天然气水合物勘探
天然气水合物地球物理勘探技术研究进展
天然气水合物地球物理勘探技术研究进展吴其林;侯志平;史文英;刘涛;刘洁;郑植涛【摘要】地球物理勘探技术是天然气水合物成矿研究的三大关键技术之一,备受各国相关研究机构的重视.特别是海洋天然气水合物的勘探,由于埋藏深水海底或地层之中,直接取样的成本和探测范围有限,因此利用有效的地球物理勘探技术显得尤为重要.根据调研成果,天然气水合物地球物理勘探关键技术归类为三大方面:①天然气水合物地震采集、处理和解释;②天然气水合物岩石物理分析、测井研究与储层建模;③天然气水合物AVO正演模拟和地震反演技术研究.并讨论了利用常规海洋地震资料开展宽频高分辨率处理对水合物三维勘探的潜力.【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2018(028)006【总页数】6页(P5-10)【关键词】天然气水合物;地球物理勘探;海洋宽频地震【作者】吴其林;侯志平;史文英;刘涛;刘洁;郑植涛【作者单位】广东石油化工学院石油工程学院,广东茂名525000;广东省非常规能源工程技术研究中心,广东茂名525000;广东石油化工学院石油工程学院,广东茂名525000;中海油服物探事业部特普公司,广东湛江524057;中海油服物探事业部特普公司,广东湛江524057;中海油服物探事业部特普公司,广东湛江524057;广东石油化工学院石油工程学院,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TE122.3天然气水合物的地球物理勘探，已受到各国政府和科学界的重视，美国、中国、俄罗斯、印度、日本、韩国、加拿大等国家纷纷设立了相关的科研机构进行水合物勘探与开采方面的研究［1］。
天然气水合物研究主要集中在三个方面，第一是天然气水合物成因、成矿和成藏机理等地化、地质因素相关的研究;第二是天然气水合物地球物理勘探技术;第三方面是天然气水合物开采技术与开采工艺。
研究结果表明，只有高饱和度、相当规模且具有商业开采价值的天然气水合物矿体才能推动天然气水合物的商业开采，因此高饱和度的规模天然气水合物矿体的地球物理勘探技术研究显得尤为重要。
新疆塔里木盆地天然气水合物资源勘探技术研究
新疆塔里木盆地天然气水合物资源勘探技术研究近年来，随着全球能源危机的不断加剧，天然气水合物作为一种新型清洁能源备受关注。
而新疆塔里木盆地是中国天然气水合物资源的主要分布区域之一，具有巨大的勘探和开发潜力。
本文将对新疆塔里木盆地天然气水合物资源的勘探技术进行探讨。
一、天然气水合物的特点和勘探现状天然气水合物是一种复杂的天然气储藏形式，是在一定的温度和压力下，由天然气和水形成的固态化合物。
它的热值高，清洁环保，是一种十分理想的天然气替代品。
但它同时也具有开采难度大、资源难以评估等特点，因此获取确切储量数据极为困难。
目前，我国天然气水合物的勘探开发处于起步阶段。
其中，新疆塔里木盆地是最具潜力的勘探区域之一。
据估算，该地区天然气水合物总储量达到3.5万亿立方米，相当于其海域的3倍之多。
然而，目前我国最大的问题是如何对这种储藏形式进行有效勘探。
二、天然气水合物勘探技术研究1.物理勘探技术物理勘探技术主要包括地震探测、电磁探测和重力探测等。
地震探测是外部探测方式之一，适用于深层次的勘探。
而电磁探测则可以有效地探测出与天然气水合物有关的电性异常。
重力探测可以通过重力变化探测到地下体积成分变化的情况。
物理勘探技术的优点是勘探效率高、精度大，但也存在一些先天不足之处。
比如，物理探测只能得到样本的物理性质，并不能确定天然气水合物的分布规律。
2.化学勘探技术化学勘探技术是直接对天然气水合物的化学成分进行分析，以确定其含量和分布。
这一技术包括气体分析、水分析和岩石分析等。
其中，气体分析通过分析天然气水合物中的气体成分来判断储量和分布情况。
水分析则通过分析天然气水合物中的水体，来确定其水化程度和成分。
岩石分析则可以通过岩样的物理化学性质来判断地下储藏层的构成情况。
3.数学模拟技术数学模拟技术是通过构建地下三维模型，来模拟天然气水合物的分布情况。
这种技术可以快速准确地得到天然气水合物的分布区域、储藏总量等数据，并能够模拟不同开采方案的效果。
天然气水合物的勘探、开采及环境效应研究进展
亿 爹 与 生 物 互 程 ２０， Ｉ４ ０１ ０７Ｖ ＿ ． ０ ２ Ｎ ０
Ｃｈ ｍｉｔｙ ＆ Ｂｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ｅ ｓｒ ｏ ｎ ｉｅ ｒｎ
综述 善论一
天 然 气 水 合 物 的 勘 探 、 采 及 环 境 效 应 研 究 进 展 开
梅 平， 刘华 荣 ， 陈 武， 惠小敏 （ 江大学化 学与环 境 工程 学 院 ， 长 湖北 荆 州 ４ ４ ２ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 然 气 水合 物 是 ２ 世 纪具 有 良好 前 景 的 重要 潜在 能 源 ， 于其 重 大的 资 源 前 景 和 环 境 效 应 ， 到 了全 球 的 天 １ 基 得
学计 量的笼 形结 晶化 合物 ＿ 。在水 合 物 中 ， 分 子 形 １ ］ 水 成三 维的 鸟笼状 网形结 构 ， 甲烷 等烃 类 分 子被 捕 集 到
