天然气水合物勘探开发技术发展综述-.pdf

第3 2 卷 第1 期 l l oI L AND GAs F l EL D DEvEL oPMENT f 油 与 田 开 发f 6 7 天然气水合物勘探开发技术发展综述 李丽松 苗琦 1 ． 中国煤炭地质总局勘查总院，北京 1 0 0 0 3 9 2 ． 中国煤炭地质总局 ，北京1 0 0 0 3 8 摘 要为探索我国天然气水合物资源利用的发展策略和方向，回顾 了国际天然气水合物资 源利用技术发展的历史，并对麦索亚哈和阿拉斯加等 目前 已进行或正在进行的 5 个天然气水合物 开发 ／ 试采联合工业项 目进行 了详细介绍。在此基础上，结合我 国天然气水合物资源开发技术研 究现状，对今后的天然气水合物开发技术发展提 出了建议做好基础技术储备，一旦天然气水合 物开采技术取得突破，其开采具有经济价值，可迅速投入该领域；加入国际天然气水合物 J I P发 展项 目，以较小成本分享国际最新的研究成果。 关键词天然气水合物；勘探开发；趋势 D Oh l 0 ．3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 5 5 3 9 ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 1 8 0 前言 天然气水合物又称 “ 可燃冰”，是水和天然气在高 压低温环境条件下形成的冰态、笼形化合物 ⋯ ， 它是 自 然界 中天然气存在的一种特殊形式，主要分布在水深大 于 3 0 0 1T I 的海洋及陆地永久冻土带，其中海洋天然气水 合物资源是全球性的， 其资源量是陆地冻土带的 1 0 0倍 以上。天然气水合物的显著特点是分布广、储量大，1 i n 天然气水合物可释放出 1 6 4 m C H 和 0 ． 8 m H 0。据估 计 ，全球天然气水合物的资源总量换算成 C H 气体约为 1 ． 8 X 1 0 ～ 2． 1 X 1 0 I n 。 ，有机碳储量相当于全球 已探明 矿物燃料 煤炭、石油和天然气等 的 2 倍 。因此， 天然气水合物 ，特别是海洋天然气水合物被普遍认为将 是二十一世纪替代煤炭 、 石油和天然气的新型清洁能源， 其研究受到了世界各国高度重视。 1 国际天然气水合物勘探开发技术 1 ． 1研究历 程 水合物的研究历史最早可追朔到 1 8 1 0年，截止 目 前 ，其相关研究历程大致可分为三个主要阶段 第一阶段 1 8 1 0 1 9 3 4年 ，最初学者们对水合物 的研究源于学术兴趣，主要为确定何种物质能形成水合 物及其所需温度和压力条件等 。 第二阶段 1 9 3 4 1 9 6 5年 ，水合物研究快速发展， 1 9 3 4年 H a m m e r s c h mi d t _ 4 用实验确认 了堵塞天然气管 道的固体物质是天然气与水形成的水合物。当时正值美 国油气工业高速发展时期 ，为了在管道输送和加工过程 中抑制水合物生成，一些研究机构相继开始对水合物进 行深入研究 ， 从而使得水合物的研究逐渐走向实际应用。 第三阶段 1 9 6 5 一，1 9 6 5年 Ma k o g o n 5 等苏联研 究人员在西伯利亚永冻土层中发现了天然气水合物，此 后在全球其它许多地方又陆续发现了天然气水合物存在 的证据。据估计 ，以天然气水合物形式存在于地层中的 C H 贮藏量至少相当于已探明的矿物燃料总储存量的 2 倍。在传统石油能源 日益枯竭之际，这对全世界而言无 疑是一个巨大喜讯。天然气水合物在能源开发利用方面 展现出的广阔前景引起了许多国家的高度重视 ，吸引着 世界各国在勘探 、试采、配套技术 、环境影响等方面不 断深入研究 ， 特别是进入二十一世纪以来， 美国、 加拿大、 德国、挪威以及我国周边的日本 、印度 、韩国、越南等 国家都制定了天然气水合物长期研究计划，一陆三海的 格局初步形成。 