海洋天然气水合物开发产能及出砂研究

海洋天然气水合物多分布在深水非成岩储层,其开采过程中易出现泥砂运移（出砂）的情况且难以避免,然而出砂条件下的水合物产能估算偏差较大。本文通过室内海洋水合物降压开采出砂实验数据和海洋水合物试采公开资料,首次推导了出砂条件下现场尺度海洋水合物储层产能情况：在相当于1 200 m水深覆压、30.5 m厚的水合物细砂储层和7寸垂直井不防砂的情况下,得到最大产气速率4.63 ~ 14.1 m³/s,折合40.01×10⁴ ~ 121.84×10⁴ m³/d,综合出砂率0.16% ~ 10.74%;泥质储层在不防砂垂直井和水平井单个半径12 mm射孔下,其最大产气速率达到79.95×10⁴ m³/d和170 m³/d,但其综合出砂率是灾难性的。由于时空限制,产气速率、综合产能和出砂率还有很大提升空间,在平衡综合出砂率（控砂精度）和产气效率（产能）的情况下,有望达到产业化规模。本研究为合理估算出砂条件下的海洋天然气水合物产能提供支撑。     

BSR与CSEM识别天然气水合物的优缺点对比

天然气水合物是一种分布广泛的新型清洁能源,是目前能源勘探界的研究热点之一。提升天然气水合物勘探技术以探测天然气水合物分布和进行资源量估算,对我国天然气水合物的开采和利用至关重要。本文对比总结了似海底反射（BSR）和海洋可控源电磁法（CSEM）识别天然气水合物的优势与局限性。结果表明,BSR是目前识别海洋天然气水合物的一种常用且重要的方法,但BSR与天然气水合物的存在并非一一对应,难以准确估算天然气水合物饱和度和资源量。海洋CSEM能相对准确地识别天然气水合物,并可通过获取储层电阻率估算天然气水合物饱和度和储量。两者的结合将有效提高天然气水合物的钻探成功率、降低勘探风险和节约勘探成本。     

末次冰期以来珠江口盆地深水区天然气水合物稳定带演化

珠江口盆地深水区具备优良的天然气水合物成藏条件,是南海重要的天然气水合物资源勘探区。利用CSMHYD软件模拟预测了天然气水合物相平衡条件下,现今珠江口盆地的天然气水合物稳定带厚度分布和末次冰期以来水合物稳定带厚度的演化特征,同时讨论了晚更新世冰期以来海平面、底水温度对该区天然气水合物稳定带变化的影响,以及水合物分解对环境的影响。结果表明：（1）水深超过600 m的海域具备形成天然气水合物的温压条件;水合物稳定带平均厚度245 m,其中南部稳定带的最大厚度超过330 m,是有利的水合物勘探区;（2）中层水团温度上升很可能是新仙女木末期珠江口盆地深水区天然气水合物分解的主要诱发因素;（3）B/A暖期到YD冷期结束时水合物稳定带面积减少约0.65×10⁴ km²,分解释放的甲烷量约0.38×10¹³ m³,折算成总碳量约为1.9 Gt。     

西沙海槽晚更新世冰期以来原地微生物成因水合物储库的变化

利用基于热力学理论的CSMHYD程序,计算现今及晚更新世冰期琼东南盆地西沙海槽天然气水合物的稳定带厚度及资源量,讨论晚更新世冰期以来海平面、底水温度和沉积速率变化对西沙海槽天然气水合物储库变化的影响。结果表明：①研究区水深超过600 m的海域具备天然气水合物赋存的温压条件。天然气水合物稳定带最大厚度约300 m,位于研究区的中东部和东南部。②晚更新世冰期以来,底水温度的升高抵消了海平面上升对天然气水合物稳定性的影响。研究区冰期和间冰期旋回中沉积速率发生显著变化,沉积速率大的区域,原地微生物成因天然气水合物的浓度也相应较大;导致冰期-间冰期旋回过程中原地微生物成因水合物储库变化的关键因素是甲烷供给及沉积速率,而不是温压条件的变化。③西沙海槽天然气水合物现今的储库比晚更新世冰期的减少了0.78 × 10¹² m³的甲烷气。     