网状 水分子 之间形 成气水合 物 。水分子 （ 主体 分子 ） 之 间的作用力 为氢键 ， 分子 和烃类 分 子 之 间 的作 用 力 水 为 范 德 华 力 。形 成 水 合 物 的 分 子 有 ： Ｃ Ｈ 、 ＣＨ 、
高度 关 注 。 对 天然 气 水 合 物 的性 质 及 储 量 、 探 技 术 、 采技 术 以及 环 境 效 应 进 行 了综 述 。 勘 开 关键 词 ： 然 气 水合 物 ； 质 ； 量 ； 探 ； 天 性 储 勘 开采 ； 环境 效应
中 图分 类 号 ： １ ． Ｐ ７ ４ ４ ＴＱ ５ ７ １ ４ ．
ｒｆ ｃｏ ， Ｓ ＿ 。Ｂ Ｒ一 般呈 现 出高 振 幅 、 ｅｌ ｔｒ Ｂ Ｒ） ］ Ｓ ｅ ５ 负极 性 、 平 行 于 海 底 和 与海 底 沉 积 构 造 相 交 的特 征 ， 易识 极
天然气水合物开采技术研究进展
天然气水合物开采技术研究进展天然气水合物是指天然气和水分子在高压、低温下形成的结晶体，是天然气的一种新形式。
天然气水合物的丰富储量和广泛分布，在能源领域具有非常重要的战略意义。
目前，天然气水合物开采技术研究已经取得了一些进展，本文将从四个方面进行分析。
一、天然气水合物开采技术研究现状天然气水合物开采技术一直是石油天然气领域的研究焦点，当前主要包括以下方面：1、水合物钻探技术：研究水合物在钻探过程中的动力学行为和物理性质，并开发出适合于水合物探测的传感器、仪器等设备。
2、水合物开采技术：通过人工或自然措施改变温度、压力、浓度等环境因素，使水合物分解，达到开采目的。
3、水合物输送技术：在水合物开采后，需要将天然气输送到加工厂进行加工处理，目前研究正在进行中。
4、水合物加工技术：水合物加工技术是将开采的水合物转换成生产能用的商品气体，主要涉及水合物裂解、去除杂质、压缩储存等方面。
二、天然气水合物开采技术研究现状目前，世界各国均在加速水合物开采技术的探索，例如日本在2013年成功进行了深层水合物开采实验，韩国也在2016年成功进行了大规模天然气水合物探测试验。
而我国则于2017年成功进行了天然气水合物试采。
在这些实践中，研究者们不断探索优化开采技术，提高开采效率。
1、温度管理技术天然气水合物开采需要在压力较高的环境下进行，为使水合物分解，需要通过温度管理技术来控制水合物的热解温度。
目前，研究者们主要通过水淬、电热、压缩利用等方法来达到控制温度的目的。
2、压裂技术在水合物开采过程中，如果仅仅靠温度变化来改变水合物体积、压力，开采效率较低。
因此，需要依托压裂技术，通过向水合物区域注入压缩空气、水等物质来达到改变水合物体积的目的。
3、高效减阻剂技术在输送天然气的过程中，水合物会因发生极性相互作用而粘附在输送管道及設备表面，严重影响输送效率。
高效减阻剂技术可将水合物与管道表面分离，提高天然气输送效率。
三、天然气水合物开采技术成果目前，天然气水合物开采的有效储量还未被准确评估。
天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区
天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区郭祖军;陈志勇;胡素云;李永铁;吴培红【摘要】Natural gas hydrate is a solid crystalline substance formed by water and gas under conditions of high pressure and low tempera- ture. The resources in the world amount to about 2× 10^16 m^3 and distribute in the ocean sediments and permafrost regions which are found in Makenzie delta in Canada, north siope of Alaska in America, Siberia in Russia and Qinghai-Tibet plateau in China. And Qiangtang basin is the most favorable area with subaerial hydrates. It is speculated according to the permafrost and hydrocarbon-generating conditions that the most favorable areas with natural gas hydrates are located in the western North Qiangtang depression and the eastern South Qiangtang depression. Also,in view of the present issues, the related exploration suggestions are proposed in this paper.%天然气水合物是由天然气与水分子在高压、低温条件下形成的固态结晶物质，全球资源约为2×10^16m^3，分布于海域和陆上冻土区；冻土区发现于加拿大马更些三角洲、美国阿拉斯加北坡、俄罗斯西伯利亚以及中国青藏高原等地。
天然气水合物勘探
储存运输
将天然气水合物作为能源储存 和运输，具有较高的能量密度
和安全性。
