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【研究目的】中国地质调查局先后于2017年、2020年在南海北部神狐海域成功实施两轮水合物试采,创造了产气时间最长、产气总量最大、日均产气量最高等多项世界纪录,了解和掌握南海天然气水合物开采储层相变与渗流机理,有助于进一步揭示该类型水合物分解机理、产出规律、增产机制等,可为中国海域水合物资源规模高效开采提供理论基础。【研究方法】基于两轮试采实践,笔者通过深入研究发现,储层结构表征、水合物相变、多相渗流与增渗、产能模拟与调控是制约水合物分解产气效率的重要因素。【研究结果】研究表明,南海水合物相变具有分解温度低,易在储层内形成二次水合物等特点,是由渗流场-应力场-温度场-化学场共同作用的复杂系统;多相渗流作用主要受控于未固结储层的物性特征、水合物相变、开采方式等多元因素影响,具有较强的甲烷吸附性、绝对渗透率易突变、气相流动能力弱等特点;围绕南海水合物长期、稳定、高效开采目标,需要在初始储层改造基础上,通过实施储层二次改造,进一步优化提高储层渗流能力,实现增渗扩产目的。【结论】随着天然气水合物产业化进程不断向前推进,还需要着力解决大规模长时间产气过程中温度压力微观变化及物质能源交换响应机制以及水合物高效分解、二次生成边界条件等难题。创新点：南海水合物相变是由渗流场-应力场-温度场-化学场共同作用的复杂系统;南海泥质粉砂储层具有较强的甲烷吸附性、绝对渗透率易突变、气相流动能力弱等特点,多相渗流机理复杂。 相似文献
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日本在实施天然气水合物研发计划（MH21）的第一阶段（2001—2008）及之后,作为合作伙伴,参加了加拿大Mallik和美国阿拉斯加陆域永冻层的水合物试采工程项目,并在本国南海海槽分别于2000年和2004年实施了水合物探井施工和多井钻探取样调查。从MH21第二阶段（2009—2015）开始,日本加强了对南海海槽东部的钻探、取样调查,运用新研发的CDEX hybrid PCS系统采取保压岩心;运用PCCT压力岩心测试鉴定仪器,对含水合物沉积地层的岩样作精密测试分析;提出水合物开采环境效应评估（EIA）研究战略,运用综合方法认真实施EIA调查,以及对海域水合物生产环境监测系统,包括海底甲烷泄漏监测仪（MLMS）、海底变形测量仪（SDMS）等予以布署。2013年3月12—18日,日本在南海海槽东部深水水合物储层实施了第一次天然气水合物的试采。六日内累积生产气量约120000 m3,平均日产气量20000 m3。这是世界上第一次海域天然气水合物成功的试采工程,是国际天然气水合物开发史上的一座里程碑。但是,天然气水合物的商业化开采在国际上将是一个艰难、漫长的过程。 相似文献
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天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,被视为油气领域最有潜力的替代清洁能源。全球目前有5个国家进行了8次天然气水合物试采工作,特别是2017年5月中国神狐海域天然气水合物试采取得了巨大成功,创造了产气时间和产气总量两项世界纪录,但是由于天然气水合物特殊的物理力学性质和赋存状态,技术经济开采还面临诸多难题。在分类总结天然气水合物开采方法的基础上,分析了中日两国的海域天然气水合物试采情况及试采数据,得出了如下结论与建议:（1）天然气水合物开采方法可归纳为两大类:原位分解法和地层采掘法;（2）海域天然气水合物试采数据表明:压力和温度条件都是影响产气速率的主要因素与约束条件,在生产不同阶段,影响产气能力的主要因素不同;（3）对日本第1次天然气水合物试采数据分析表明,压力驱动力、温度驱动力与产气速率均有较好的相关性,提出了表征温度压力耦合关系的指标相态平衡距,研究了产气速率与相态平衡距的分段线性关系,建立了天然气水合物储层分解动力学模型范式;（4）分析了降压开采方法中大幅快速降压与分段缓慢降压两种降压方式的优劣,提出有效供热是实现天然气水合物降压开采的长期高产的必要条件,集成页岩气开发中的水平井压裂技术与干热岩地热开发中热量对流交换循环的原理,提出对流注热降压开采方法。 相似文献
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天然气水合物是未来极具潜力的新型高效清洁替代能源。在分析水合物开采面临的瓶颈问题的基础上,提出了一种全新的天然气水合物开采方法——原位补热降压充填开采法。该方法将氧化钙(CaO)粉末注入天然水合物储层,降压开采天然气,天然气水合物分解产生的水和氧化钙粉末迅速反应,产生的大量热量补充天然气水合物的分解热。本文利用基于有限体积法的新型天然气水合物模拟器,构建三维地质模型对该方法进行产能数值模拟评价。模拟结果表明相较于常规水平井方法以及水平井结合压裂开采方案,该方法对生产的促进效应明显,尤其是与水平井结合压裂开采方案相比该方法的累积产气量明显提高,但累积产水量没有显著变化,开采效率显著提升。施工工艺中裂缝等效渗透率和氧化钙注入量两个关键参数的敏感性分析结果表明在压裂过程中,压裂技术的增产效果会随着等效渗透率的提高而逐渐减弱。除此之外,氧化钙注入量越大,增产效应越明显,并且提高氧化钙注入量只会提高产气量,不会显著提高产水量,所以理论上注入量越大,产气效率越高。与此同时,该方法在不同渗透性能的天然气水合物储层中均有一定的适用性,其中针对低渗储层的促进效应更为显著。综合上述结论,本文从三维模型理论计算的角度定量化验证了原位补热降压充填开采方法的潜在价值,期待为将来的水合物试采工作提供一定参考。 相似文献
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南海天然气水合物稳定带厚度及资源量估算 总被引：8，自引：2，他引：6
中国的南海一直被人们认为蕴藏着丰富的天然气水合物资源,综合中国南海的水深、地热梯度及底部水温等地质资料,运用VisualBasic.Net编程分析在该海域范围内天然气水合物稳定带厚度,讨论其分布特征,并以此来评估该区域的水合物资源量.结果表明当地热梯度为0.06℃/m,在区域1中可能存在天然气水合物,其稳定带的最大厚度可达400 m,天然气水合物分布较为规则,从外向内逐渐增厚.但在区域2中由于受到水深和地热等因素的影响不存在天然气水合物,此时天然气水合物的资源量约为0.55×104 km3;当地热梯度随机取值时,该区的天然气水合物资源量约为0.57×104 km3.通过对地热梯度取不同的值,估算得到在该研究区天然气水合物的资源量约为0.6×104 km3. 相似文献