国际天然气水合物资源的勘探和开发技术发展状况 收稿 日期 2 0 1 3 1 1 - 0 6 作者简介李丽松 1 9 8 1 一，女，河北唐山人 ，经济师，硕士，主要从事煤炭地质方面工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 8 l l2 0 14 年 2 月 a 初步取样调查阶段 1 9 6 8 1 9 8 0 年 。1 9 6 8 年， 以美 国为首的深海钻探计划 D S D P开始实施，主要 目的是开展天然气水合物资源普查。随后，世界上许多 国家都将天然气水合物列入国家重点发展战略，并从能 源储备战略角度考虑，作为政府行为，投入巨大的人力 和物力资源进行，相继开展本国专属经济区和国际海底 区域内的水合物资源调查、评价和进行有关天然气水合 物的基 础研究 。 b大规模钻探 阶段 1 9 8 0 1 9 9 0年 。1 9 8 5 年 ， 作为 D S D P计划的延续，一个规模更大、多 国合作 的 大洋钻探计划 O D P 正式实施。至 2 0世纪 9 0年代中 期，以 D S D P和 O D P两大计划为标志，美国、俄罗斯、 荷兰、德国、加拿大、日本等诸多国家探测天然气水合 物的目标和范围已覆盖了世界上几乎所有大洋陆缘的重 要潜在远景地区以及高纬度极地永久冻土地带。其中有 2 3 个站位通过钻孔直接找到了天然气水合物存在的证 据，其它地区则是通过收集地震数据进行预测。在这一 时期，天然气水合物研究和普查勘探被推向一个崭新阶 段，天然气水合物资源开发及其商业化成为重要研究 目 标。 1 9 9 3 年 ，第一届天然气水合物国际会议召开 ，拉 开了一个水合物发展的契机， 随后该会每 3 年召开 1 次， 2 0 1 4年的会议将在北京召开。 e 取样 阶段 2 0 0 0 一 。自2 0 0 0年开始，天然气 水合物资源的研究进入了大规模发展阶段。这一时期， 众多国家进行了天然气水合物钻探并取得了样品。1 9 9 8 年加拿大 Ma l l i k 地区成功取样，2 0 0 6 年印度获取岩心， 2 0 0 7 年中国获取海域岩心， 2 0 0 8 年韩国获取海域岩心， 2 0 0 9 年中国获取冻土岩心， 2 0 1 1 年 日本成功钻探取样， 2 0 1 2 年 日本开始进行海域试采准备。 1 ． 2 部分 国家发展规 划 随着深海钻探计划 、大洋钻探计划的进行和水合物 岩心、样品的取得，许多国家都将天然气水合物列入国 家重点发展战略，制定 了国家级的水合物研究计划，一 个深入展开的天然气水合物研究热潮正在全球掀起。 1 ． 2 ． 1美 国研究计划及进展 2 0世纪 9 0 年代 ，美国地质调查局和能源部开展了 全美天然气水合物研究计划。2 0 0 0年美 国参议院通过 了天然气水合物研究与开发法案 S ． 3 3 0法案 ，围绕天 然气水合物的资源特征、开发、全球碳循环、安全及海 底稳定性 4个主题，制定 了长达 1 0年 2 0 0 1 2 0 1 0年 的详细计划。 2 0 0 5 年 ， 美国对上述计划进行了重新审定 ， 决定大幅度增加天然气水合物调查研究和开发的资金投 入 ，此后 ，美国进行了多次取样和试采试验。目前 ，受 到页岩气迅速发展的影响，美国放慢了天然气水合物研 究的脚步 。 1 _ 2 _2 加拿大研究计划及进展 加拿大政府非常重视对其海洋天然气水合物和北极 加拿大地区冻土区天然气水合物的研究。1 9 7 2 年，加拿 大帝 国石 油公 司在 M a l l i k地区钻 M a l l i k L 一 3 8 井 时 ， 就 注 意到了天然气水合物的存在。1 9 9 8 年 ，加拿大与日本合 作， 在西北 M a c k e n z i e 三角洲进行了水合物钻探和取样。 随后在 2 0 0 2 年和 2 0 0 8 年又 2 次在该地区进行了试采， 这一时期 ，加拿大的水合物研究处于一个蓬勃发展的快 速阶段。目前，受美国页岩气快速发展的影响，加上 自 身油气资源丰富，加拿大水合物发展计划有所搁置。 1 ． 2 ． 3欧洲等国研究计划及进展 2 0 0 0 年， 德国正式推出长达 1 5 年的 地球工程学一 地球系统 从过程认识到地球管理大型研究计划，并 于 2 0 0 0 2 0 0 3年完成了该计划下的 “ 地质系统中的天然 气水合物”项 目。