制备合成气
将天然气水合物经过热解、气 化等处理，制备合成气，可用
于化工、燃料等领域。
开发利用现状
技术研究
目前国内外对天然气水合物勘探开发技 术进行了大量研究，取得了一定的成果。
资源评估
全球范围内对天然气水合物的资源量 进行了初步评估，但资源分布和储量
热解分析
对地层样品进行加热，分析释放的气体组分，以确定 是否存在烃类物质。
生物标志物分析
利用生物标志物特征，推断地层中有机质来源和演化 过程。
遥感勘探技术
卫星遥感
利用卫星遥感技术获取地球表面信息，分析地表特征与天然气水 合物分布的关系。
航空遥感
利用飞机搭载遥感设备，获取高分辨率的地表影像，辅助发现天然 气水合物露头。
应急响应
建立完善的应急响应机制，配备 专业的应急设备和人员，确保在 事故发生时能够及时、有效地应 对。
环境监测
对开采区域进行实时环境监测， 及时发现并处理环境问题，确保 生态安全。
法律法规与监管
01
法律法规
制定和完善天然气水合物勘探与 开采的法律法规，明确相关责任 和义务。
监管机构
02
03
公众参与
03
气水合物资源量丰富，主要分布在北极、 深海和陆地冻土带等区域。
多个国家已开展天然气水合物勘探和研究工作， 包括美国、中国、日本等。
全球天然气水合物勘探技术不断发展，开采成本 逐渐降低，为商业化开采提供了可能。
中国勘探现状
中国拥有丰富的天然气水合物 资源，主要分布在南海和东海 海域。
雷达遥感
利用雷达探测地表反射波特征，分析地层结构与天然气水合物赋存 状态。
天然气水合物的调查和研究意义
天然气水合物的调查和研究意义天然气水合物研究是当代地球科学和能源工业发展的一大热点。
该研究涉及到新一代能源的探查开发、温室效应、全球碳循环和气候变化、古海洋、海洋地质灾害、天然气运输、油气管道堵塞、船艇能源更新和军事防御等，并有可能对地质学、环境科学和能源工业的发展产生深刻的影响。
能源天然气水合物是全球第二大碳储库，仅次于碳酸盐岩，其蕴藏的天然气资源潜力巨大。
据保守估算，世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为(1.8～2.1)×1016m3，其热当量相当于全球已知煤、石油和天然气总热当量的2倍，也就是说，水合物中碳的总量(约为11×1018g)是地球已知化石燃料中碳总量的两倍(图11)。
即使是针对某一个国家，其海域水合物资源量也是巨大的。
例如，美国海域天然气水合物资源量约有5663亿立方米，其蕴藏的天然气资源量约有92万亿立方米，可以满足美国未来数百年的需要。
一、埋藏浅与常规石油和天然气比较，天然气水合物矿藏埋藏较浅，有利于商业开发。
在深海，水合物矿藏赋存于海底以下0～1500米的沉积层中，而且多数赋存于自表层向下厚数百米(500～800米)的沉积层中；在加拿大西北Mackenzie三角洲永冻土带，水合物矿藏赋存于810.1～1102.3米处，含天然气水合物地层厚111米。
二、规模大天然气水合物矿层一般厚数十厘米至数百米，分布面积数万到数十万平方公里，单个海域水合物中天然气的资源量可达数万至数百万亿立方米，规模之大，是其它常规天然气气藏无法比拟的。
这里可以略举几个例子。
美国东部大陆边缘有一个30海里×100海里的布莱克海台，其水合物蕴藏的天然气资源量非常巨大，相当于约180亿吨油当量，按美国目前年消耗量计算，能够满足美国未来105年的需要；美国南、北卡罗莱纳州岸外还有两个海域，面积相当于罗得岛州，水合物蕴藏的天然气估计有1300万亿立方英尺，相当于美国1989年天然气消耗量的70倍还多。
天然气水合物勘探开发方案(二)
天然气水合物勘探开发方案天然气水合物是一种具有巨大潜力的天然气资源，其开发与利用对于能源结构调整和可持续发展具有重要意义。
本文从产业结构改革的角度，提出了一个天然气水合物勘探开发方案，包括实施背景、工作原理、实施计划步骤、适用范围、创新要点、预期效果、达到收益、优缺点以及下一步需要改进的地方。
一、实施背景随着全球经济的快速发展和能源需求的不断增长，传统化石能源的供应逐渐受限。
天然气水合物作为一种新型的天然气资源，具有丰富的储量和广泛的分布，被认为是未来能源发展的重要方向。
因此，开展天然气水合物的勘探开发具有重要的战略意义。
二、工作原理天然气水合物是由天然气分子和水分子在一定温度和压力条件下形成的固态物质。
其勘探开发主要涉及到水合物的勘探、开采和利用三个环节。
勘探阶段主要通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，确定水合物资源的分布和储量。
开采阶段主要通过水合物开采技术，将水合物从海底或陆地提取出来。
利用阶段主要通过天然气水合物的转化和利用技术，将水合物转化为可用的天然气资源。
三、实施计划步骤1. 勘探阶段：通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，确定水合物资源的分布和储量。
2. 开采阶段：采用适用的水合物开采技术，将水合物从海底或陆地提取出来。
3. 利用阶段：通过天然气水合物的转化和利用技术，将水合物转化为可用的天然气资源。
四、适用范围天然气水合物的勘探开发适用于具有天然气水合物资源的地区，包括陆地和海洋。
五、创新要点1. 开发适用于不同地质条件的水合物勘探技术，提高勘探效率。
2. 研发高效的水合物开采技术，降低开采成本。
