天然气水合物勘探及开发-终级版
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 天然气的主要成分是甲烷，但是当成分中 含有少量其他气体（如co₂，乙烷等），水 合物的稳定将增强，GHSZ将变厚。
孔隙水盐度
• 孔隙水含盐度变化会影响GHSZ厚度，孔隙 水盐度增加时,水合物一气体相边界将向左 发生移动,GHSZ变薄，反之则变厚。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天然气水合物稳定相图
截至2015年世界在天然气水合物方 面的勘探方法综述
地球物理勘探法—海底电磁、重力勘探
• 海底电磁——天然气水合物在电性上是绝缘的， 通过人工源海底电磁探测来辅助地震勘探手段， 可了解天然气水合物厚度、孔隙度，从而利用 电法资料辅助评价和计算天然气水合物的资源
• 重力勘探——通过重力仪记录海底随海洋波动 的垂直起伏，进而计算近海底沉积地层的剪切 模量，通过剪切模量异常估算沉积地层中天然 气水合物的含量
地球化学勘探方法—稳定同位素法
地貌勘测和水下成像勘测
• 现在海底探测手段多样，普遍是利用声呐 设备，如多波束、侧扫声呐、合成孔径声 呐、浅地层剖面仪等进行海底地形地貌和 地层结构的探测。
截至2015年世界在天然气水合物方 面的开采方法综述
• 开采的基本原理是通过改变天然气水合物 的稳定存在的温压条件,促使水合物分解, 从而达到开采的目的。在目前国内外常见 几种NGH开采技术主要包括:注热开采法、 降压开采法、化学剂开采法、CO2置换开采 法以及几种开采方式相结合的开采方法。
合物深度上限是150m • 大洋中（海底温度约为0~3 ℃）甲烷水合物
一般产于水深300m以下的沉积层中。
地温梯度
• 地温梯度是决定GHSZ厚度的一项重要参数 • 高地温梯度 —— GHSZ较薄 • 低地温梯度 ——GHSZ较厚 • 同时地温梯度是壳内热流（+）与岩石热导
率（—）的函数
天然气成分
勘探法细分类
地球物理勘探法 地球化学勘探法
1.地震勘探法 2.海底热流勘探 3.海底电磁、重力勘探 4.测井技术 1.气体异常检测法
2.孔隙水Cl ˉ浓度异常
3.稳定同位素法
地貌勘测与水下成像勘测
地球物理勘探法-地震勘探法
• 物探法是现在普遍使用的天然气水合物的 勘探方法，准确度也比较高，尤其是地震 勘探技术应用广泛。单道和多道地震是勘 探天然气水合物中一直使用的传统方法。
天然气水合物的勘探与开发
目录
• 1.天然气水合物的介绍 • 2.天然气水合物的成藏条件 • 3.截至2015年世界在天然气水合物方面的
勘探方法综述 • 4.截至2015年世界在天然气水合物方面的
开采方法综述 • 5.截至2015年国内各大研发机构的研发成
果
天然气水合物的介绍
• 天然气水合物(Natural gas hydrate，简称NGH)是由水和天然 气在一定的温度和压力条件下组成的非化学计量的笼形晶体结 构化合物. 其外观像雪或松散的冰，遇火可燃烧，通常呈白色， 俗称可燃冰. 研究结果表明，天然气水合物广泛分布于陆地永 久冻土区和大陆边缘的海底深层砂砾中. 据估计，全球深度在 2000 m 以内的岩石圈浅部的天然气水合物的碳储量为 2×10^16m³，相当于现已探明的常规化石能源(煤、石油和天 然气)总含碳量的2 倍，被认为是最具开发前景和能源潜力的 新能源之一. 国外已在海底和永久冻土层发现了天然气水合物 藏，我国也在神狐海域和祁连山冻土区钻获含天然气水合物的 岩芯，中国天然气水合物总资源量约为83.66×10^12m3，其中 南海海域、东海海域、青藏高原冻土区和东北冻土区分别约为 64.97×10^12，3.38×10^12，12.5×101^2和2.8×10^12m3。
• 在勘探方面,地震资料似海底反射(BSR)是用来证 明海底存在水合物的最常见证据然而,BSR只是由 于上下沉积层速度差异形成,有BSR不一定代表存 在水合物。因此人们尝试了大量其它技术用于水 合物的勘探测试，从而开发出了几大类勘探方法