2 0 0 4 2 0 0 7年，德 国设立了 “ 地质一 生物系统中的甲烷”项 目，下设黑海和墨西哥湾海底甲 烷喷溢研究、天然气水合物特征研究、天然气水合物中 微生物的循环和代谢作用研究、海洋含天然气水合物沉 积物中甲烷通量的控制因素及其气候效应研究等项 目。 1 _ 2 _4 俄罗斯研 究计划及进展 俄罗斯很早就开始涉足天然气水合物研究。早在 2 0 世纪 3 0年代 ，为了预防和疏通西伯利亚油气管道的 水合物堵塞，保障油气管道畅通 ，苏联科学家开始对水 合物的结构和形成条件进行研究 。2 0 世纪 7 0 、8 0年代 ， 苏联在其周围海域和内陆海中开展了大量的天然气水合 物调查与研究工作。但二十世纪末和二十一世纪初，当 全球掀起新一轮水合物研究热潮时，由于 自身经济发展 缓慢，加上本土拥有相对丰富的常规油气资源，俄罗斯 仅在巴伦支海和鄂霍茨克海等海域进行了少量的天然气 水合物调查与研究。 值得一提的是，苏联的麦索亚哈气田被公认为是对 天然气水合物进行开采的最早实例，为其后水合物的商 业开发积累了宝贵经验。 1 _ 2 ． 5 日本研究计划及进展 日本于 2 0 0 0 年开始“ 二十一世纪天然气水合物研 究开发计划 MH 2 1 ，2 0 0 1 2 0 1 6 年 ”，该计划历时 1 5 年， 分三阶段实施 ， 涵盖了天然气水合物藏勘探、开发、 环境影响、海上开采工程方案以及价值化研究等各个方 面。计划第一阶段 2 0 0 1 2 0 0 6年 确定天然气水合物 富集区，研究天然气水合物开发方案 、钻完井技术以及 开采模拟技术，评价天然气水合物开发对环境影响；第 二阶段 2 0 0 7 2 0 1 1 年 进行海上开发试验、技术和经 济评估 ；第三阶段 2 0 1 2 2 0 1 6年 进入商业开采。该 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 计划 目前正逐步实施 ， 但进度有所推迟 ，2 0 1 3年 1 月， 日本进行了海上天然气水合物试采。 1 _ 2 _ 6 韩国研究计划及进展 2 0 0 5 年韩 国政府启动了 “ 天然气水合物开发十年 计划”，制定了 “ 三步走”方针 ，采取了多部门联合 、 国内外合作 的技术思路 ，计划通过 1 0年时间，最终在 2 0 1 5年实现天然气水合物的商业性试采。 1 ． 2 ． 7 印度研究计划及进展 1 9 9 5年，印度地质调查局对其海域进行了有关天 然气水合物的地质、 地球化学和地震资料的初勘与复勘。 在此基础上，印度科学和工业委员会于 2 0 0 1 年启动了 国家天然气水合物研究开发 5年计划，对其周边海域的 天然气水合物进行前期调查研究。其后，印度政府又拟 定一项新的计划，共分为两个阶段 ，第一阶段旨在进行 一 项深度超过 6 0 0 II l 的深水勘探，第二阶段将钻 2口或 更多的勘探井。 1 _ 2 _ 8澳大利亚研究计划及进展 澳大利亚通过与法国合作， 利用地震反射勘探技术 ， 于 1 9 9 8年绘制 了 T a s m a n海 B S R的分布范围。在该海 域 ，水合物分布在水深 1 5 0 0 3 0 0 0 m处，水合物矿藏 厚 2 0 0 m左右 ，位于海底以下 4 0 0 ～ 6 0 0 n l ，证明该海域 天然气水合物资源量巨大。 1 ． 3代表性天然气水合物利用现场试验 随着水合物勘探成果的取得，一些较大型的水合 物现场试采试验逐步得以实施 ，特别是加拿大冻土带 Ma l l i k试采项 目、B P牵头的阿拉斯加热冰计划、雪佛 龙为首的墨西哥湾深水水合物试采项 目，这三个试验性 开采工业联合项 目吸引了诸多国家的研究机构参与 ，许 多新技术在这些项 目中得以呈现、验证和发展。 1 ． 3 ． 1苏联麦索亚哈工业开采 1 9 6 9 年 ，苏联在西伯利亚地区开发麦索亚哈气 田 时，无意中利用降压法和注剂法成功开采了世界上第 一 个天然气水合物藏。