3. 探索水合物转化和利用技术，实现水合物资源的高效利用。
六、预期效果1. 天然气水合物的勘探开发将增加可用的天然气资源供应，满足能源需求。
2. 天然气水合物的勘探开发将促进能源结构的调整，减少对传统化石能源的依赖。
3. 天然气水合物的勘探开发将推动相关产业的发展，促进经济增长。
天然气水合物勘探技术
天然气水合物勘探技术（1）似海底反射层（BSR） Bottom simulating reflector(BSR)海洋沉积物中存在天然气水合物的最直接证据是具有异常地震反射层，其位于海底之下几百米处与海底地形近于平行，人们通常称这种异常地震反射层为似海底反射层（BSR，以前也有人译为海底模拟反射层）。
自从60年代在地震剖面中观察到BSR以来，众多学者公认BSR与海洋沉积物中气水合物的存在有关。
现在已证实BSR代表海底沉积物中天然气水合物稳定带基底。
随着多道反射地震技术的普遍采用，BSR现象在地震剖面上更为明显。
在地震剖面中，BSR一般呈现出高振幅、负极性、平行于海底和与活动沉积构造相交的特征，极易识别。
BSR随水深的增加而增加，随地热梯度的变化而变化。
BSR曾被解释为自生含铁碳酸盐矿物薄层的反射（Hollister等1972年在布莱克海岭钻井中钻遇过这种薄层）、厚的高速层（Dillon等，1980）。
BSR 与天然气水合物层之间有关的证据首先是在布莱克海岭进行的深海钻探计划（DSDP）航测线 II 上发现的，BSR上部沉积物中释放出大量的甲烷。
人们起初认为BSR现象与气水合物层和下部游离气层间的界面有关，但后来研究认为BSR 的产生与游离气体层有关。
BSR不是由简单的某一界面引起，而是由整个游离气体层造成。
BSR的幅度与水合物层下的游离气体的厚度相关，随气体厚度的增大而增强。
由于在冰胶结永冻层地震波传播速度与水合物层相当，因而BSR技术不能用于对永久冻土区的气水合物进行勘探。
（2）钻孔取心资料随着钻探技术和海洋深水取样技术的提高，给人们提供了直接对自然界中天然形成的气水合物进行研究的机会。
同时，钻孔取心资料也是证明地下气水合物存在的最直观和最直接的方法之一。
目前已经在墨西哥湾、布莱克海岭等地取到了天然存在的含气水合物岩心。
用于研究的气水合物样品通常取自钻杆岩心或用活塞式取样器、恒压取样器采集的海底样品。
我国海域天然气水合物调查获四大成果
行业资讯
第 １卷 第 ２ ２ 期
发 现 巨厚 中生代 地层 ， 给深 水海 域 油 气资 源 调查 带 来新 的希望 ， 并有效 地 引领 了商业 性勘探 的跟 进 。 “ 十一 五” 间 ， 期 广州海 地局共 承担 国家“ ６ ” ８ ３ 计
划 课题 １ 项 ， ５ 几项 深 海 勘 探技 术 已 取 得 突 破 性 进
机及 配套设 备 的研 究 ， 括 ２０ ｍ 全液 压 动力 头岩 包 ００
心钻机 、 配套 泥 浆泵 、 高精 度 钻探 参 数检 测 系统 、 钻
井 液 固控 系统 、 孔用 绳 索 取 心钻 杆 、 索 取 心 液 深 绳
动 潜孔 锤 钻 具 、 提 钻 换 钻 头 钻 具 以及 长 寿 命 金 不 刚 石钻 头 ， 成 了 ２ ０ ｍ岩 心 钻探 设 备 、 具 配套 完 ００ 器
钻进技 术 、 螺杆 钻 ＋液 动锤 ＋绳索取 心三合 一钻具 、
ＫＺ型 Ｃ Ｓ Ｃ Ｄ专用 扩 孔 钻头 、 型金 刚石 钻头 在 内 新
集成 研 究和 应 用 示 范 ， 志 着 我 国 ２ ０ ｍ 地 质 岩 标 ００
心钻 探技 术 体 系 已 基 本 形 成 ， 高 了 我 国地 质 钻 提 探 技 术整 体 水平 ； 发 出 陆 地 、 海 和 滩 涂 地 质 调 开 浅 查 取样 钻 探 技 术 和 装 备 ， 特 殊 景 观 地 区 实 施 地 为 质 填 图 、 探 采 样 和 土 地 环 境 评 估 等 领 域 提 供 了 化
的研 制 ， 实现 了对进 口产 品 的替代 ， 为我 国地 质钻 探
装备 的更新 换代 提供 了现代化 产 品。 目前在 国内市 场 占有率 已经超 过 ７ ， 出 口澳 大利 亚 、 罗斯 、 ０ 并 俄
陆域冻土区天然气水合物的勘探技术方法研究
陆域冻土区天然气水合物的勘探技术方法研究陆域冻土区天然气水合物是一种新兴的能源资源，在全球能源领域有着重要的地位。
为了有效地勘探和开发陆域冻土区天然气水合物，科学家们不断研究新的勘探技术方法。
本文将对陆域冻土区天然气水合物的勘探技术方法进行研究和探讨。
陆域冻土区天然气水合物勘探的第一步是地质勘探。
通过对地层构造、沉积地质特征和天然气水合物分布的调查和研究，确定有潜力的地质结构和沉积层。
常用的地质调查方法包括地质剖面、地震反射和地震折射等。
钻探是陆域冻土区天然气水合物勘探的核心技术方法之一。
钻探可以获取地质构造的详细信息以及地下储层的物理性质和成分。
传统的钻探方法包括岩心采取和地层取心，但在冻土区这些方法不适用。
科学家们研究发展了适用于冻土区的新型钻探技术。
冻土区水合物钻探技术采用低温钻井设备和冻土钻头，可以避免水合物热解和溶解的风险。
地球物理勘探是陆域冻土区天然气水合物勘探的重要方法之一。
地球物理勘探可以通过测量地下岩层的电阻率、地震波传播速度和密度等物理属性来推断地下结构和沉积层特征。
冻土区常用的地球物理勘探方法包括电法、地震勘探和重力勘探。
第四，地球化学勘探是对冻土区天然气水合物含量和稳定性进行研究的重要方法。