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一、地质调查十大进展1.我国海域天然气水合物试验性试采(第二次试采)取得圆满成功2020年2月17日—3月30日,南海海域天然气水合物(可燃冰)二次试采圆满完成,创造了产气总量149.86万m^3,日均产气量3.57万m^3的世界纪录。(见本刊2020年第3期)2.青海共和盆地干热岩规模化压裂造储取得重大突破在青海共和盆地成功实施了两眼深度超过4000 m、井底温度超过200℃的双靶点干热岩定向井,建立了我国首例干热岩规模化储层建造描述与裂隙预测方法以及监测技术体系,达到世界先进水平。 相似文献
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《China Geology》2020,3(2):197-209
Clayey silt reservoirs bearing natural gas hydrates (NGH) are considered to be the hydrate-bearing reservoirs that boast the highest reserves but tend to be the most difficult to exploit. They are proved to be exploitable by the first NGH production test conducted in the South China Sea in 2017. Based on the understanding of the first production test, the China Geological Survey determined the optimal target NGH reservoirs for production test and conducted a detailed assessment, numerical and experimental simulation, and onshore testing of the reservoirs. After that, it conducted the second offshore NGH production test in 1225 m deep Shenhu Area, South China Sea (also referred to as the second production test) from October 2019 to April 2020. During the second production test, a series of technical challenges of drilling horizontal wells in shallow soft strata in deep sea were met, including wellhead stability, directional drilling of a horizontal well, reservoir stimulation and sand control, and accurate depressurization. As a result, 30 days of continuous gas production was achieved, with a cumulative gas production of 86.14 ×104 m3. Thus, the average daily gas production is 2.87 ×104 m3, which is 5.57 times as much as that obtained in the first production test. Therefore, both the cumulative gas production and the daily gas production were highly improved compared to the first production test. As indicated by the monitoring results of the second production test, there was no anomaly in methane content in the seafloor, seawater, and atmosphere throughout the whole production test. This successful production test further indicates that safe and effective NGH exploitation is feasible in clayey silt NGH reservoirs. The industrialization of hydrates consists of five stages in general, namely theoretical research and simulation experiments, exploratory production test, experimental production test, productive production test, and commercial production. The second production test serves as an important step from the exploratory production test to experimental production test. 相似文献
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为了探明矿物类型对于天然气水合物成藏的影响,笔者等利用南海北部神狐海域W07站位样品及其水合物饱和度数据,进行XRD全岩和黏土矿物测试分析、比表面积分析以及束缚水能力综合分析。结果表明,海床下110~127 m（即110~127 mbsf,meters below sea floor, 海床以下深度）为水合物储层段,海床下127~156 m为非水合物储层段。通过XRD分析可知,高石英及长石含量,低伊蒙混层含量的层段,比表面积与束缚水能力较低,说明其具有相对较好的孔渗条件,为水合物的运移与储集提供了良好的空间条件,因此形成水合物储层段;而在高伊蒙混层的层段中,比表面积较大,束缚水能力较强,其对甲烷气体及流体的吸附和束缚能力较强,对水合物成藏起到潜在的封隔作用,成为非储层段,储层与非储层段纵向叠置序列有利于优质水合物储层的形成。本次研究总结了矿物组分与优质水合物储层之间的关系,并揭示两者存在的潜在成因联系,以期丰富水合物富集成藏的基础理论,对未来南海北部天然气水合物的商业化开发提供支持。 相似文献