最后 的分析结果表 明，在 l 7 年 的生产过程中，从该天然气水合物藏 中共生产 出约 3 0 X 1 0 I n 。 天然气 ，占气田总产量的 3 6 ％。此后，从 2 0 世纪 7 0 年代开始 ，苏联紧跟美 国步伐 ，在其周围海域 和内陆海 中开展天然气水合物调查与研究工作。 1 ． 3 _ 2 加拿大 Ma l l i k 试 采 1 9 9 8 年 ，日本为了国内的水合物藏开采项 目立项 提供依据，资助加拿大在 Ma l l i k地区进行了 1 次水合物 藏钻探。钻井位为 2 L 一 3 8 ，钻井深度 1 1 5 0 1 1 3 ，发现水 合物分布在 8 9 7 ～ 1 1 1 0 IT I 间，以 3 个水合物藏带的形式 存在，总厚度约 1 1 0 i n 。 2 0 0 2 年 ，日本又联合加拿大 、美国、德 国和印度 第3 2 卷 第 1 期 I I O IL A N D G A S F IE L D D E V E L O P M E N T I 油 号 田 开 发 I 6 9 等国在 Ma l l i k地区进行了水合物试采，共钻 3口探井， 其 中 1口生产井，2口观察井 ，实验采用的是注热和 降压联合 的方法。在约 5 d的开采时间内，共产气 5 1 6 I r l ’ ，开采的水合物层厚度 1 3 r f l 。根据试采方案设计，2 口观察井位于生产井两边各 4 0 IT I 处，用于监测试采过 程中地层参数的变化，为水合物开采过程中地质灾害的 研究提供基础数据。 2 0 0 7 2 0 0 8 年 ， 日本联合加拿大再一 次在 Ma l l i k 地 区利用 降压法进行 了水合物试 开采。生产时间为 2 0 0 8年 3 月 1 0 1 6 E l ，为了实验研究 ，产气速率控制 在 2 0 0 0 ～ 4 0 0 0 m 。 ／ d的范 围内。 在约 6 d 的开采时间 内， 总产气量为 1 3 0 0 0 I n ，水合物藏的开采层厚度 1 2 m。 M a l l i k 项 目的成功实施证明了天然气水合物藏开发的可 实现性 ， 在天然气水合物开发利用史上具有里程碑意义。 1 ． 3 ． 3 美国阿拉 斯加试 采 为了确定阿拉斯 u J t , 坡水合物资源特征和资源量， 研究有效的水合物开采方法，使水合物能够真正成为替 代能源，从 2 0 0 1 年开始， 美国能源部和 B P石油公司在 阿拉斯加北坡进行了数年的水合物研究 。B P石油公 司将该研究分为三个阶段， 各阶段计划主要工作如下 第一阶段 2 0 0 3 2 0 0 4年 主要集 中于实验室开 采模 拟研究 。 第二阶段 2 0 0 5年 对 阿拉斯加北坡的水合物 资源量进行评估 ，并进行后期的野外试采计划工作。 第三 a阶段 2 0 0 6 2 0 0 8 年 获取进行试采需要 的数据，包括钻井 ，取样和样品分析等。 第三 b阶段 2 0 0 9 年 一 进行长期试采。 最终， B P 石油公司完成了该计划第三a 阶段的工作， 在阿拉斯加北坡的 Mi l n e P o i n t U n i t 进行了水合物钻井取 样，选定了4个长期水合物试采地点，但并没有进行第 三 b阶段计划的长期试采工作，而是将第三 b阶段的工 作转让给了康菲石油公司。 2 0 0 8年 1 0 月 1日一 2 0 1 3年 6月 3 0日，康 菲石油 公司接替 B P石油公司，在阿拉斯加北坡的普拉德霍湾 P r u d h o e B a y U n i t 进行了利用 c 0 气体置换开采甲烷 水合物和降压开采水合物的实验，实验 目的是评估水合 物生产方法的可行性以及了解其在现场应用中的意义。 在试采实验中， 注入的气体为 N 和 C O 的混合气体。 总的气体注入体积为 6 1 1 3 ． 6 4 m 3 ， 其中N 气 4 7 3 7 ．4 3 1T I ， C O 2 气体 1 3 7 6 ． 2 1 ／T ／ 。 在注气开采水合物试验中， 最终结 果显示，总注气量中，大约 7 0％的N 气被回收， C O 的 回收率约 4 0％， 在约 1 个月的试开采时间内，总共生产 获得的甲烷气体约 2 4 2 1 1 ．