藏,也进行了多次产气试验和试采。近年来,天然气水合物资源勘查与试采工作取得了     

海域天然气水合物试采重大成果及最新进展发布

<正>6月2日,国土资源部在北京举办南海神狐海域天然气水合物试采成功新闻发布会。中国地质调查局党组成员、副局长、天然气水合物试采协调领导小组副组长李金发介绍了试采最新进展、自主创新成果及有关情况。李金发介绍,至5月26日,试采井连续产气16d,平均日产超过1万m3。5月27日开始,按照施工方案开展温度、压力变化对储层、井底、井筒、气体流量等影响的科学测试研究工作。截至目前,已连续产气超过     

我国海域天然气水合物第二轮试采成功

正2020年3月18日,由自然资源部中国地质调查局组织实施的我国海域天然气水合物第二轮试采取得成功并超额完成目标任务。在水深1225m的南海神狐海域,我国一举攻克深海浅软地层水平井钻采核心技术,成为全球首个采用水平井钻采技术试采海域天然气水合物的国家。试采创造了"产气总量86.14万立方米,日均产气量2.87万立方米"两项新的世界纪录,攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术,实现了从"探索性试采"向"试验性试采"的重大跨越,在产业化进程中,取得了重大标志性成果。     

海域非成岩天然气水合物储层改造方法分析

天然气水合物是未来重要的战略开采资源,受到了世界各国的广泛关注,因此对海底天然气水合物进行大规模开采成为必然。目前,海底天然气水合物开采还处于试采阶段,到目前为止还未形成成熟的开采方式。本文从人们所担心的海域天然气水合物开采过程中因储层非成岩可能出现的海底水合物大规模气化、破坏海洋生态环境、产生海底地质灾害等问题出发,对海域天然气水合物开采的安全性进行了分析。同时调研了当前世界各国海域天然气水合物试采现状,指出了进行储层改造是海域天然气水合物未来进行大规模开采的必由之路。探讨分析了采用水力喷射微小井眼技术边钻进水平井边喷射改进发泡水泥浆以进行储层改造的可行性,可为我国水合物商业化开采提供借鉴。     

日本南海海槽天然气水合物取样调查与成功试采

日本在实施天然气水合物研发计划(MH21)的第一阶段(2001—2008)及之后,作为合作伙伴,参加了加拿大Mallik和美国阿拉斯加陆域永冻层的水合物试采工程项目,并在本国南海海槽分别于2000年和2004年实施了水合物探井施工和多井钻探取样调查。从MH21第二阶段(2009—2015)开始,日本加强了对南海海槽东部的钻探、取样调查,运用新研发的CDEX hybrid PCS系统采取保压岩心;运用PCCT压力岩心测试鉴定仪器,对含水合物沉积地层的岩样作精密测试分析;提出水合物开采环境效应评估(EIA)研究战略,运用综合方法认真实施EIA调查,以及对海域水合物生产环境监测系统,包括海底甲烷泄漏监测仪(MLMS)、海底变形测量仪(SDMS)等予以布署。2013年3月12—18日,日本在南海海槽东部深水水合物储层实施了第一次天然气水合物的试采。六日内累积生产气量约120000 m~3,平均日产气量20000 m~3。这是世界上第一次海域天然气水合物成功的试采工程,是国际天然气水合物开发史上的一座里程碑。但是,天然气水合物的商业化开采在国际上将是一个艰难、漫长的过程。     

我国南海海域天然气水合物试采圆满结束

<正>2017年7月29日,由国土资源部中国地质调查局组织实施的南海神狐海域天然气水合物试采工程全面完成了海上作业,这标志着我国首次海域天然气水合物试采圆满成功。据介绍,此次南海可燃冰试采工程作业区位于珠海市东南320千米的神狐海域。2017年3月28日第一口试开采井开钻,5月10日下午14时52分点火成功,从水深1266m海底以下203～277m的可燃冰矿藏开采出天然气。到5月18日上午10     

我国海域天然气水合物试采再传捷报——创造新的世界纪录,取得重大标志性成果

由自然资源部中国地质调查局组织实施的我国海域天然气水合物第二轮试采日前取得成功并超额完成目标任务。在水深1225米的南海神狐海域,试采创造了"产气总量86.14万立方米,日均产气量2.87万立方米"两项新的世界纪录,攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术,实现了从"探索性试采"向"试验性试采"的重大跨越,在产业化进程中,取得重大标志性成果。     

加拿大Mallik陆域永冻带天然气水合物成功试采回顾

1998年由加拿大地质调查局和日本国家石油公司领导,在加拿大麦肯齐三角洲永冻带实施的Mallik 2L-38水合物研究井的项目是成功的。但是,由于气候变暖和机械故障,水合物试采目标未能完成。加拿大地质调查局和日本国家石油公司与其它8个国际合作机构于2002年回到Mallik,钻进了3L-38和4L-38两口观测井,以及5L-38生产试验井。在5L-38井中采取了水合物岩心(采取率90%)并进行物探测井等研究,实施了2次短时生产试验——运用MDT的降压法与热注入法的试验。运用热冲洗液循环的热注入法获得了470 m~3的气体产量。此后,2007—2008年又重返于1998年钻成的2L-38井,对其进行加深、扩孔、下套管等,用于实施水合物试采。2007年,在此试验井内储层射孔井段安置潛水泵,抽水降低水位以减小储层压力,在12.5 h的降压试验期间产生830 m~3的气体。试验证明,即使在如此短的时间内,降压法也是有效的。2008年在2L-38井6.8 d(139 h)的长时间试采过程中,持续产气2000~4000 m~3/d,总共产量达13000 m~3。此次试采数据表明,降压法对于水合物生产是一种正确可取的方法。2008年加拿大Mallik天然气水物试采项目的成功,是世界水合物研究和开发史上的一座里程碑。     

