天然气水合物

日本勘探开发现状
1994年，日本成立了天然气水合物开发促进委员会，先后启动
了“天然气水合物研究及开发推进初步计划”和“开发利用天然气
水合物”国家计划。 目前，以日本为主导，已经结束在加拿大西北部永久冻土带地
区麦肯齐河三角洲 Mallik2L-38井—4L-38井的钻探，进而推进了人
类大规模工业性开发利用天然气水合物甲烷的进程；也表明日本力 求争取在天然气水合物开发领域在研究与实验方面保持领先地位的 意图。 2013 年 3 月，日本进行了第一次海洋生产先导试验，由日本石 油勘探公司在渥美半岛和志摩半岛海域的第二渥美海丘实施，采用
天然气水合物概述及勘探开发进展
国土资源部油气资源战略研究中心
资源评价室
二〇一六年三月
2016年1月
提纲
一、概述 二、勘探开发进展 三、开采方法 四、发展思路
定义
天然气水合物（Natural Gas Hydrate）是由气体分子（主 要为甲烷）和水在低温和中高压和条件下混合时组成的固体笼 形结晶化合物。因其外观象冰，且遇火即可燃烧，所以又称为 “可燃冰”。
2007年5月，首次在南海北部神狐海域通过钻探成功获取了“可燃冰” 实物样品。 2008 年11月，在青海祁连山冻土区成功钻获“可燃冰”样品，证实我 国是既有海域“可燃冰”，又有陆域“可燃冰”的少数国家之一。 2013 年，在珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度“可燃冰”，其具有 埋藏浅、厚度大、类型多、纯度高4个特点。通过实施23口钻探井，控 制“可燃冰”分布面积 55 平方公里，控制储量相当于 1000 亿～ 1500 亿 立方米天然气。
俄罗斯还在贝加尔湖淡水沉积物中发现天然气水合物，在
黑海 1950 m 水深处发现冰状天然气水合物晶体；确定在黑海海 域海底天然气水合物矿层厚度达 6m ，在 6 － 650m 深处存在 150 多
个 天 然 气 水 合 物 矿 藏 ， 天 然 气 水 合 物 含 甲 烷 资 源 量 (20 －
25)×1013m3。
此次发现的天然气水合物样品具有埋藏浅、厚度大、类型多、纯度高四 个主要特点。自然产状呈层状、块状、结核状、脉状等多种类型，肉眼可辨。 岩芯中天然气水合物含矿率平均为 45-55％；其中天然气水合物样品中甲烷 含量最高达到99％。通过实施23口钻探井，控制天然气水合物分布面积55平 方公里，将天然气水合物折算成天然气，控制储量１000-1500亿立方米。
南海北部勘探进展
2007 年 5 月，由广州海洋 地质调查局组织实施，委托辉 固国际集团公司 Bavenit 号钻
探船承担我国首个天然气水合
物钻探航次，在南海北部神狐 海域，完成先导孔钻探 8 个， 取心孔钻探5个，在其中3个钻 孔发现并获取了天然气水合物
在 140 平方公里的钻探目标区内圈定出 11个可燃冰矿体，含矿区总面积约22平 方公里，矿层平均有效厚度约20米，预 测储量约194亿立方米。
与辉固国际集团、英国GEOTEK 合作使用Ｍ /V REMEtive钻探船，在紧邻珠
江口盆地东部的台西南盆地中部隆起附近地区水深 664-1420ｍ范围内实施钻 探，首次钻获高纯度天然气水合物样品，并通过钻探获得可观的控制储量。
南海北部勘探进展
2014 年 1 月，在南海天然气水 合物钻探工程验收会现场，院 士专家们观看“可燃冰”样品。
加拿大勘探开发现状
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 区的冻土区天然气水合物的研究。加拿大地质调查局等组织开展 对西海岸胡安一德夫卡洋中脊陆坡区、麦肯齐三角洲、普拉德霍
湾等地区的水合物的调查研究。
加拿大西北部永久冻土带钻探的天然气水合物开发井—麦肯 齐河(Mackenzie)三角洲Mal-lik2L-38井世界闻名。 2001年，加拿大对其全国天然气水合物进行了资源评价，保 守估算加拿大天然气水合物含甲烷资源（0.44－8.1)×1014m3， 而常规天然气资源量为0.27×1014m3，即天然气水合物含甲烷资 源是其常规天然气资源的1.6－30倍。