通过分析沉积物中的水合物含量和组成，了解天然气水合物的分布和储量。
常用的地球化学勘探方法包括取岩心样品、气体分析和水合物析出实验等。
第五，地质模拟是陆域冻土区天然气水合物勘探的重要手段。
通过建立数学模型和计算机模拟，模拟地下结构和沉积层特征，预测天然气水合物分布和储量。
地质模拟可以提供重要的理论指导和决策依据，减少勘探过程中的风险和成本。
陆域冻土区天然气水合物的勘探技术方法涵盖了地质勘探、钻探、地球物理勘探、地球化学勘探和地质模拟等多个方面。
随着科学技术的不断发展，相信将会有更多新的勘探技术方法应用于陆域冻土区天然气水合物的勘探和开发中。
天然气水合物开采技术
天然气水合物开采技术天然气水合物是一种新兴的能源资源，它可以替代传统石油和天然气，成为未来能源领域的主要来源。
由于其储量丰富，而且含量稳定，天然气水合物被认为是一种充满潜力的资源，但是由于其开采难度较大，开采技术也相对复杂。
本文将分享一些目前应用的天然气水合物开采技术。
1. 常规水平钻探常规水平钻探是一种基于传统石油开采的方式，通过钻探设备在海底进行，以获取天然气水合物储层的数据。
这种方法比较简单，由于在海底的环境下操作，所以需要钻探设备具有足够的耐腐蚀性能，以确保钻探设备能够在极端天气和海洋环境下运作。
不过这种方法却存在一定的限制，由于水合物储层往往是深埋在海底以下，这种开采方式的效率相对较低，而且成本相对较高。
2. 气体旋流法气体旋流法是一种新型的天然气水合物开采技术，它可以有效解决常规水平钻探的缺陷。
气体旋流法基于一个简单的原理，利用高速气流旋转和冲击力破坏天然气水合物储层结构，并将储层内的天然气释放出来。
这种技术可以提高开采效率，降低成本，在未来有望成为一种主要的开采方式。
3. 洁净隔离技术洁净隔离技术是一种未来重点研发的天然气水合物开采技术，它可以有效地实现天然气和水合物的分离和纯化。
这种技术可以减少环境污染，提高天然气水合物的纯度，从而提高其经济价值。
与此同时，洁净隔离技术还可以防止水合物被氧化和热解，避免不必要的资源浪费。
4. 微生物耦合方法微生物耦合方法是在天然气水合物开采领域探索的一种新型技术，其原理是通过添加细菌和病毒来促进水合物分解和提取。
这种方法可以在不改变天然气水合物储层化学成分的情况下，迅速将煤层气释放出来，从而提高开采效率和经济效益。
此外，微生物耦合方法不会对环境产生负面影响，是一种环保的开采技术。
总结天然气水合物是未来能源领域的一个潜力非常大的资源，开采技术不断取得进展，加上政策方面对于绿色能源的支持，未来天然气水合物有望成为主要的能源来源之一。
当前，常规水平钻探和气体旋流法是目前应用比较广泛的开采技术，而洁净隔离技术和微生物耦合方法是未来需要加强研究的新型技术，未来水合物开采将逐渐转向低成本、高效率、环保、绿色的方向。
天然气水合物勘探和开采方法研究进展
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基于天然气水合物勘探的多功能CPTU数据解释与聚类算法研究
基于天然气水合物勘探的多功能CPTU数据解释与聚类算法研究21世纪是海洋的世纪,海洋工程建设和海洋矿产资源开发是海洋经济的引擎。
作为一个新矿种,天然气水合物潜力巨大,天然气水合物储层的准确识别和精细定量评价是自然界水合物开发利用的基础。
目前,地球物理测井是除地震和钻探取心外最有效的原位识别和评价方法。
测井离不开钻探,海洋钻探是一项技术复杂且成本高昂的工作。
多功能静力触探技术集合了测井技术和传统孔压静力触探（CPTU）技术的优点,随着多功能CPTU技术的发展,其作用不仅限于评价岩土体特性,在识别地层异常方面,也大有用武之地;CPTU探头的丰富性,无疑会使这种识别效果大大提升。
如果能用多功能CPTU技术对天然气水合物特征地层或储层进行识别,然后再采用钻探取芯或测井技术对天然气水合物储层进行验证,则可以大大提高水合物储层的勘探效率,降低勘探成本。
在贯入机理方面,通过对比现存的CPTU各种研究方法,提出了将孔穴扩张理论和有限元法相结合的研究思路。
利用孔穴扩张理论解释CPTU锥尖阻力等测试数据,利用有限元法模拟了土体刚度指数、原位应力状态和探头粗糙程度对粘土中CPTU锥尖阻力的影响,土体应变软化和应变速率对海相粘土中CPTU锥尖阻力的影响,土体应力状态、剪切模量、摩擦角、膨胀角等因素对砂土中CPTU锥尖阻力的影响,并分析了探头周围土体的变形和塑性区的扩展与孔穴扩张理论的关系。
在应用方面,在对比现存的基于CPTU测试数据的土体行为分类法基础上,引入层次聚类算法,提出了基于CPTU测试数据的聚类流程图。
将聚类流程图转化为Matlab代码,实现了聚类流程的计算机化。
利用聚类流程图,结合国际上通用的Robertson和Campanella分类图,提出了一套土层划分与分类规则。
然后将该方法应用于CPT测试、CPTU测试和海上CPTU测试项目中,并利用临近土层钻孔柱状图、孔穴扩张理论与有限元法研究成果验证了基于CPTU测试数据的土体聚类分层效果。
冻土区天然气水合物地球物理勘探方法
2016年9月9日冻土区天然气水合物地球物理勘探方法陆程地球物理勘探方法简称物探，它主要包括重力、磁法、电法、放射性、地震和地球物理测井等勘探方法。
任何一种物探方法的有效性都受到地质、地球物理条件的限制。
针对冻土区天然气水合物最具代表性的物探方法包括音频大地电磁法和地球物理测井法两种。
