地面分解法开采海底天然气水合物

在海底和永久冻土地带天然气水合物的储量巨大，很多国家加大了对海底天然气水合物的勘探和研究力度。由于受物理化学特性的影响，天然气水合物在压力、温度改变的情况下会发生分解，海底天然气水合物的开采难度大。热溶法、抑制剂刺激法等理论方法都不适合于海底表层天然气水合物的开采。介绍了地面分解法这一天然气水合物开采的新方法，该方法利用海底采矿技术，将水合物通过管道输送到海上平台，加以分解利用。该方法在理论上克服了海底天然气水合物在海底分解时吸收热量使周围环境温度降低而无法继续进行的困难，也克服了不能用传统的减压法开采等缺点，具有简单、经济适用，能长期工作等特点。但在实际生产中，需要对工作参数的合理确定、沉渣排放对海洋环境的影响等问题进行深入研究。     

钻井过程中甲烷水合物的分解特性研究

很多国家都加大了对海底天然气水合物的勘探和研究的力度。对于海底天然气水合物的勘探除了进行BSR物理探测以外，最直接的证据就是进行海底钻探取样。但是在海洋钻探过程中，海底水合物的分解容易引起钻探事故，其勘探和开采难度大，成为科学研究的难点。为此，人工合成了甲烷水合物，并应用微型钻井系统模拟海底天然气水合物钻井过程，研究了在钻井过程中水合物的分解特性。在微型钻井过程中，对几种不同性质的钻井液对水合物分解特性的影响进行了对比分析，研究结果对海底天然气水合物钻探取样具有重要的参考价值。     

甲烷水合物藏降压+注入开采技术分析研究

针对阿拉斯加北坡CO2/CH4交换技术开发天然气水合物藏,以及日本东海岸外的南开槽东部地区施工世界上第一个海底甲烷水合物降压法的生产试验表明:仅以一种方法实现天然气水合物的商业化开采难度非常大,甚至可以说不现实。对于天然气水合物开采要针对储层的特点,采取工程及生产都具有可操作性的实际方案。本文提出的降压+注入法组合一体化循环开采技术为开采天然气水合物提供了新的可行的思路。     

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天然气水合物在能源勘探、海底灾害分析、全球气候变暖研究以及油气工业、天然气储运和分离技术发展等方面都具有重要的应用前景，被认为是21世纪潜力巨大的、化石燃料的重要替代资源，日益引起世界各国研究者的高度重视。文章在参考国内外相关文献的基础上，简述了天然气水合物组成、结构和性质；阐述了天然气水合物在能源利用、环境保护与防治等方面的重要意义，以及其在相平衡研究方面的最新进展；重点介绍了在含表面活性剂体系中有关天然气水合物生成促进与抑制作用研究方面的进展，并对未来的研究方向做出了展望。     

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天然气水合物作为一种新的烃类资源在人类未来能源中具有极大的潜力，由于天然气水合物大多储藏在水深300 m以下的海底沉积物及冻土地带中，因此研究的重要内容之一就是利用地震准确地识别和预测其分布与资源量。地震识别的特征有似海底反射（BSR）标志特征、BSR强反射界面之上的高速异常带、BSR附近存在的弱振幅或振幅空白带、AVO的正负异常和BSR的极性反转。文章在综合分析的基础上，指出了天然气水合物研究中存在的主要问题，并论述了该项研究在地震资料的特殊处理技术研究、海底地球化学探测技术、水合物高保真度取心技术、人工源海底电磁探查技术和遥感图像信息处理技术等方面的发展趋势。     

海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律研究进展

对国内外有关海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律方面的研究进行了详细调研,得到如下结论:天然气水合物的生成和分解条件在海底沉积物中与在井筒、管道中有明显不同,其主要原因是多孔介质中流体与孔隙壁面间的界面效应对海底沉积物中天然气水合物的形成条件会产生明显影响;在海底沉积物中天然气水合物生成和分解条件的数值模拟技术研究方面,研究者大都假设以天然气水合物作为盖层的成藏类型,借助常规油气藏数值模拟技术进行模拟研究;影响海底沉积物中天然气水合物生成和分解条件的因素很多,因此海底沉积物中天然气水合物生成和分解规律研究必须借助试验模拟、数值模拟和现场测试相结合的综合方式进行。该调研成果可为今后天然气水合物经济有效开采技术方案选择和进行天然气水合物危害控制等提供参考。     