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《China Geology》2020,3(3):362-368
Gas hydrate is one kind of potential energy resources that is buried under deep seafloor or frozen areas. The first trial offshore production from the silty reservoir was conducted in the South China Sea by the China Geological Survey (CGS). During this test, there were many unique characteristics different from the sand reservoir, which was believed to be related to the clayed silt physical properties. In this paper, simulation experiments, facilities analysis, and theoretical calculation were used to confirm the hydrate structure, reservoir thermo-physical property, and bond water movement rule. And the behavior of how they affected production efficiency was analyzed. The results showed that: It was reasonable to use the structure I rather than structure II methane hydrate phase equilibrium data to make the production plan; the dissociation heat absorbed by hydrate was large enough to cause hydrate self-protection or reformation depend on the reservoir thermal transfer and gas supply; clayed silt got better thermal conductivity compared to coarse grain, but poor thermal convection especially with hydrate; clayed silt sediment was easy to bond water, but the irreducible water can be exchanged to free water under high production pressure, and the most obvious pressure range of water increment was 1.9–4.9 MPa. 相似文献
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二十多年来,南海天然气水合物勘查评价均主要集中在南海北部大陆边缘陆坡深水区,且先后在珠江口盆地神狐、珠江口盆地东部海域调查区和琼东南盆地陵水-松南调查区取得了天然气水合物勘查试采的重大突破及进展,陆续发现了两个大规模的天然气水合物藏,初步评价预测南海天然气水合物资源规模达800亿吨油当量左右,取得了南海天然气水合物勘探的阶段性重大成果.然而,南海天然气水合物资源进一步深化和拓展勘探的有利领域在哪里？尤其是可持续滚动勘探的战略接替区及选区在何处？其与目前陆坡深水油气及水合物勘探紧密相邻的外陆坡-洋陆过渡带（OCT）乃至洋盆区是否具有天然气水合物形成的地质条件？根据海洋地质调查及初步的地质综合分析研究,认为外陆坡-洋陆过渡带乃至洋盆区具备天然气水合物成藏的基本地质条件,可作为南海未来天然气水合物勘查的战略接替区和可持续滚动勘探的战略选区及资源远景区.针对这些影响和决定将来天然气水合物勘探决策部署及走向等关键问题进行初步分析与探讨,抛砖引玉希望能够对未来南海天然气水合物资源勘查评价及战略接替区之选择有所裨益！ 相似文献
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Natural gas hydrates (NGHs) are globally recognized as an important type of strategic alternative energy due to their high combustion efficiency, cleanness, and large amounts of resources. The NGHs reservoirs in the South China Sea (SCS) mainly consist of clayey silts. NGHs reservoirs of this type boast the largest distribution range and the highest percentage of resources among NGHs reservoirs in the world. However, they are more difficult to exploit than sandy reservoirs. The China Geological Survey successfully carried out two NGHs production tests in the Shenhu Area in the northern SCS in 2017 and 2020, setting multiple world records, such as the longest gas production time, the highest total gas production, and the highest average daily