1.音频大地电磁法音频大地电磁测深法是一种较成熟的勘探地球物理技术，其基本原理是根据地壳中不同岩层之间、岩石和矿石之间存在的电磁性质差异，利用地球上广泛分布的高频率范围的天然变化电磁场，进行中浅部地质构造研究的一种频率域电磁测深法。
由于这种方法不需要人工建立场源，具有装备轻便、成本低、勘探深部和分辨率适中等特点。
根据纯水合物的岩石物性与孔隙流体、大陆边缘不含水合物与游离气沉积物的岩石物性对比,一般认为沉积物中水合物的存在可造成纵波速度、横波速度的增加、密度减小或基本不变、电阻率增加、热导率减小。
相对正常沉积地层，天然气水合物表现出明显的高阻特征，而冻土带也呈现高阻特征。
因此，采用音频大地电磁法存在较好的物性前提条件。
在冻土区开展音频大地电磁测深调查，旨在查明永冻土分布、厚度及地下构造特征，分析天然气水合物成藏环境，为冻土区天然气水合物资源潜力调查与评价提供技术支撑。
2.地球物理测井法地球物理测井法是根据地球物理资料来提取钻孔剖面中可能含有天然气水合物带的物理特征，包括井径、中子伽马、电阻率、自然电位、声波以及中子孔隙度、密度等测井方法。
早在20世纪60年代~70年代，这种方法就用来预测北极永久冻土区内油气田钻井剖面中的天然气水合物富集带，现已成功应用于极地和深海天然气水合物的勘探中。
同时需要指出的是，测井资料也是研究井点附近天然气水合物的主地层沉积环境及演化的有效手段。
测井在水合物探测与储量评价领域发挥着重要作用，并且随着以勘探天然气水合物为目的的钻井增多，测井日益受到重视。
由于天然气水合物对沉积物具有胶结作用，使得沉积物比较致密，渗透性差，孔隙度低，在测井曲线上也有异常显示。
天然气水合物资源勘探与开发技术研究进展
天然气水合物资源勘探与开发技术研究进展天然气水合物，是天然气分子与水分子在一定温度和压力条件下形成的固态化合物，具有巨大的潜在能源储量。
近年来，随着人类对能源需求的不断增长以及传统石油和天然气资源的减少，天然气水合物逐渐成为全球能源行业关注的焦点。
天然气水合物资源的勘探与开发技术也在不断发展和突破，为解决能源问题提供了新的可能性。
一、天然气水合物资源勘探技术的研究进展天然气水合物资源的勘探是实现其可持续利用的基础。
当前的天然气水合物勘探技术主要包括露天采样、岩石物理探测和钻探试验等。
其中，露天采样是目前应用最广泛的一种方法，通过收集从海洋底部冒出的天然气水合物样本，来研究其分布、组成和物理性质。
岩石物理探测技术则通过测量反射波和传播速度等数据，间接推断天然气水合物的存在和含量。
钻探试验则是直接钻取样本来验证和评估地下水合物的储量。
这些技术的不断发展完善，为天然气水合物资源的精确勘探提供了可靠手段。
同时，利用现代地球物理勘探技术也取得了一定的突破。
例如，通过声波测井技术可以得到水合物层的密度、压力和声波速度等信息，帮助确定水合物储层的分布和特征。
电磁测井技术则可以测量电阻率、磁化率等物理参数，从而推测水合物的存在。
二、天然气水合物资源开发技术的研究进展天然气水合物资源的开发是将其转化为可利用能源的关键环节。
目前，主要的开发技术包括艇载采集和常压溶解技术。
艇载采集技术是将水合物从海底采集到船上，再经过分离、恢复、脱除水分等步骤，最终得到天然气产品。
这种技术采集和处理过程复杂，对技术设备和人员要求较高，但能够直接利用水合物资源，是一种较为直接和高效的开发方式。
常压溶解技术则是在常温常压下，以添加剂辅助，将水合物转化为气相和水相，以便进行进一步处理。
该技术相对较为简单，无需特殊设备和条件，能够有效地提高水合物开发的经济性和可行性。
同时，储存和输送技术也是水合物资源开发的重要环节。
尽管天然气水合物在水下的压力和低温环境下保持稳定，但一旦离开这种环境，水合物会发生分解或变形。
海洋天然气水合物资源勘探开发技术研究
海洋天然气水合物资源勘探开发技术研究一、概述海洋天然气水合物是近年来新兴的一种海洋能源资源，其具有资源丰富、储量巨大、环保高效等特点，因此备受瞩目。
然而，由于其开发的技术难度极大，目前全球范围内尚未实现大规模商业开发。
因此，本文将围绕海洋天然气水合物资源勘探开发技术展开研究，探讨其产业现状和未来的发展趋势。
二、海洋天然气水合物的定义和特点海洋天然气水合物是一种天然产生的海底固态物质，由水分子和天然气分子形成的复合体。
具有重量轻、可燃性强、丰度高、环保等特点，是备受瞩目的新型海洋能源资源。
三、海洋天然气水合物的勘探开发技术1. 勘探技术海洋天然气水合物的勘探技术主要包括测井、地震勘探、电磁勘探、热成像技术等。
其中，地震勘探技术是目前应用最为广泛的一种勘探方法，其通过震源产生的能量，探测地下不同层位的水合物分布情况，从而确定水合物资源的储量和分布。
2. 开发技术海洋天然气水合物的开发技术主要包括海洋平台钻采、湖面钻采、水面采集等。
其中，海洋平台钻采是最为常见的一种开采方法，其将钻井平台安装在水合物区域，通过钻井和采油技术进行水合物的开采。
四、全球海洋天然气水合物产业现状分析目前全球范围内，尚未有任何国家实现大规模商业开发海洋天然气水合物，但已经开展了一定的勘探工作和试采实验。
其中，日本、美国、韩国等国家对海洋天然气水合物的研究投入最大，并取得了一定的实验性成功。
五、未来的发展趋势展望随着全球能源供给体系的调整，海洋天然气水合物被视为未来世界能源结构中的重要组成部分。
未来，随着勘探开发技术的不断改进和应用，海洋天然气水合物的开发规模将逐渐扩大，其在全球能源市场中的份额也将不断提高。