海底天然气水合物开采的环境安全性探讨

在能源需求和环保要求的双重压力下,天然气的消费量大幅增长,对海底天然气水合物进行大规模开采是必然的。目前,海底天然气水合物的开采还处于初级阶段,没有找到公认的合适的开采方式,最主要的原因是担心开采天然气水合物会造成其瞬间大规模气化,引发环境灾难。从人们所担心的问题出发,通过分析天然气水合物的开采原理,调研天然气水合物的开采实践,指出开采天然气水合物的主要物理过程是气化,而气化需要吸收大量的热量,但地层传递热量的速度非常慢。为此,天然气水合物的开采速度非常低。天然气水合物在其开采过程中虽然不可避免的会对环境产生一定影响,但不会对环境造成灾难性影响。      

天然气水合物的能源潜力

北极大陆永久冻土区以及全球大陆边缘外侧海底大型天然气水合物聚集的发现，增强了人们对天然气水合物作为一种可能能源的兴趣。但在把天然气水合物视为一种切实可行而且成本可以负担的天然气供应源之前，人们必须解决一些重大的技术难题。北极天然气水合物研究的综合信息表明，永久冻土区天然气水合物的埋深可能在130～2000m之间。近海大陆边缘天然气水合物的存在主要是根据称作海底模拟反射层的异常地震发射层来推断的，这些反射层的分布深度在海底之下100～1100m之间。目前全球海洋和永久冻土区天然气水合物聚集的天然气资源量估计约有2万万亿m^3。在一些根本问题上，例如所圈定的天然气水合物聚集的天然气数量以及含水合物地层的天然气水合物含量，人们的观点很不一致。这说明我们对天然气水合物仍知之甚少。最近，日本、印度和美国等国家已经启动了雄心勃勃的国家项目，以进一步考察天然气水合物的资源潜力。这些项目可能有助于回答一些关键问题，例如天然气水合物储层的性质、开采系统的设计以及最为重要的开采成本和经济性。     

天然气水合物注蒸汽开采影响因素研究

天然气水合物的开采是目前各国需要攻克的难题,热激法是一种行之有效的开采方法。该文运用CFD方法对天然气水合物注蒸汽开采过程进行数值模拟,建立了基于有限体积法的天然气水合物分解热力学模型并进行求解,获得天然气水合物的温度场分布,对注蒸汽温度、注蒸汽速率和孔隙度等影响因素进行研究。分析结果表明:注蒸汽温度增加不会影响水合物高温区域但会增加水合物表面温度;注蒸汽速度增加,使得水合物分解加快,有利于水合物开采;孔隙度增大不会引起水合物高温区域变化但会增大气、水两相在多孔介质中的流动性,有利于水合物开采。研究结果对天然气水合物注蒸汽开采,指导天然气生产,具有积极的意义。     

液态CO2原位置换整形天然气水合物的形态研究

CO_2置换法在开采天然气(CH_4)水合物资源的同时,能将温室气体(CO_2)以稳定的水合物形式永久封存并保持海底地质结构的稳定。探究液态CO_2原位置换整形天然气水合物的过程形态,验证水合物的形态结构是否会破坏,对实际开采技术的研发具有关键意义。利用自行设计的可视化反应釜对液态CO_2置换整形天然气水合物进行实验观测研究。结果表明:①在置换过程中,原位CH_4水合物分解的同时生成CO_2水合物,并保持过程中水合物的整形结构稳定的第二类原位置换过程是可以实现的;②在实际工程应用中,采用液态CO_2在相应的相平衡压力条件下,对大规模的天然气水合物藏进行第二类原位置换,可望获得较高的水合物藏置换开采效率。实验结果为进一步研究液态CO_2置换天然气水合物开采工艺提供了直观的过程现象。     

超低浓度羟丙基胍胶压裂液体系的研制及在苏里格气田的应用

天然气水合物(NGH)储量巨大,是新世纪的一种重要能源,研究NGH的开发、运输储存和利用具有极其重要的意义。介绍了NGH技术现状概况、生产工艺、储存和运输方法,并对NGH与液化天然气(LNG)技术进行了对比分析,认为与其他天然气储运技术相比,天然气水合物是一种高效、经济和安全储运方式。并对其应用前景进行了展望。     

Hot-brine Injection for the Dissociation of Natural Gas Hydrates

A new one-dimensional experimental system for natural gas hydrate (NGH) exploitation is designed, which is used to study the formation and dissociation processes of NGH. NGH is formed in the sand-packing tube, and then hot-brine is injected into the tube to study the thermal dissociation characteristics. The injection parameters that influence gas production rate and energy efficiency are analyzed. The results show that the higher the injection temperature and injection rate are, the higher the gas production rate is. In addition, the most sensitive parameter, which influences the energy efficiency of thermal stimulation is the hot-brine temperature, followed by the hot-brine injection rate and injection time. This study provides an experimental basis for further study on NGH exploitation in the future.     