gas production, as well as achieving a series of innovative theoretical results. As suggested by the in-depth research on the two production tests, key factors that restrict the gas production efficiency of hydrate dissociation include reservoir structure characterization, hydrate phase transition, multiphase seepage and permeability enhancement, and the simulation and regulation of production capacity, among which the hydrate phase transition and seepage mechanism are crucial. Study results reveal that the hydrate phase transition in the SCS is characterized by low dissociation temperature, is prone to produce secondary hydrates in the reservoirs, and is a complex process under the combined effects of the seepage, stress, temperature, and chemical fields. The multiphase seepage is controlled by multiple factors such as the physical properties of unconsolidated reservoirs, the hydrate phase transition, and exploitation methods and is characterized by strong methane adsorption, abrupt changes in absolute permeability, and the weak flow capacity of gas. To ensure the long-term, stable, and efficient NGHs exploitation in the SCS, it is necessary to further enhance the reservoir seepage capacity and increase gas production through secondary reservoir stimulation based on initial reservoir stimulation. With the constant progress in the NGHs industrialization, great efforts should be made to tackle the difficulties, such as determining the micro-change in temperature and pressure, the response mechanisms of material-energy exchange, the methods for efficient NGHs dissociation, and the boundary conditions for the formation of secondary hydrates in the large-scale, long-term gas production.©2022 China Geology Editorial Office. 相似文献
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黑海天然气水合物资源丰富,是我国未来开展国际合作的重要区域.论文系统地总结、分析了黑海地区天然气水合物近50年的地质调查结果,包括天然气水合物的分布、资源潜力和地质调查特点等.分析归纳要点包括:黑海地区天然气水合物类型以Ⅰ型为主,主要赋存在细粒沉积储层中,甲烷资源量最高可达850万亿m3;除俄罗斯外,黑海周边其他各国的调查能力和装备实力相对较弱,各专属海域水合物调查程度较低,资源分布不明;土耳其积极参与国际合作项目,具备一定的调查能力和装备实力,是我国未来合作的重点. 相似文献
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中国南海北部陆坡区是天然气水合物成藏的理想场所,资源潜力巨大。文章基于天然气水合物勘探成果,结合南海北部天然气水合物成藏地质背景,从天然气水合物成藏的温压稳定条件、气源形成条件、构造输导条件和沉积储集条件4方面,系统分析了南海北部天然气水合物成藏的基本地质条件,探讨了南海北部陆坡中部神狐海域、南海北部陆坡西部海域和南海北部陆坡东北部海域天然气水合物的成藏类型与成因模式。结果认为,南海北部陆坡中部神狐海域主要发育扩散型水合物,而南海北部陆坡西部海域主要发育渗漏型水合物,南海北部陆坡东北部海域则发育兼具扩散型与渗漏型特征的复合型水合物。 相似文献
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南海天然气水合物稳定带厚度分布特征 总被引：1，自引：0，他引：1
天然气水合物在未来能源、自然环境和灾害等方面具有重要的研究意义,其形成除需要充足的气源外,还与温度、压力密切相关。天然气水合物稳定带表明该地区水合物发育与分布的可能范围。以Dickens和Quinby Hunt的甲烷水合物相平衡公式为基础,从地热学角度分析南海甲烷水合物稳定带厚度及其分布特征。研究表明,南海大部分海域均具备形成天然气水合物的条件。由于受海底深度、海底温度、热流等参数的影响,在不同位置发育的水合物稳定带厚度变化较大,最大厚度可达1 100 m,位于吕宋海槽内。水合物稳定带厚度较大的区域主要呈条带状分布在南海中部和东部,大陆边缘水深500 m左右即可形成水合物,说明南海地区具有广泛的天然气水合物形成环境。天然气水合物稳定带厚度仅是水合物厚度的理论值,地层中实际的水合物发育厚度和分布特征还受到气源、构造、沉积等因素的影响。此外,岩石热导率、海底温度、热流和水深等对南海水合物稳定带厚度及其分布有影响。 相似文献