多孔介质中甲烷水合物的微观分布对电阻率的影响

电阻率测井技术是天然气水合物储层资源量估算的重要手段,明确储层电阻率与水合物在沉积物孔隙中微观分布的关系对准确估算水合物饱和度有重要意义。使用自主研发的天然气水合物计算机断层扫描（CT）技术-电阻率测量装置,开展多孔介质中甲烷水合物生成实验,同时进行CT观测与电阻率测试,得到了反应过程中扫描图像和电阻率数据,讨论了孔隙中水合物在不同微观分布模式下电阻率与水合物饱和度的关系。结果表明：水合物饱和度低于10.50%时,水合物以接触分布模式为主,与水合物对孔隙的填充效应相比,排盐效应更加显著,电阻率随水合物饱和度增大略有下降;水合物饱和度为10.50% ~ 22.34%时,水合物为悬浮与接触共存分布模式,悬浮分布模式下的水合物对孔隙水连通截面的阻塞作用较大,电阻率随水合物饱和度的增大急剧升高;水合物饱和度为22.34% ~ 27.50%时,水合物仍然为悬浮与接触共存分布模式,在大部分孔隙已被堵塞的情况下水合物的填充作用对电阻率影响较小,电阻率随水合物饱和度增大而升高的趋势逐渐变缓。可见,电阻率响应特性在不同的水合物饱和度范围下明显不同,与水合物的微观分布有关。     

日本天然气水合物开发计划

<正>2000年6月,日本政府设立了"天然气水合物开发研究委员会",并制订了《日本天然气水合物开发计划》(简称《计划》)。2002年3月,"天然气水合物资源开发研究财团"成立,吸引民间企业和大学等团体的研究人员参加天然气水合物勘探开发等综合研究。《计划》以推进天然气水合物的钻探和生产回收技术的研究为目的 ,2001~2018年将致力于实现6个目标。《计划》分为3个阶段:2001~2008年,探明日本周边海域的天然气水合物赋存状况和分布特征,预测可能海域的天然气     

南海北部神狐海域天然气水合物气源混合类型及定量表征

我国南海具有丰富的天然气水合物资源,水合物远景资源量约650亿t油当量。“天然气水合物含油气系统”研究是一项十分重要的基础性工作,其中气源是天然气水合物含油气系统最基础的要素之一。已有的研究表明南海北部天然气水合物的气源主要为生物气、混源气（生物气和热成因气）,但是混合类型、混合比例尚不明确。本文在气源岩分析基础上,以该南海北部典型生物气和热成因气为端元气,明确了气体混合类型为异源岩混合,并定量计算混合气中端元气的比例,结果显示热成因气贡献比例最高可达68%。研究结果可以为水合物资源量计算提供参考。     

水合物导热系数和热扩散率实验研究

基于Hot Disk热常数分析系统的单面测试功能,建立了一套新的天然气水合物热物性测试系统,并实验研究了I型水合物（甲烷）、H型水合物（甲烷和甲基环己烷）的导热系数和H型水合物的热扩散率。结果显示甲烷水合物样品导热系数随温度的变化非常小,平均导热系数约为0.53 W/(m•K)。结合文献报道和实验分析发现零孔隙率甲烷水合物的导热系数大约为0.7 W/(m•K),水合物样品在压缩过程中虽然减少了孔隙,但是却引起晶体破碎,导致导热系数与理想值差距较大。水合物的导热系数与水合物的类型及客体分子有关,大体顺序为I型 > II型 > H型 > 半笼型水合物。甲烷−甲基环己烷生成的H型水合物热扩散率为0.205 ~ 0.26 mm2/s,和其他类型的水合物相当;水合物的热扩散率大约为水的两倍,而导热系数和水相近。     

天然气水合物沉积物颗粒影响实验CSCD

通过利用SHW-Ⅲ型水合物岩样声电力学测试装置,以石英砂和棕刚玉作为赋存介质,开展了60%、80%孔隙饱和度下不同颗粒对天然气水合物沉积物基础物性(声波波速、动态力学参数、胶结强度)影响的实验研究。得到纵波波速范围3542.6~4383.7 m/s,横波波速范围2163.9~2572.1 m/s,动态力学参数杨氏模量范围21.995~40.731 GPa,泊松比范围0.156~0.237等实验数据。当前实验条件下研究结果表明:不同颗粒类型、不同颗粒粒径作为天然气水合物沉积物骨架,最终形成的水合物沉积物电阻值相差不大;同一种颗粒粒径下的沉积物孔隙饱和度越高,声波传播速度越快,而相同类型的沉积物声波传播速度随其颗粒粒径的减小而增加;得到适用于60%、80%孔隙饱和度下一定颗粒粒径范围(0.42~1.8 mm)的以石英砂作为赋存介质时合成的天然气水合物沉积物声波波速拟合公式。通过压缩实验发现:天然气水合物沉积物的抗胶结程度随着沉积物颗粒粒径的减小而增强,随着孔隙饱和度的减小而下降。     