天然气水合物储运技术的研究和应用

对天然气水合物的研究是当今世界能源开发的热点。而将天然气水合物(NGH)技术应用到天然气非管道储运技术中来，也正在成为其中的焦点之一。本文介绍了世界上天然气水合物储运技术研究的概况、应用方向、特点，以及与其他天然气非管道储运技术的经济比较。     

海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验

天然气水合物是继页岩气、致密气、煤层气等之后潜力巨大的接替能源,国内外天然气水合物开采技术研究和试采工程以降压法为主,均借鉴常规油气开采工艺,由于试采时间短,回避了长期开采存在的环境安全、装备安全、生产安全以及工程地质等风险。为此,由西南石油大学、中国海洋石油集团有限公司、四川宏华石油设备有限公司等单位组成的联合项目组历经多年协同攻关,提出了海洋非成岩天然气水合物固态流化开采原理,发明了基于该原理的模拟实验方法和技术,研制和开发了具有完全自主知识产权的全球首个海洋天然气水合物固态流化开采大型物理模拟实验系统。基于上述实验系统,开展了与海洋非成岩天然气水合物固态流化开采相关的天然气水合物样品快速制备、高效破碎及管道输送等物理模拟实验,验证了海洋非成岩天然气水合物固态流化开采相关理论模型的准确性,揭示了海洋非成岩天然气水合物固态流化开采过程中关键参数的变化规律。该项研究成果为全球首次海洋天然气水合物固态流化试采的成功开展奠定了重要的基础。     

天然气水合物开采的全生命周期分析

介绍了天然气水合物(NGH)的成因和矿藏特点,运用生命周期评价(LCA)和生命周期成本分析(LCC)两大方法,分别对海洋NGH开采的环境效应和经济效益进行了系统分析,并与天然气(NG)开采进行对比。结果表明,NGH开采排放的酸性气体接近零,温室气体排放也比较少,全生命周期成本比NG开采低。降低开采和管道的泄漏可以使环境性能更好,开采技术的进步可以使经济可行性更高。NGH的合理开采利用可以获得巨大的经济效益且不会对环境造成危害,有助于解决目前的能源危机。     

海底天然气水合物地球化学方法勘探进展

除地球物理方法外,地球化学方法在天然气水合物的勘探和开发中也发挥着越来越重要的作用。综合国内外研究成果,指出识别天然气水合物的地球化学方法主要有气体浓度异常检测法、流体地球化学方法、稳定同位素化学法和酸解烃方法等。详细介绍了这些地球化学方法的机理和优缺点,期望对我国海底天然气水合物勘探和开发有所裨益。     

天然气水合物注热开采能量分析

天然气水合物储量巨大、清洁环保，作为一种潜在战略能源逐渐受到了重视。综述了天然气水合物开采方式并进行了分析，认为由于水合物以固体形式存在，原始状态下渗透率极低，压力传播范围十分有限，降压法开采面临一定的困难；考虑了加热法开采水合物过程中地层内的所有吸热因素，把水合物加热分解过程分为了三个阶段；计算了各部分吸收热量占注入热量的比例。结果表明：注热开采水合物的大部分能量被非水合物升温所消耗，因此提供足够的热源是水合物开发的关键。针对海底水合物开采所需要大量能量供给的状况提出了两种经济廉价的热源。     

天然气水合物取样装置的研究现状及进展

天然气水合物是一种潜在的巨大能源,发展天然气水合物勘探技术,准确确定天然气水合物的分布与蕴藏量,对我国天然气水合物产业的建立具有至关重要的作用。在调研国内外相关资料的基础上,介绍了目前国内外天然气水合物取样装置的研究现状,包括深海潜水观测取样装置、深海浅孔取样装置和深海深孔取样装置。并建议开展海洋钻井船的研制工作,可优先考虑将石油勘探钻井船改装成天然气水合物勘探钻井船;同时还要保证其取样位置的稳定性,可采取动平衡原理,通过涡轮旋转来抵消海流的作用。与深海深孔取样技术配套的海洋钻井船,可实现对深海的天然气水合物的钻探取样工作。     

天然气水合物降压开采实验研究

为了研究天然气水合物（NGH）降压开采基本规律,应用研制的NGH合成与开采实验系统,研究NGH降压开采的相平衡和基本生产规律.用图形法测定了4个NGH相平衡点,与已有文献数据吻合很好,说明了该实验装置和方法的可靠性.对于高孔高渗的多孔介质,相平衡数据与反应釜水溶液中相平衡数据一致,在进行NGH开采相平衡研究时,可以借用现有反应釜水溶液中NGH的数据和模型.在实验模型条件下,降压开采是比较好的NGH开采方法,产气速率较高且主要受压降速率控制.储集层压力控制和NGH自保护效应是实际NGH矿藏降压开采需要解决的关键问题.具有下伏游离气或同层伴生气的NGH矿藏,为克服以上两点不利提供了可能.另外,还可以考虑注热水、注化学剂等其他辅助强化开采措施.图5表2参15