0 4 i n ，同时有 1 8 0 ． 7 0 m 水伴 随气体产出， 并有 1 0 ．6 5 m 的砂产生。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 o }N天AT然URA与LG A与S A石ND油O IL I 2 。 14 年 2 月 1 ． 3 ． 4 美国墨西哥弯联合工业项 目 2 0 0 3 年， 美国能源部联合美国地质调查局等部门， 在墨西哥湾黏土地带开展了第一期水合物联合工业发展 计划 G u l f o f M e x i c o G a s H y d r a t e J o i n t I n d u s t r y P r o i e c t j I P L e g I 。 该计划主要目的是为了取得在墨西哥湾钻井所需 的基础数据、 钻取水合物样品、 确定井的稳定性， 为进一 步的水合物藏试采工作打好基础 ， 同时分析水合物藏开 采存在的风险。 2 0 0 5 年， 该项目结束， 在为期 3 5 d 的海上 作业过程中， 共进行了 7 次钻井取样， 其中最深的井达到 海底泥土线 4 9 4 i n以下， 整个项目 基本达到了试验目的。 在此后的总结工作中， 研究者们根据试验结果为下一步 的勘探工作提出了指导性的意见。 2 0 0 9 年 5月 6日，G O M J I P L e g I I 计划正式启动， 这一次项 目的主要 目的是为了证明在墨西哥湾地区存在 高饱和度的水合物藏。在 3 个钻井位共钻 7口探井 ，钻 井结果表明至少在其中的 2 个钻井位发现了高饱和度的 水合物藏 ，钻取的样品中水合物的饱和度最低 5 0 ％，最 高 9 0 ％。这一发现证明了水合物作为未来石油接替能源 的可能，为水合物的发展提供了广阔的前景。此外 ，该 次钻井的结果与第一次钻井后的预测结果基本相吻合， 证实了第一次钻井后提出的水合物藏发展理论。 G O M J I P L e g I I 还试验了一些新的水合物勘探技术， 如钻井过程中的水合物沉积物三维图像现场演示技术 等。G O M J I P Leg I I 项 目总计在海上作业 2 1 d ，共花费 1 1 2 0万美元。目前，G O M J I P L e g I I I 正在实施。 1 ． 3 ． 5 日本爱知海试采 2 0 1 3 年 1 月，日本在爱知县沿岸海域开展了可燃冰 钻井和试采测试， 试采处水深约 1 0 0 0 m， 水合物水底埋 深约 3 0 0 i n ， 共钻井 4 口， 其中1 口钻井用作实际生产试验， 其余则监察生产前后周围环境及温度变化， 收集数据。 试采采用降低地层压力的方法，将混合着沙粒以固 体形态存在的可燃冰分解为 H 0和 C H 气体，并收集 C H 气体 ，整个海上试采共采集到 1 21 0 m 气体。 日本经济产业省早前于东部海域一带进行调查时发 现，该处海底蕴藏最少 1 ． 1 1 0 1 12 的水合物，约等于 日本 1 4 a的天然气消耗量。 福岛核事故后，日本再次肯定了水合物等替代能源 的重要性 。 1 ． 4 发展趋势 当前国际上天然气水合物开发技术研究趋势总体表 现 为 a 多个国际性、综合性天然气水合物试采研究计 划的实施，带动天然气水合物技术的重大突破。目前众 多国家都加入了 G O M J I P等项 目，在这些项 目中，各 国可用共同出资的方式进行水合物试采技术探索，分摊 前期研究成本，共同分享最新的水合物试采技术。 b 以天然气水合物勘探、 试采和商业开发为核心的 高技术交叉领域快速发展，找矿方法上呈现出多学科、 多方法的综合性调查研究。美国、加拿大、日本及印度等 国已初步圈定了邻近海域的天然气水合物分布范围， 广 泛开展了勘探技术、 经济评价、 环境效应等方面的研究。 C 天然气水合物勘探和监测向高分辨、 大尺度、实 时化、立体化发展，目前大型、可视开采模拟装置成为 物理模拟的主要手段，室内模拟、数值模拟与试采、工 业开发计划正在逐步实施。