俄罗斯勘探开发现状
俄罗斯是最早发现和全方位开展天然气水合物资源调查评价的 国家之一。 俄罗斯除其领海 ( 鄂霍茨克海、白令海、里海、北冰洋等 )
有巨大天然气水合物资源潜力以外，俄罗斯还拥有全球唯一正
在从天然气水合物中采掘天然气的永久冻土带气田——西西伯 利亚Messoyaha(麦索亚哈)气田，已经半连续生产达18年。
勘探开发历程
1990.1 1991~1993 1993 1993.3~4 1993.6 1995 1995.11~12 1996 1997 1998.4 1998.6 1998．5 1999 1999.7 联合国召开的“石油地质与地球化学:发展中国家的问题与前景”国际讨论会，气水合物被列为一个讨论专题。 中国科学院兰州冰川冻土研究所在实验室合成气水合物。 ODP在太平洋西岸活动陆缘、美国西海岸、日本滨海、南海海沟等地发现气水合物。 第一届国际天然气水合物会议（ICGH-1）在美国新帕尔茨举行。 加拿大地质调查局在马更些三角洲发现冰胶结永冻层的气水合物。 美国使用海底取样器在墨西哥湾发现H型结构气水合物。 日本成立甲烷水合物开发促进委员会，开始实施气水合物研究与开发的五年计划。 ODP164航次在大西洋西部的布莱克海岭组织了专门的天然气水合物调查。 第二届国际天然气水合物会议（ICGH-2）在法国图卢兹举行。 印度实施气水合物勘探计划。 我国正式以六分之一成员国加入大洋钻探计划。 中国科学院科技政策局组织召开以“中国天然气水合物的研究开发前景”为主题的21世纪能源科学发展战略研 讨会；中国科学院兰州冰川冻土研究所提出开展“青藏高原永久冻土层的天然气水合物”的研究工作。 美国参议院能源委员会通过“天然气水合物研究与资源开发计划”议案。 美国制定了勘探开发天然气水合物的法律条文。 第三届国际天然气水合物会议（ICGH-3）在美国盐湖城举行。会议主题是：“天然气水合物与未来的挑战”。 N.B.Kakvnov等评价提交了俄罗斯欧洲东北部乌拉尔山以西永久冻土带地区的天然气水合物含甲烷资源量 100×109m3(3.5TCF)。 加拿大对其全国天然气水合物进行了资源评价，保守估算加拿大天然气水合物含甲烷资源为(0.44~8.1)×1014m3。 第四届国际天然气水合物会议（ICGH-4）在日本大阪举行。 第五届国际水合物会议（ICGH-5）在挪威特隆赫姆（Trondheim）举行。 第六届国际天然气水合物会议（ICGH-6）在加拿大温哥华召开。
南海北部勘探进展
1999～2001年，中国地质调查局科技人员首次在南海西沙海槽
发现了显示天然气水合物存在的地震异常信息（似海底地震发射波 “BSR”）。此项重大成果引起国家领导的高度重视， 2002 年国务 院批准设立我国海域天然气水合物资源调查专项。从此，我国正式 踏上大规模、多学科、多手段的天然气水合物资源调查历程。 自2002年开始，中国地质调查局组织专家科学论证，全面部署 我国海域天然气水合物资源调查工作。通过积极开展天然气水合物 资源调查与评价关键技术的自主研发、引进、集成和创新，经过长 期科技攻关，在天然气水合物资源勘查技术装备、实验测试装备、 模拟测试技术、找矿预测技术、成矿理论等方面取得了重要进展， 为天然气水合物找矿突破奠定了坚实的技术和理论基础。
在非洲， 刚果针对 岸外地震 资料进行 了天然气 水合物中 含甲烷资 源量评估。
印度对天然气水 合物的投入相当 于 9000 万元人民 币 / 年 (1996 － 2000) 。 在 东 、 西部近海的孟加 拉湾与阿拉伯海 开展了调查研究 工作。
我国勘探开发进展
我国对天然气水合物的研究起步较晚，直到20世纪90年代中后 期才开始天然气水合物的系统调查研究，近年来取得较快的发展， 初步总结起来， 中国冻土区天然气水合物的调查研究大致可划分 为2002 年以前的预研究阶段，2002～2007 年的探索性调查、技术 准备阶段和2008 年以后的快速发展阶段。
减压法，连续生产了6天，评价产量高达两万立方米 /日，累计生产
