天然气水合物勘探开发技术研究

刘威澎

摘 要：天然气水合物广泛分布于陆域的永久冻土与深海沉积物内，是人类十分理想的替代能源。本文重点探讨了我国天然水合物资源在勘探开发技术方面的进展，并以此为基础，对我国天然气水合物的开发技术提出几点建议。

关键词：天然水合物;开发技术;勘探技术;进展

天然气水合物又被称作可燃冰，具体指低温高压环境下，水与天然气所形成的笼形、冰态化合物，其实质是天然气在自然界中特殊的存在形式，广泛分布于水深300米以下的海洋与陆地中的永久冻土中，其显著特点为储量大、分布广。本文将对我国天然水合物资源的勘探开发技术展开探讨。

1 天然水合物资源的勘探开发技术进展

1.1 成藏机理的研究

我国于2008年9月，正式开始研究南海天然气水合物资源的开采基础和富集规律，将此项研究命名为“973”项目，分别从地质条件、热力学条件以及气源条件等不同的角度，对我国天然气水合物的成藏机理进行了分析与探讨，以便对其成藏规律展开更详尽的研究。最后通过汇集研究成果，形成了一本详明的专集，并获得国内外一致好评与认可。

1.2 勘探技术的研究

我国于1999年在南海的北部陆坡区域对天然气水合物进行了深度调查与研究，其工作量相当庞大，主要包括对4470千米的近海区域进行高分辨率多道地震的采集与处理，在海底浅表层设置138个站位进行地质取样，设置59个站位进行海底摄影，其中，浅层剖面的厚度达到2100千米。此项调查与研究取得了一定的成果，终于发现天然气水合物资源所存在的一些地球化学、物理以及地质方面的异常标志，并初步证实：在我国海域中有天然气水合物资源的存在。

我国于2002年正式启动了被命名为“118专项”的天然气水合物的调查与研究项目，专门对其关键技术展开深入研究。2006年，我国启动“”计划，再次对如何勘探与开发天然气水合物资源的一些关键技术展开研究，此计划被定义为重大专项，并设置了7个相关课题，主要包括如何勘探、取心、成藏以及开采天然气水合物等方面的内容。此项研究最大的收获就是分别从陆上与海上获得了天然气水合物的真实样品，为我国勘探技术的进展奠定了扎实的基础。

国土资源部于2007年5月在南海神狐进行钻探取样，成功获得了天然气水合物资源的岩心，当时取样处的水深约为1800米，天然气水合物资源藏埋于300米深的区域，其测量厚度分布于18-34米的区间范围内。对所获得的天然气水合物进行测算，其分解气主要为CH4，占据了水合物的99%，其中，水合物的饱和度区间范围是20%-45%。经过一系列的探讨与研究，终于圈定了多个天然气水合物的有利远景区，主要分布于琼东南海、神狐海域、东沙海域以及西沙海槽。

2008—2010年，经由中国地质调查中心的联合与组织，我国105支勘探队伍在祁连山木里区域进行施工，包括一些勘探技术研究所、地质科学院以及矿产研究所等。通过对祁连山的冻土区展开科学合理的钻探工程，最终获得了天然气水合物的样品。

1.3 开发技术的研究

随着我国勘探技术的不断发展，对天然气水合物的开采技术也展开了深入研究，并取得了一定的成效。中国石油大学建立了水合物的成藏实验装置，其体积接近200升，操作压力能够达到32兆帕，除了将压力、温度等一些常规因素考虑其中，还将地质构造、扰动、流量、地温梯度以及供气方式等因素纳入天然气水合物成藏的考察范围之内，能够同时运用热、电、声来对水合物的空间分布情况进行探测，并能模拟出各种演化过程与成藏方式。我国也建立了天然气水合物的开发装置，有效体积为117.8升，温度变化的区间范围是-15℃-190℃，模拟开采时的储层压力为30兆帕，在这项装置中，設置了3根的光纤探针、4个配备了高像素数码相机的可视窗口，已达到可视化的目的，同时还设置了6个浓度探测器与144个温度探测器，以便在开采过程中探测天然气水合物的变化特征。

针对开发技术所开发的软件，可用于不同开采形式的模拟研究，具体包括联合开采、注剂、降压、电磁加热以及注热等。而对于一些复杂的地质条件，如裂缝结构、多孔介质等，模拟软件均能适用，还能在井网部署中进行模拟，为水合物资源的开发提供了新手段。

在水合物的开发过程中，必然存在一定的风险，对防控技术也有所加强。水合物资源无序分解后会发生气体扩散、溶解、上升以及溢出海面，并极有可能导致大气与海水发生变化，针对这一问题，我国也建立了相应的计算模型。

2 天然气水合物勘探开发的建议与展望

天然气水合物广泛分布于自然界中，由于该领域的勘探与开发技术还十分有限，导致人类对天然气水合物的评估与认识仍处于起步阶段，因此，对其利用价值还亟待进一步挖掘。除了受科学技术的制约外，还受到石油、煤层气、天然气、油砂、页岩气等其他资源开发情况，以及各国实际国情的制约。另外，对天然气水合物的勘探与开发过程中，必然引起一系列的工程地质灾害及气候环境污染等一系列问题。因此，务必结合本国国情与各种能源的开发现状，并对天然气水合物的经济价值进行确认，这样才能使这一能源为人类社会做出巨大贡献。我国目前应采取以下两点策略：一方面应关注国外这方面研究的趋势与最新现状，以便学习国外先进的天然气水合物勘探与开发技术;另一方面，加入到国际上水合物的发展项目中，用较少成本来分享国际上较先进的研究成果。

3 结语

总而言之，人类社会为了实现可持续发展，就必须依赖能源的不断供给，而天然气水合物目前是人类最理想的潜在能源，若能加强勘探开采技术的研究，将解决人类社会的能源困扰与危机。近些年来，我国虽然在此项技术上取得了一定的成就，但整体实力依然同发达国家存在一定的距离，因此，在加强技术研究的同时，还应及时加大国际合作力度。

参考文献：

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