天然气水合物开采技术研究 呈多元化，在传统的加热、注剂、降压开采方法逐步深 入的同时， 开始探索 C O ， 置换、电磁加热等新开采方法。 d 与水合物相关的其它技术得以迅速发展。水合 物在油气储运、深水浅层沉积物中的分解可能导致的海 底滑坡、海上结构物不稳定 、环境影响等方面的研究逐 步引起重视。 2 国内天然气水合物勘探开发技术 国内对天然气水合物利用的研究起步较晚，1 9 9 0 年才由中国科学院兰州冰川冻土研究所与莫斯科大学合 作，进行天然气水合物人工合成实验并取得成功，此后 的近十年内，主要是对国外资料 、文献进行调研和跟踪 分析，有部分学者开始了基础理论研究和对我国天然气 水合物资源远景进行预测。 2 ． 1 成藏 机理研究进展 2 0 0 8年 9月，我国启动 9 7 3项 目 “ 南海天然气水 合物富集规律与开采基础研究”， 项 目为期 5 a ， 从气源 、 热力学条件和地质条件等角度分析了我国水合物成藏机 理 。目的是针对南海天然气水合物成藏规律进行详 尽研究 ，其研究成果最终汇集成了一本专集，获得了国 内外同行认同。 2 ． 2 勘探技术研究进展 1 9 9 9年 ，广州海洋地质调查局在南海北部陆坡区 开展了天然气水合物资源调查 ，总工作量为高分辨率 多道地震调查 4 4 7 0 k m， 海底浅表层地质取样 1 3 8 站位 ， 海底摄像 5 9站位 ，浅层剖面 2 1 0 0 k m，并取得 了丰硕 成果，发现了水合物存在的地质 、地球物理和地球化学 异常标志，初步证实我国海域存在天然气水合物。 2 0 0 2 年， 我国启动 1 1 8 专项 “ 天然气水含物资源调查 项目” 对水合物资源调查关键技术进行研究。 2 0 0 6 年 1 2 月， 国家启动8 6 3 计划“ 天然气水合物勘探开发关键技术研究” 重大专项， 项目为期 5 a ， 下设 7 个子课题， 包括了天然气 水合物的勘探、 成藏、 取心和开采等主要方面的内容。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 此研究分别在海上和陆上取得了真实的水合物样品， 成为我国的水合物资源勘探标志性的成果。2 0 0 7年 5 月， 国土资源部在南海神狐海槽成功钻探取样得到天然气水 合物岩心， 取样处水深 1 8 0 0 m， 水合物藏埋深 3 0 0 m， 水 合物藏的测量厚度分布在 1 8 ～ 3 4 m的范围内，测得的水 合物饱和度分布范围为 2 0 ％ ～ 4 5 ％，水合物分解气 9 9 ％ 为 C H 。最终在西沙海槽、东沙海域、神狐海域和琼东 南海域圈定 了数个有利的天然气水合物资源远景 区。 2 0 0 8 2 0 0 9年，中国地质调查局组织中国地质科学院矿 产资源研究所 、勘探技术研究所和青海煤炭地质 1 0 5勘 探队等单位 ，在祁连山木里地区开始施工 “ 祁连山冻土 区水合物科学钻探工程”并取得水合物样品。 2 。 3开采技术研究进展 随着勘探技术的发展， 我国水合物开采技术研究也 取得了飞速进步。中国石油大学 北京 建立的水合物成 藏实验装置体积近 2 0 0 L 5 0 0 X 1 2 0 0 m m ， 操作压力可 达 3 2 MP a ， 除温度、 压力等常规因素外， 也将供气方式 、 地温梯度、 流量、 扰动、 地质构造等因素纳入水合物成藏 考察范围， 同时可用声 、 电、 热联合探测水合物空间分布， 可模拟多种成藏模式及演化过程。 中科院广州能源研究所 建立的水合物开发研究装置有效体积 1 1 7 ． 8 L 5 0 0 x 6 0 0 m m ， 模拟开采储层压力达到 3 0 MP a ，温度范围为 一 1 5 1 9 0 o C ， 布置了4个可视窗口并配备高精度数码相机和 3 根光纤探针实现可视化， 1 4 4个温度和 6 个浓度分布探测 器， 用于测定水合物开采过程的动态变化特征。 软件方面，开发了天然气水合物藏开采模拟软件 ， 软件可用于降压、注热 、电磁加热、注剂和联合开采等 不同开采方法的模拟研究 ，适用于多孔介质和裂缝结构 等复杂地质条件，并可应用于井网部署的模拟，为天然 气水合物藏开采提供了手段。 