• 分类如下：地球物理勘探法，地球化学勘探法， 地貌勘测与水下成像勘测
• 细分为高辨率地震方法、深拖多道地震探 测方法、海底地震仪方法、海底地震电缆 等探测方法。
高分辨地震勘探——设备比传统地震勘探设备简单， 震源频率高，注重地层垂向分辨率，可清楚地显示 ＢＳＲ层。 深拖多道地震勘探——将震源和数据接收电缆置于 近海底，可分辨出水合物层详细的地层结构，但是 ＢＳＲ层反射要弱一些。 海底地震仪——放置于海底，进行定点长期观测， 与反射地震数据相配合，可以给出水合物区的沉积 地层速度结构模型。
天然气水合物结构图
1.天然气水合物的成藏条件
• 天然气水合物的形成与稳定存在需要低温和高压的条件。
• 而天然气水合物形成区往往会有一个天然气水合物稳定带 （简称GHSZ）
• GHZS与水深、底层水温度、压力、地温梯度、孔隙水盐 度、天然气成分有关。
天然气水合物分布预测图
地层温度与压力
• 在纯水——甲烷体系中 • 大陆极地地区（地表温度低于0℃）甲烷水
海底地震电缆是将电缆铺设在海底来接收地震数据， 它可以接收到海面拖缆无法记录到的Ｓ波信号，利 于ＢＳＲ之下的气区成像
地球物理勘探法—海底热流勘探
• 天然气水合物形成和分解时，都会伴随着 吸热和放热的过程，因此海底热流勘测也 是研究水合物的重要方法之一。
• 利用海底热流探针可以直接测量海底热流 和海底温度，利用测得的数据可以估算天 然气水合物稳定带的底界，也可以从宏观 上确定大陆边缘水合物可能存在的分布范 围，高热流点区或者高地热梯度带一般不 利于天然气水合物的保存
地球物理勘探法—测井技术
• 测井技术——是进行天然气水合物勘探的 有效方法，测井方法能够在原位地层压力 和温度条件下测量地层物理特性，这种方 法对发现和研究天然气水合物来说是其他 的勘探方法所不能替代的
地球化学勘探方法—气体异常检测 法
地球化学勘探方法—孔隙水 Cl¯浓度异常
• 孔隙水中Cl¯浓度异常是水合物矿区的重要 标志之一，通常在水合物分布地区孔隙水 Cl¯浓度随深度急剧减小，目前收集到的各 地许多含水合物钻孔中测得的孔隙水氯度 （０.５１‰～８.２%）都远低于海水（约 １９.８%）。因此，孔隙水浓度可以作为 指示天然气水合物的一个重要指标.
孔隙水盐度
• 孔隙水含盐度变化会影响GHSZ厚度，孔隙 水盐度增加时,水合物一气体相边界将向左 发生移动,GHSZ变薄，反之则变厚。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天然气水合物稳定相图
截至2015年世界在天然气水合物方 面的勘探方法综述
地球物理勘探法—海底电磁、重力勘探
• 海底电磁——天然气水合物在电性上是绝缘的， 通过人工源海底电磁探测来辅助地震勘探手段， 可了解天然气水合物厚度、孔隙度，从而利用 电法资料辅助评价和计算天然气水合物的资源
• 重力勘探——通过重力仪记录海底随海洋波动 的垂直起伏，进而计算近海底沉积地层的剪切 模量，通过剪切模量异常估算沉积地层中天然 气水合物的含量
地球化学勘探方法—稳定同位素法
地貌勘测和水下成像勘测
• 现在海底探测手段多样，普遍是利用声呐 设备，如多波束、侧扫声呐、合成孔径声 呐、浅地层剖面仪等进行海底地形地貌和 地层结构的探测。
截至2015年世界在天然气水合物方 面的开采方法综述
• 开采的基本原理是通过改变天然气水合物 的稳定存在的温压条件,促使水合物分解, 从而达到开采的目的。在目前国内外常见 几种NGH开采技术主要包括:注热开采法、 降压开采法、化学剂开采法、CO2置换开采 法以及几种开采方式相结合的开采方法。
合物深度上限是150m • 大洋中（海底温度约为0~3 ℃）甲烷水合物
一般产于水深300m以下的沉积层中。
地温梯度
• 地温梯度是决定GHSZ厚度的一项重要参数 • 高地温梯度 —— GHSZ较薄 • 低地温梯度 ——GHSZ较厚 • 同时地温梯度是壳内热流（+）与岩石热导
率（—）的函数
天然气成分
勘探法细分类
地球物理勘探法 地球化学勘探法
1.地震勘探法 2.海底热流勘探 3.海底电磁、重力勘探 4.测井技术 1.气体异常检测法
