国内外海洋天然气水合物勘探与探测技术方法研究

国内外海洋天然气水合物勘探与探测技术方法研究

江飞

（14地质工程 21140433001）

摘要:21世纪是开发利用海洋的新时代，海洋将为人类社会可持续发展做出越来越大的贡献。我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家.能源短缺是制约我国经济和社会发展的瓶颈之一。能源安全已成为国家三大经济安全问题之首。开展海域天然气水合物资源的勘探开发，是缓解能源、资源供需矛盾的重要途径。

天然气水合物(俗称可燃冰)具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，是未来石油天然气的理想接替能源。我国的南海及东海广大地区具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件，资源前景广阔。本文概述了国外天然气水合物调查研究的进展情况，介绍了我国在天然气水合物调查研究的历史、工作过程及日前取得的进展，并提出我国天然气水合物调查研究中存在的主要问题。

关键词:天然气水合物;勘探技术方法；研究存在问题

0引言

在世界资源储备不断枯竭、生态环境破坏严重、资源竞争日趋激烈的今天，天然气水合物已引起越来越多专家学者和政府的广泛关注和高度重视。20世纪70年代以来，在各国政府的高度重视下，天然气水合物的研究得到快速发展，美国、日本、俄罗斯、加拿大、英国、挪威、德国、印度、巴西等国家相继投入巨资进行海洋天然气水合物调查与研究，其中美国、日本、印度等将其列入国家级研究开发计划，对天然气水合物的物化性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺方法、经济评价及开采应用可能造成的环境影响等进行了广泛而深入地研究。

我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家，能源短缺是制约我国经济发展的瓶颈之一。2005年原油进口超过1.2亿吨，列居世界第二;预计到2020年，进口将占到50%。能源安全已经成为国家三大经济安全问题之一，寻找新的能源，调整能源结构已成为当前面临的重要任务。

天然气水合物具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，是石油天然气的理想接替能源。我国的南海陆坡、陆隆区及东海冲

绳海槽地区区域沉降剧烈，沉积速率大，海洋有机物沉积十分丰富，具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件，资源前景广阔，有望成为今后我国新的替代能源，我国国民经济“十一五”发展规划已将天然气水合物资源作为保障石油安全的重要组成部分。

就海域天然气水合物资源勘探技术而言，由于天然气水合物具有“气测灵敏高、埋藏水深大、矿体无规则、矿相标志多”等特点。因此，采取包括地球物理、地球化学及地质微生物等多种方法技术进行综合勘探，以获取与天然气水合物相关的多信息指相标志。近二十年来，通过深海钻探取样验证，在美国的布莱克海台、俄勒岗一卡斯凯迪亚水合物脊、日本南海海槽等几个综合研究程度高的经典地区获得了天然气水合物样品，不仅证实了天然气水合物的存在，还取得了有关天然气水合物赋存规律、属性特征等实质性的突破，发现丰富的天然气水合物资源。这些发现更进一步证实地球物理、地球化学及地质微生物综合勘探是行之有效的。总之，在地球物理一地球化学勘查的基础上，适时通过钻探、采样是目前天然气水合物勘探遵循的基本勘探程序。

我国积极跟踪国际海域天然气水合物勘探开发技术，积极开展天然气水合物探测技术研究，研发天然气水合物资源区域找矿的地震、地球化学综合探测技术，力求在区域上发现天然气水合物各类异常信息标志，近年来研究成果已成功地应用于我国海域天然气水合物资源调查与评价工作中，在南海北部陆坡获得了天然气水合物存在的多信息证据，圈定了天然气水合物勘探远景区，取得了显著效果。

随着我国天然气水合物勘探工作的持续深入开展，其勘探开发也将从天然气水合物远景区勘探发现进入到成矿区带及勘探目标区评价。“十一五”期间，渐开发天然气水合物成矿区带目标的高精度地震关键探测技术，圈定天然气水合物成矿区带，为海域天然气水合物资源整体评价、圈定目标区及天然气水合物矿田开发后备基地提供高技术支撑，并带动我国海域天然气水合物资源的高效开发和相关产业的发展，有效缓解经济发展与能源短缺的矛盾，为国民经济发展做出重大贡献，这无疑对国家的石油安全、经济发展、技术创新都将具有重大的意义。１国外天然气水合物勘探研究现状

1965年，苏联在西伯利亚的的永久冻土中首次发现天然产出的天然气水合物。1971年，美国在其东海岸大陆边缘利用地震反射剖面发现了具有水合物标

志的BSR(拟海底反射层)。20世纪70年代以来，美国、日本、加拿大、俄罗斯、挪威、德国、印度、巴西等国相继投入大量资金进行天然气水合物调查研究。1979年，国际深海钻探计划(DSDP)在大西洋和太平洋中直接发现了海底天然气水合物。从此以后，揭开了人类全面进行陆地及海洋天然气水合物调查研究的序幕。从2001年开始，美国、加拿大、日本、中国、俄罗斯及印度等国都进一步加大了对水合物资源的勘查调研究的投资力度，并开始了对水合物开发工艺的研究和开采试验。

为了获得水合物钻探取样的施工经验和验证加拿大Mackenzine冻土区天然气水合物异常，1998年，加拿大地质调查局负责组织，美国、日本参与钻探施工的名为Mal1ik2L～38测试井，深度达1150m取出部分水合物岩心样品证实了天然气水合物的存在，实现了对陆域冻土天然气水合物认识上的飞跃。

此后，加拿大地质调查局又联合德国、印度和ICDP等国家和国际组织，于2002年在该地区再次进行了Ma11ik5L～38井钻探取样和试开采施工项目，并成功开展了开采试验。2004年12月，在日本千叶举行了该项目的阶段性成果总结会。来自项目参与国家及非项目参与国的100多位科学家参加了成果总结和学术交流会议。为了未来能够开发利用陆地冻土天然气水合物，加拿大地调局于2007～2008年，又组织有关国家在Mallik进行了代号Mallik 2007及Mallik 2008的开采试验研究。2007年共进行了17 h的开采试验，2008年又连续进行了6天的开采试验，都采用了降压开采方法。开采试验的层段为1093 ～1105 m。在2008年的6天连续开采试验中，平均每天的采气量为2000 m³。从2004～2008年，加拿大、美国及日本等国家一直在对Mallik冻土水合物进行开采试验及环境等方面的研究，并曾相继发布儿十份有关研究进展报告。

日本是进行水合物调查研究最积极的国家，从1998年开始，在日本经济贸易省的领导下，每年投入60亿日元，有20多个机构200多位科学家参与天然气水合物的调查研究，1999年日本利用美国Transocean Inc:公司管理的JOIDES Resolution深水钻井船首次在其南海海槽(Nankai Trough)实施海洋天然气水合物取样钻探施工，取得了一定的进展。2004年1月18日一5月18日，日本在其南海槽再次租用美国Traneocean Inc:公司的JOIDES Resolu-tion深水钻井船，在水深2033～2772 m进行了世界上最大规模的海洋水合物取样钻探施工，完成