天然气水合物开采技术研究进展

天然气水合物以其储量大、能量密度大、分布广的特点被认为是一种非常具有潜力的替代能源。勘测数据表明迄今已至少在全球116个地区发现了天然气水合物。天然气水合物广泛存在于冻土区和海底沉积物中。但目前实现实际试开采的区域仅有四处,分别位于：美国的阿拉斯加北坡地区、俄罗斯的西伯利亚玛索亚哈气田、加拿大西北部的麦肯齐三角洲及日本的南海海槽。目前主要的开采技术研究主要集中于实验室模拟阶段。美国、德国、日本、中国分别建立了自己的水合物模拟开采实验装置并且进行了相关研究。提出了不同的水合物开采方案,并且对水合物开采过程中的关键技术问题进行了研究。     

自然界天然气水合物勘探开发概述

我国南海北部神狐区域海洋天然气水合物首次试采成功表明这种新型能源的巨大资源潜力,天然气水合物也越来越受到全社会关注,国家已将水合物开发列入中长期发展规划之中。本文首先介绍了当前自然界中水合物在全球的分布范围及资源量评估情况,接着分析了全球水合物勘探开发进展状态,然后从地震波反演、钻探取芯/测井以及室内实验室测试三个方面概述了野外水合物储层的勘探手段和赋存产状情况,最后根据不同水合物藏分类,阐述了相应的开采评估和技术方案,以及仍然面临的工艺难点和不确定性。借鉴水合物试验开采的经验,提出了我国水合物海陆并举、加快节奏的建议,可为水合物相关人员提供一定的参考。     

“CH4-CO2”置换法开采天然气水合物

天然气水合物作为一种储量巨大的清洁能源,其开采价值已引起越来越多的关注。当前天然气水合物开采技术仍不足以商业化应用,还需进一步的实验研究进行理论支撑。二氧化碳置换开采天然气水合物被认为是能同时实现天然气水合物开采与二氧化碳减排、封存的双赢技术,近年来得到了较广泛的研究。置换过程中,混合天然气水合物的热力学和结构性质是预测含水合物沉积物中的热流和水合物解离所需的热量以及评估水合物储层的CO₂储存能力的关键因素。本综述在调研国内外天然气水合物开采技术研究现状的基础上,围绕CO₂置换开采天然气水合物的热力学特性、微观机理与置换效率等,总结了各研究取得的成果,针对置换研究中存在的问题进行了分析,认为当前置换法开采天然气水合物最关键难点在于提高置换效率,而解决该问题的根本在于从热力学和动力学角度弄清楚置换反应的微观机理及控制性因素,明确置换机理,从而在未来的研究有的放矢。     

天然气水合物的研究及利用

介绍了水合物的形成和抑制机理，以及多种预测水合物形成条件的模型；分析了用水合物储存和运输天然气面临的问题，各种水合物促进剂的作用机理以及对水合物生成速度、储气密度的影响；叙述了开采、利用天然气水合物资源的研究进展和一种将水合物转化成液体燃料的方法。     

天然气水合物资源潜力及其开发前景

在人类探索新型能源的历程中,天然气水合物作为储量丰富、清洁的优质能源正在得到越来越多的关注。简要介绍了天然气水合物的基本性质,以及国内外发展研究状况,列举了我国在天然气水合物探索领域的最新成果,最后重点分析了其在我国的应用前景。     

低剂量抑制剂Inhibex501存在下的甲烷水合物相平衡研究

含动力学抑制剂的天然气水合物相平衡研究对新型低剂量抑制剂的开发具有指导作用。在283.6 ~ 290.9 K和7.51 MPa ~ 15.97 MPa的温压范围内研究了抑制剂Inhibex501及其溶剂2-乙二醇单丁醚对甲烷水合物相平衡条件的影响。实验结果显示，0.5wt%和2.0wt%浓度的Inhibex501对甲烷水合物形成的热力学条件具有促进作用，能使甲烷水合物形成移向更高的温度或者更低的压力，而2-乙二醇单丁醚在浓度0.2wt% ~ 1.0wt%范围几乎不改变甲烷水合物形成的热力学条件，N-乙烯基己内酰胺与N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物对水合物形成热力学条件的改变起主要作用。