陸地永久凍土天然氣水合物鉆探技術(shù)研究

根據(jù)我們所收集的地質(zhì)資料，我國青藏高原永久凍土區(qū)具備形成重烴類天然氣水合物的溫度和壓力條件。因此，2004年8月，中國地質(zhì)科學院勘探技術(shù)研究所向中國地質(zhì)調(diào)查局提出了將“陸地永久凍土天然氣水合物鉆探技術(shù)研究”列為地質(zhì)大調(diào)查項目的立項建議。2005年9月，中國地質(zhì)調(diào)查局對立項申請進行了評審，經(jīng)過專家們的審查和評議，同意將“陸地永久凍土天然氣水合物鉆探技術(shù)研究”列為2005年地質(zhì)大調(diào)查項目。 “陸地永久凍土天然氣水合物鉆探技術(shù)研究”是融研究、試驗及生產(chǎn)于一體的綜合研究項目，通過本項目的實施，啟動我國陸地永久凍土天然氣水合物鉆探技術(shù)的全面研究及施工試驗，為我國開展陸地永久凍土天然氣水合物評價，實施鉆探取樣施工提供技術(shù)支撐。項目組根據(jù)任務書及計劃要求開展了調(diào)研、資料收集、理論計算、室內(nèi)研究、圖紙設計及野外踏勘、調(diào)查取樣等工作。完成了3種規(guī)格、6種不同結(jié)構(gòu)鉆具的設計及試制，包括保壓及大直徑特種繩索打撈快速取樣鉆具，研制了配套的輔助器具，選配購置了鉆探施工設備，制定了鉆探施工方案及特殊泥漿體系，并于2008年11月首次在海拔4200m青海省木里地區(qū)實施了我國第一口陸地永久凍土天然氣水合物科學鉆探孔，在133.5m—165.5m孔段發(fā)現(xiàn)了三層天然氣水合物樣品，并在現(xiàn)場進行了幾次試燃。2008年12月10日，中國地質(zhì)調(diào)查局組織包括7位院士在內(nèi)的19位專家對該項目初步成果進行了階段評審。這次鉆探取樣獲取水合物樣品使我國陸地永久凍土天然氣水合物調(diào)查研究取得突破性進展，為我國進一步實施陸地永久凍土天然氣水合物提供了重要的參考依據(jù)。根據(jù)2008年取得的重要發(fā)現(xiàn)，中國地質(zhì)調(diào)查局對2009年的青藏高原凍土帶天然氣水合物調(diào)查評價項目進行了調(diào)整，把工作重點集中在祁連山南端的木里地區(qū)，使我國天然氣水合物調(diào)查評價有了更明確的目標。2009年，項目組對鉆具結(jié)構(gòu)進行進一步改進和優(yōu)化，試制出半合管及三層透明襯管鉆具，研制了低溫泥漿制冷裝置，對低溫泥漿進行了室內(nèi)試驗，通過同美國泥漿公司的合作，配置出了在低溫狀態(tài)下具有良好潤滑、穩(wěn)定孔壁和保護巖心樣品性能的優(yōu)質(zhì)泥漿，優(yōu)化了鉆進參數(shù)改進了組織管理。2009年，完成鉆探工作量1876.88m、最大孔深達到765.01m，鉆獲了水合物樣品，發(fā)現(xiàn)一些重要異常。經(jīng)過國內(nèi)水合物檢測權(quán)威機構(gòu)對鉆獲巖心樣品的檢測鑒定，進一步證實了我國陸域凍土確實存在人們一直期望的水合物資源，從而使我國成為第一個在高海拔和中低緯度地區(qū)發(fā)現(xiàn)水合物樣品的國家，也是繼加拿大、美國之后第三個在陸地通過鉆探取樣發(fā)現(xiàn)水合物的國家，在國內(nèi)外引起極大反響及黨和國家領(lǐng)導人的高度重視。2009年9月25日，國土資源部對外發(fā)布了我國在陸域鉆獲天然氣水合物的消息，這一發(fā)現(xiàn)具有重要科學和戰(zhàn)略意義，也使我國地質(zhì)大調(diào)查工作向國慶60周年獻上了一份厚禮。本項目不僅僅是在凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)了水合物，更是為我國凍土天然氣水合物資源勘探評價提供了技術(shù)支撐，具有重要的科學研究及社會意義。2010年-2011年繼續(xù)實施鉆探取樣施工。 2100433B

天然氣水合物燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。1立方米可燃冰可轉(zhuǎn)化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水。開采時只需將固體的“天然氣水合物”升溫減壓就可釋放出大量的甲烷氣體。

固體狀的天然氣水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉積物或寒冷的永久凍土中。海底天然氣水合物依賴巨厚水層的壓力來維持其固體狀態(tài)，其分布可以從海底到海底之下 1000 米 的范圍以內(nèi)，再往深處則由于地溫升高其固體狀態(tài)遭到破壞而難以存在。

從物理性質(zhì)來看，天然氣水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系數(shù)、電解常數(shù)和熱傳導率均低于冰。天然氣水合物的聲波傳播速度明顯高于含氣沉積物和飽和水沉積物，中子孔隙度低于飽和水沉積物，這些差別是物探方法識別天然氣水合物的理論基礎。此外，天然氣水合物的毛細管孔隙壓力較高。

形成可燃冰有三個基本條件：溫度、壓力和原材料。

首先，可燃冰在0-10℃時生成，超過20℃便會分解。海底溫度一般保持在2-4℃左右；

其次，可燃冰在0℃時，只需30個大氣壓即可生成，而以海洋的深度，30個大氣壓很容易保證，并且氣壓越大，水合物就越不容易分解。

最后，海底的有機物沉淀，其中豐富的碳經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。海底的地層是多孔介質(zhì)，在溫度、壓力、氣源三者都具備的條件下，可燃冰晶體就會在介質(zhì)的空隙間中生成。