在天然气水合物开采过程 中风险和防控技术方面， 部分研究者重点关注了海上开采过程中水合物无序分解 导致气体溶解、扩散 、上升和逸出海面时可能引起的海 水和大气变化，建立了相应的计算模型。同时，海上水 合物分解触发的地质滑塌对油气设施带来的破坏也是一 个重点研究对象。 我国天然气水合物资源利用技术研究虽取得了迅速 发展 ，但整体还是落后于发达国家，目前尚处于取样阶 段 ，还未开展现场试采试验。 3 天然气水合物资源利用展望及建议 自 然界存在的天然气水合物具有丰富的资源量。 但由 于该领域科学技术发展的有限性，目前， 人类对于这一资 源的认识和评估还处在于起步阶段， 利用价值还有待进 第 3 2 卷 第 1 期 l O I L A N D G A S F I E L D D E V E L OP ME N T I 油号田开发 一 步研究。 一方面， 除受本领域技术发展限制外， 还受石油、 天然气、 页岩气 、 煤层气、 油砂等其它能源发展情况和各 国自身国情的影响； 另一方面， 天然气水合物藏利用的经 济性和导致的气候环境和工程地质灾害等问题， 都是必 须面对的重大问题。 只有结合自 身国情， 综合考虑各种能 源的发展现状， 真正确认天然气水合物资源具有工业开 采经济价值时， 这一能源才能为人类的发展做出贡献。 我国对于天然气水合物这一前景还不清晰的资源， 建议 目前采取策略是 a 密切关注国外天然气水合物利用研究的最新现 状和趋势的同时做好基础技术储备 ，一旦天然气水合物 经济开采技术取得突破，可迅速投入该领域。 b 加入 国际天然气水合物 J I P发展项 目，以较小 的成本，分享国际最新研究成果 ，为天然气水合物利用 奠定基 础。 参考文献 [ 1 ] S l o a n E D， Ko h C A． C l a t h r a t e Hy d r a t e s o f Na t u r a l G a s e s Th i r d E d i t i o n 【 M j． Ne w Yo r k Ta y l o r F r a n c i s Gr o up， 20 0 7． 1 -2 9． 2] 陈光进， 孙长宇， 马庆兰． 气体水舍物科学与技术[ M] ． 北京化学工业出版社 ，2 0 0 8 ． 1 5 ． Ch e n Gu a n g 0 i n ， S u n Ch a n g y u ， Ma Qi n g l a S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y o f Ga s Hy d r a t e l M j． B e i j i n g Ch e mi c a l I nd us t r y Pr e s s ， 20 08 ． 1 5． [ 3]Da v y H．Th e Ba k e r i a n L e c t u r e On S o me o f t h e Co m b i n a tio ns of Ox ymufia fic Ac i d a nd Oxy ge n，a nd o n t h e Ch e mi c a l Re l a t i o n s t o Th e s e P ri n c i p l e s t o I n fl a mm a b l e B o d i e s【 J j． P h i l o s o p h i c a l T r a n s a c t i o n s o f t h e Ro y a l S o c i e t y o f L o n d o n ， 1 8 1 1 ， 1 0 1 1 3 5 ． [ 4]Ha mme r s c h mi d t E G． F o r ma t i o n o f Ga s Hy d r a t e s i n Na t u r a l Ga s Tr a n s 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