六、结论海洋天然气水合物作为一种新型的海洋能源资源，具有巨大的应用潜力。
然而，其勘探开发技术难度极大，需要不断的技术创新和应用推广。
随着全球能源市场的竞争加剧，海洋天然气水合物也将在未来成为各国争夺的焦点之一。
专家为我省冻土区天然气水合物资源勘探开发建言献策
专项是“７ 计划” ９３ 的重要组成部分 ， 这次获准立项的 ４ 个专项是青海省农林科学院的 “ 青海不同基 因型蚕豆
蛋 白质 组 分及其 亚基 与遗 传机 制研 究 ”青海 师 范大 学 、
的 “ 持舆 情服 务 的藏汉 机器 翻译 关键 技术 研究 ”青 支 、
２１ 年第 ２ ００ 期
年度 国家 ９ ３ 划 （ ７计 国家重 点 基础研 究 发展 计 划 ） 期 前 研究 专项 ， ４项 获得 了科技 部批 准立 项 ， 有 共资 助 经费 ２５万 元 ， 造 了我 省历 年来 立项 数 最 高记 录 ， ４ 创 实现 了 我省 ９３前期 研究 专项课 题 的重 大 突破 。７ ７ ９ ３前期研 究
２１ ００年 ３月 １日，省 科技厅 组织 省 内外有关 专家 对 中科 院盐湖 研究 所承 担 的 “ 湖 氯化镁 生 产金属 镁 盐 清 洁工 艺研究 ”项 目进 行 了验 收 和成果评 价 ，与会 专
家一 致认 为该 项科 技成 果 达到 了 国际领 先水 平 。该项
位 的 １０多人参 加 了培 训 。 ３
上，从气源和温压条件分析了青海省多年冻土区天然
１８ § ２ Ｔ
发 区管 委会 、青 海省 国有科 技 资产 经 营管理 有 限公 司
开发起 到重要 的引领 带动作 用 。
盐 湖氯化镁 制备 金属镁 获重 大突破
联 合承 办 的科 技 型 中小 企业 技术 创新 基金 项 目申报培 训 班在 西宁举 办 。来 自西 宁经济 技术 开发 区东川工 业
园 区 、甘河 工业 园 区 、南川 工业 园 区 、生物 产业 园 区 及 西 宁地 区 的经发 局 、科 技 型 中小企 业 等 ８ ０多家 单
天然气水合物资源开发与利用
天然气水合物资源开发与利用天然气水合物是一种含有天然气的冰状物质，以水为主要成分。
它是一种新型的燃气资源，具有能源含量高、广泛分布、取之不尽、用之不竭等优点。
天然气水合物的资源量十分丰富，是目前人类已知的储量最大的燃气资源之一。
国际上有许多国家正在积极研究开发利用该资源，以满足能源需求和环境保护的需求。
天然气水合物的开发与利用可以分为三个方面：资源勘探、生产开采和应用利用。
一、资源勘探天然气水合物的勘探需要进行海洋、陆地和极地三个方面的勘探。
海洋方面主要是深海勘探，陆地方面主要是在高寒或沙漠地区的勘探，极地方面主要是在北极和南极地区的勘探。
天然气水合物的勘探需要进行探测、试验和采集三个步骤，通过对资源储量、分布、稳定性等方面的研究，为后续的开采做好准备。
二、生产开采生产开采是天然气水合物开发利用的关键环节。
目前，常用的生产开采方法主要有压力减小法、加热法、化学物质注入法等。
通过这些方法，可以使天然气水合物从冰状状态转化为气态，实现对天然气的收集和利用。
同时，要注意保护沉积层和保障环境，避免大量的二氧化碳排放和海洋污染。
三、应用利用天然气水合物的应用利用需要从能源、环境和经济三个方面来考虑。
目前，天然气水合物已经被应用在供暖、发电、生物活性炭制备和化学原料等方面。
未来，随着技术进一步发展，将有更多的领域可以应用和发挥天然气水合物的潜力。
同时，要注意避免地区间资源的分配不平衡和产业链的不完善等问题，实现福利最大化和可持续发展。
结论总之，天然气水合物是一种丰富的燃气资源，其开发利用对于满足能源需求和环境保护有着重要的意义。
在资源勘探、生产开采和应用利用等方面，需要持续加强科学技术研究和产业链建设，实现天然气水合物的可持续开发和利用，为全球经济和可持续发展做出贡献。
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三、研究天然气水合物的意义
2.It may function as a source or sink for atmospheric methane, which may influence global climate
Methane from the hydrate reservoir might significantly modify the global greenhouse, because methane is ~20 times as effective a greenhouse gas as carbon dioxide, and gas hydrate may contain three orders of magnitude more methane than exists in the present-day atmosphere. Because hydrate breakdown, causing release of methane to the atmosphere, can be related to pressure changes caused by glacial sea-level fluctuations, gas hydrate may play a role in controlling longterm global climate change.
