陸地永久凍土天然氣水合物鉆探技術(shù)研究項(xiàng)目摘要

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?zé)N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(xué)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(xiàng)目的立項(xiàng)建議。2005年9月，中國地質(zhì)調(diào)查局對(duì)立項(xiàng)申請(qǐng)進(jìn)行了評(píng)審，經(jīng)過專家們的審查和評(píng)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(xiàng)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(yàn)及生產(chǎn)于一體的綜合研究項(xiàng)目，通過本項(xiàng)目的實(shí)施，啟動(dòng)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(yàn)，為我國開展陸地永久凍土天然氣水合物評(píng)價(jià)，實(shí)施鉆探取樣施工提供技術(shù)支撐。項(xiàng)目組根據(jù)任務(wù)書及計(jì)劃要求開展了調(diào)研、資料收集、理論計(jì)算、室內(nèi)研究、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)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(shí)施了我國第一口陸地永久凍土天然氣水合物科學(xué)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(chǎng)進(jìn)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(duì)該項(xiàng)目初步成果進(jìn)行了階段評(píng)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(jìn)展，為我國進(jìn)一步實(shí)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(duì)2009年的青藏高原凍土帶天然氣水合物調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)整，把工作重點(diǎn)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(píng)價(jià)有了更明確的目標(biāo)。2009年，項(xiàng)目組對(duì)鉆具結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)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(duì)低溫泥漿進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，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(hù)巖心樣品性能的優(yōu)質(zhì)泥漿，優(yōu)化了鉆進(jìn)參數(shù)改進(jìn)了組織管理。2009年，完成鉆探工作量1876.88m、最大孔深達(dá)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(cè)權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)鉆獲巖心樣品的檢測(cè)鑒定，進(jìn)一步證實(shí)了我國陸域凍土確實(shí)存在人們一直期望的水合物資源，從而使我國成為第一個(gè)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(gè)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(dǎo)人的高度重視。2009年9月25日，國土資源部對(duì)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(xué)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(xiàn)上了一份厚禮。本項(xiàng)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(píng)價(jià)提供了技術(shù)支撐，具有重要的科學(xué)研究及社會(huì)意義。2010年-2011年繼續(xù)實(shí)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?jiān)?，污染比煤、石油、天然氣都要小得多?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(shí)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(dǎo)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(shí)別天然氣水合物的理論基礎(chǔ)。此外，天然氣水合物的毛細(xì)管孔隙壓力較高。

形成可燃冰有三個(gè)基本條件：溫度、壓力和原材料。

首先，可燃冰在0-10℃時(shí)生成，超過20℃便會(huì)分解。海底溫度一般保持在2-4℃左右；

其次，可燃冰在0℃時(shí)，只需30個(gè)大氣壓即可生成，而以海洋的深度，30個(gè)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(jī)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(huì)在介質(zhì)的空隙間中生成。