2.孔隙水Cl ˉ浓度异常
3.稳定同位素法
地貌勘测与水下成像勘测
地球物理勘探法-地震勘探法
• 物探法是现在普遍使用的天然气水合物的 勘探方法，准确度也比较高，尤其是地震 勘探技术应用广泛。单道和多道地震是勘 探天然气水合物中一直使用的传统方法。
天然气水合物的勘探与开发
目录
• 1.天然气水合物的介绍 • 2.天然气水合物的成藏条件 • 3.截至2015年世界在天然气水合物方面的
勘探方法综述 • 4.截至2015年世界在天然气水合物方面的
开采方法综述 • 5.截至2015年国内各大研发机构的研发成
果
天然气水合物的介绍
• 天然气水合物(Natural gas hydrate，简称NGH)是由水和天然 气在一定的温度和压力条件下组成的非化学计量的笼形晶体结 构化合物. 其外观像雪或松散的冰，遇火可燃烧，通常呈白色， 俗称可燃冰. 研究结果表明，天然气水合物广泛分布于陆地永 久冻土区和大陆边缘的海底深层砂砾中. 据估计，全球深度在 2000 m 以内的岩石圈浅部的天然气水合物的碳储量为 2×10^16m³，相当于现已探明的常规化石能源(煤、石油和天 然气)总含碳量的2 倍，被认为是最具开发前景和能源潜力的 新能源之一. 国外已在海底和永久冻土层发现了天然气水合物 藏，我国也在神狐海域和祁连山冻土区钻获含天然气水合物的 岩芯，中国天然气水合物总资源量约为83.66×10^12m3，其中 南海海域、东海海域、青藏高原冻土区和东北冻土区分别约为 64.97×10^12，3.38×10^12，12.5×101^2和2.8×10^12m3。
• 在勘探方面,地震资料似海底反射(BSR)是用来证 明海底存在水合物的最常见证据然而,BSR只是由 于上下沉积层速度差异形成,有BSR不一定代表存 在水合物。因此人们尝试了大量其它技术用于水 合物的勘探测试，从而开发出了几大类勘探方法
• 分类如下：地球物理勘探法，地球化学勘探法， 地貌勘测与水下成像勘测
• 细分为高辨率地震方法、深拖多道地震探 测方法、海底地震仪方法、海底地震电缆 等探测方法。
高分辨地震勘探——设备比传统地震勘探设备简单， 震源频率高，注重地层垂向分辨率，可清楚地显示 ＢＳＲ层。 深拖多道地震勘探——将震源和数据接收电缆置于 近海底，可分辨出水合物层详细的地层结构，但是 ＢＳＲ层反射要弱一些。 海底地震仪——放置于海底，进行定点长期观测， 与反射地震数据相配合，可以给出水合物区的沉积 地层速度结构模型。
天然气水合物结构图
1.天然气水合物的成藏条件
• 天然气水合物的形成与稳定存在需要低温和高压的条件。
• 而天然气水合物形成区往往会有一个天然气水合物稳定带 （简称GHSZ）
• GHZS与水深、底层水温度、压力、地温梯度、孔隙水盐 度、天然气成分有关。
天然气水合物分布预测图
地层温度与压力
• 在纯水——甲烷体系中 • 大陆极地地区（地表温度低于0℃）甲烷水
海底地震电缆是将电缆铺设在海底来接收地震数据， 它可以接收到海面拖缆无法记录到的Ｓ波信号，利 于ＢＳＲ之下的气区成像
地球物理勘探法—海底热流勘探
• 天然气水合物形成和分解时，都会伴随着 吸热和放热的过程，因此海底热流勘测也 是研究水合物的重要方法之一。
• 利用海底热流探针可以直接测量海底热流 和海底温度，利用测得的数据可以估算天 然气水合物稳定带的底界，也可以从宏观 上确定大陆边缘水合物可能存在的分布范 围，高热流点区或者高地热梯度带一般不 利于天然气水合物的保存
地球物理勘探法—测井技术
• 测井技术——是进行天然气水合物勘探的 有效方法，测井方法能够在原位地层压力 和温度条件下测量地层物理特性，这种方 法对发现和研究天然气水合物来说是其他 的勘探方法所不能替代的
地球化学勘探方法—气体异常检测 法
地球化学勘探方法—孔隙水 Cl¯浓度异常
• 孔隙水中Cl¯浓度异常是水合物矿区的重要 标志之一，通常在水合物分布地区孔隙水 Cl¯浓度随深度急剧减小，目前收集到的各 地许多含水合物钻孔中测得的孔隙水氯度 （０.５１‰～８.２%）都远低于海水（约 １９.８%）。因此，孔隙水浓度可以作为 指示天然气水合物的一个重要指标.