我国首次海域可燃冰试采成功

正2017年5月18日,由国土资源部中国地质调查局组织实施的我国首次海域天然气水合物(可燃冰)试采在南海神狐海域实现连续8天稳定产气,试采取得圆满成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。截至5月17日,从水深1266m海底以下203~277m的可燃冰矿藏已累计开采出天然气12万立方米,最高产量达3.5万立方米/天,平均日产超过1.6万立方米,其中甲烷含量最高达     

美国能源部明确天然气水合物研发计划未来重点

正自然资源部中国地质调查局地学文献中心"国际地质调查动态跟踪与分析"二级项目日前搜集整理了美国能源部组织召开的水合物咨询委员会会议材料,总结提炼出美国能源部天然气水合物研发计划未来的重点方向。2019年4月24日,美国能源部组织召开了为期2天的水合物咨询委员会会议。会议议题主要包括阿拉斯加长期陆域水合物试采工程的进展、墨西哥湾水合物钻探取心航次的工作预案以及美国能源部水合物研发计划2020～2035年工作路线图的讨论。美国能源部负     

我国海域天然气水合物试采再传捷报

正由自然资源部中国地质调查局组织实施的我国海域天然气水合物第二轮试采日前取得成功并超额完成目标任务。在水深1 225 m的南海神狐海域,试采创造了"产气总量86. 14万m~3,日均产气量2. 87万m~3"两项新的世界记录,攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术,实现了从"探索性试采"向"试验性     

冻土区天然气水合物试采对接井冲洗液技术

2015年,在祁连山木里冻土区进行了天然气水合物试采对接井施工。根据木里地区的地层条件,针对孔壁易出现的水化、坍塌、掉块等现象,制定了冲洗液配方,通过合理调整处理剂的用量,达到良好的护壁及润滑效果。使用过程中对密度、粘度、含砂量、失水量等参数进行了监测,并对冲洗液性能作出及时调整。应用结果表明,该冲洗液配方具有良好的综合性能,能够满足冻土区天然气水合物试采井钻探施工要求。     

定向钻井技术引领聚焦深地深海探测 ——勘探技术所"十三五"科技创新回顾及"十四五"业务展望

全面总结了中国地质科学院勘探技术研究所"十三五"期间在定向钻井技术及仪器、深部钻探技术与装备、海洋钻探技术与装备等方面取得的重要成果,主要包括:创新突破定向水平井钻井及中靶技术,助力海域天然气水合物第二轮试采实现了从"探索性试采"向"试验性试采"的重大跨越;牵头实施完成"松科二井"重大科学钻探工程,实现了理论、技术、工...     

神狐海域天然气水合物智能拟合建模与开采研究

中国南海神狐海域水合物储层地质特征复杂,难以获取储层全部参数。本研究通过智能拟合手段,根据实际试采产气量拟合选择南海神狐海域作为目标区域,降压开采,结合垂直井网开采措施,提升开采效果,解决我国未来的能源紧缺问题。由于南海神狐海域水合物储层参数缺少数值模拟所需的精确值,通过历史拟合方法确定储层物性参数,并进行长期开采预测,为后续水合物开采实验做铺垫。     

美国阿拉斯加北坡永冻带天然气水合物研究和成功试采

阿拉斯加北坡(ANS)永冻带蕴藏着丰富的天然气水合物资源,该地区是美国天然气水合物研究开发的特定目标之一。自1970’年代起,美国先后研发的PCB和PCS天然气水合物保压取心器应用于DSDP、ODP、IODP和ANS。第一口旨在研究阿拉斯加天然气水合物的热冰1井于2004年初完成。该井虽然没有钻遇到水合物层位,但是许多新开发的技术,如北极钻井平台、移动式岩心实验室、智慧钻井等成功地获得了应用。艾尔伯特山1号研究井于2007年2月顺利地钻至914 m,全井取心率85%,并进行了测井和运用组合地层动态测量仪对井下压力测试,完成了全部预期研究目标。对"自然产生的"和由"油气钻采工业诱发的"与水合物相关的地质灾害进行了研究,后者主要分为3类,即穿越天然气水合物钻探、穿越天然气水合物深部油气开采及开采天然气水合物的生产。对天然气水合物,特别是运用CO_2-CH_4置换法开采水合物的理论和实验室的研究,在美国许多学术机构和大学有成效地进行了许多年。2012年5月,康菲公司与日本国家油气与金属公司(JOGMEC)以及美国能源部(DOE)合作,运用CO_2-CH_4置换法,圆满地完成了Ignik Sikumi#1井的天然气水合物试采。在38天返排期间气体生产的30天内,累积生产甲烷气体约28317 m~3(100万scf)。该项试采工程结果表明,CO_2-CH_4置换法是天然气水合物开采重要而有效的方法之一,它可在较大程度上减少对环境的污染和破坏。