12 窦斌博士、副教授 CUG
二、世界资源的分布及消耗
前天国际原油价格最新油价WTI 98.18 美元↑ 0.89 美元；
布伦特 95.76美元↑ 1.26美元； 上升到100美元不是不可能。
估计90%的海域和占陆地26%的高纬度长年永冻 区所发现的天然气水合物，势必引起各国政府和企业 界的高度重视，投巨资、强化研究、希冀尽快有新的 突破。
13 窦斌博士、副教授 CUG
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、研究天然气水合物的意义
14 窦斌博士、副教授 CUG
三、研究天然气水合物的意义
Why do we study it? Gas hydrate is an important topic for study for three reasons: 1.It contains a great volume of methane, which indicates a potential as a future energy resource.
目前，全球已发现116处潜在的天然气水合物产地。其中， 美国和加拿大沿海地区、危地马拉海岸、印度洋、日本海域 和俄罗斯的鄂霍茨克海等15处通过钻井取样确认。中国的东 海海域、南海海域和青藏高原也具有天然气水合物分布的广 阔前景。
2007年5月1日凌晨，在我国南海北部成功钻获天然气水 合物实物样品，并经初步预测，其远景资源量可达上百亿吨 油当量。
15 窦斌博士、副教授 CUG
三、研究天然气水合物的意义
由于独特的晶体结构与分子空间构型决定了天然气水合 物独特的高浓集气体的能力，表现特点为高浓度气体=高储 量。在实验标准状态下，单位体积天然气水合物可释放出 160-180倍体积甲烷气体。因而天然气水合物矿藏的发现、 勘探、开发与研究也就极具价值。原苏联科学院院士A.A.特 罗菲姆克认为，有利于天然气水合物形成条件的地区，如占 全球陆域面积27%的永久冻土带地区，90%的海洋具备天然 气水合物赋存条件；据此，目前估算全球天然气水合物含碳 量为全球化石燃料(石油、天然气和煤)含碳量的两倍，从这 个意义上说，天然气水合物成为21世纪清洁高效的替代能源 资源可望成为不争的事实。
天然气水合物勘探概况 及钻探取心技术探讨
窦 斌 博士、副教授 2007-11-27 濮阳
目录
一、天然气水合物概况 二、世界能源的分布及消耗 三、研究天然气水合物的意义 四、天然气水合物勘探现状 五、天然气水合物开发 六、水合物勘探面临的难题 七、取心关键技术及解决办法 八、地表处理过程中的关键问题 九、钻进取心综合措施 十、保温保压取心装置 十一、地表岩心后处理技术研究
7 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
3、天然气水合物的分组成及结构 天然气水合物中水分子是主体分子，形成所谓空间点阵
结构，气体分子充填于点阵间孔隙中，气体分子与水分子间 没有化学计量关系；点阵结构水分子间以较强的氢健结合， 气体水分子间以范德华力结合。已经发现天然气水合物形成 的3种基本笼型晶体空间结构是立方体型结构，菱形立方体 型结构，六方体H型结构。
8 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
I型为立方晶体结构、Ⅱ型为菱型晶体结构、H型为六方 晶体结构。Ⅰ型天然气水合物在自然界颁最广，而Ⅱ及H型 水合物更为稳定。
9 窦斌博士、副教授 CUG
二、世界能源的分布及消耗
10 窦斌博士、副教授 CUG
二、世界资源的分布及消耗
据80年代国际天然气潜 力委员会(PGC)的统计,世界各 大洋中,天然气水合物的总量 换算为甲烷气体,高达 2×1016m3,其含碳量比迄今世 界上所有已知石油、天然气、 煤炭矿产大2倍,约占化石燃料 (煤、石油、天然气)的53%， 右图给出了地球上的有机碳 分布。
4 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
5 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
2、天然气水合物的分布 天然气水合物在
自然界广泛分布在大 陆、岛屿的斜坡地带、 活动和被动大陆边缘 的隆起处、极地大陆 架以及海洋和一些内 陆湖的深水环境。
6 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
11 窦斌博士、副教授 CUG
二、世界资源的分布及消耗
煤、石油、天然气是当今世 界各国的主要矿物能源，已开采 使用近百年。据专家们估计，再 有30~40年左右，就会面临能源 枯竭的局面。国际能源机构曾指 出世界油气产量在2001~2020年 将达到顶峰，此后，就不可避免 地持续下降。强烈的能源忧患意 识产生寻找新的替代新能源的热 潮。
2 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
3 窦斌博士、副教授 CUG
一、天然气水合物概况
1、什么是天然气水合物
天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）因 其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。 它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、 pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形 结晶化合物。它可用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分 子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如 CH4、C2H6等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天 然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分 子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物 （Methane Hydrate）。