甲烷超过12万立方米，首次取得世界海洋天然气水合物开采成功。
其他国家研究现状
德国、韩国、印度、刚果、巴基斯坦、巴西、秘鲁等国家都 对天然气水合物进行了不同程度投资研究。
由于领海水浅，德国没 韩国视天 有天然气水合物资源。 然气水合 但是德国投入9000万马 克设立了国家天然气水 物研究为 合物调查研究专项，组 其最为重 织实施了德、美、加、 要的研究 俄 4 国合作项目。其中， 学科之一。 德国“太阳号”科学调 查船的活动和成果最为 引人注目。
2000
2001 2002.5 2005.6 2008.7
提纲
一、概述
二、勘探开发进展
三、开采方法
四、发展思路
美国勘探开发现状
美国是开展海洋天然气水合物研究最早的国家，在天然气水 合物研究方面处于领先地位。
20 世纪 60 年代，美国在墨西哥湾首次发现了似海底反射 (BSR－水合物层下部游离气引起的反射界面 )。1970年，美国在 布莱克海台实施了深海钻探 (DSDP)，证实BSR之上存在天然气水 合物。 1979 年和 1981 年，美国在墨西哥湾及布莱克海台再次实 施深海钻探，并取得了水合物岩心。 美国已经在其东南大陆边缘、俄勒冈外太平洋西北边缘、 阿拉斯加北坡、墨西哥湾大陆边缘、密西西比峡谷等海域进行 了天然气水合物调查，并绘制了全美海洋天然气水合物的矿藏 分布图，评价了各矿区的资源量和开发潜力。
我国天然气水合物分布
漠河盆地
羌塘盆地
祁连山
南海北部
发现及研究历程
1810 1811 1888 1946 1960~1970 1968 1971 1972 1973~1975 1974 1975 1980 1982~1986 1983 1985 1988 1989 英国学者Humphery Davy在伦敦皇家研究院实验室首次合成氯气水合物。 Davyy著书正式提出气水合物一词。 Villard在实验室合成了CH4、C2H6、C2H4、C2H2等的水合物。 前苏联学者N.H.斯特里若夫从理论上做出结论:自然界可能存在气水合物藏。 前苏联科学家A.A.特罗费姆克等发现天然气的这样一个特性，即它可以以固态形式存在于地壳中并形成气水合物藏。 前苏联在西西伯利亚发现包含天然气水合物藏的麦索雅哈气田。 以美国为首的深海钻探计划(DSDP，大洋钻探计划前身之一)开始实施。 前苏联从麦索雅哈气田含气水合物层中开采天然气。 美国在阿拉斯加北部利用加压桶首次从永冻层中取出包含气水合物的岩心。 特罗费姆克等预测了世界海洋气水合物的资源量并提出了评价方法。 R.Stoll等许多科学家在分析海底地震反射剖面图时发现了似海底反射层(BSR)。 国际大洋钻探项目(大洋钻探计划前身之一)开始实施。 “戈洛马挑战者号”在布莱克外海岭发现了白色天然气水合物碎块。 DSDP66航次、84航次、96航次在太平洋大陆边缘、南墨西哥滨海带、中美洲海槽、危地马拉滨海带等地发现数处气 水合物。 美国地质调查局和美国能源部实施了阿拉斯加北部斜坡气水合物研究项目。 荷兰科学家E.Berecz和M.Balla-Achs出版《Gas Hydrate》一书。 大洋钻探计划(ODP)正式实施。 前苏联出版《1983~1988年天然气水合物文献索引》一书。 第28届国际地质大会会议论文集收ห้องสมุดไป่ตู้气水合物文献。
实物样品，实现了我国天然气 水合物勘探的重大突破。
南海北部勘探进展
2009年1月，启动“南海天然气水合物富集规律与开采基础研究”项目。
2011年1月，在前期工作的基础上，我国批准设立了新的“天然气水合 物勘查与试采工程”，开始着手开发“可燃冰”。
2013年6-9月期间，国土资源部中国地质调查局、广州海洋地质调查局
笼形结构
赋存条件
天然气水合物形成的三个条件：
低温（0-10℃）
高压（>10MPa或水深300m及更深） 充足的气源
天然气水合物分布区域：
海洋：大陆架外的陆坡、深海和深湖 永久冰土带：极地冰川冰土带和冰雪高山冻结岩
全球天然气水合物分布
海洋和湖泊 陆地（冻土区）
获得样品地区 推测地区