陸域凍土區(qū)天然氣水合物鉆采技術方法集成

本項目為地質(zhì)調(diào)查項目，項目成果作為多手段綜合調(diào)查技術關鍵方法之一，為開展陸域凍土區(qū)天然氣水合物資源評價及開發(fā)利用提供技術支撐。通過本項目的開展和實施，為凍土區(qū)水合物地質(zhì)調(diào)查評價獲取第一手實物地質(zhì)資料提供了重要的技術手段。通過擴孔跟管技術鉆穿了厚度達300多米的松散沉積覆蓋層，為準確的掌握凍土信息提供了真實有用的地質(zhì)資料；通過利用優(yōu)化鉆進技術及特殊泥漿配方，使得鉆進深度達到地質(zhì)要求的深度和目的，并鉆獲所需地質(zhì)樣品，解決了分層及判層地質(zhì)問題；建立和完善了凍土天然氣水合物野外長期觀測基地，為開展凍土地質(zhì)及凍土天然氣水合物資源調(diào)查及有關凍土調(diào)查研究工作提供了實驗基地和安全可靠的后勤保障。 開展的2千米深水級百米海底鉆機及配套取樣鉆進系統(tǒng)，采用常規(guī)海洋地質(zhì)調(diào)查船即可為開展海洋水合物資源調(diào)查評價提供經(jīng)濟實用的海底取樣鉆探技術。與傳統(tǒng)的大型海洋石油鉆機相比，可以大幅度節(jié)省鉆探成本及綜合費用。,本項目為地質(zhì)調(diào)查項目，項目成果作為多手段綜合調(diào)查技術關鍵方法之一，為開展陸域凍土區(qū)天然氣水合物資源評價及開發(fā)利用提供技術支撐。通過本項目的開展和實施，為凍土區(qū)水合物地質(zhì)調(diào)查評價獲取第一手實物地質(zhì)資料提供了重要的技術手段。通過擴孔跟管技術鉆穿了厚度達300多米的松散沉積覆蓋層，為準確的掌握凍土信息提供了真實有用的地質(zhì)資料；通過利用優(yōu)化鉆進技術及特殊泥漿配方，使得鉆進深度達到地質(zhì)要求的深度和目的，并鉆獲所需地質(zhì)樣品，解決了分層及判層地質(zhì)問題；建立和完善了凍土天然氣水合物野外長期觀測基地，為開展凍土地質(zhì)及凍土天然氣水合物資源調(diào)查及有關凍土調(diào)查研究工作提供了實驗基地和安全可靠的后勤保障。 開展的2千米深水級百米海底鉆機及配套取樣鉆進系統(tǒng)，采用常規(guī)海洋地質(zhì)調(diào)查船即可為開展海洋水合物資源調(diào)查評價提供經(jīng)濟實用的海底取樣鉆探技術。與傳統(tǒng)的大型海洋石油鉆機相比，可以大幅度節(jié)省鉆探成本及綜合費用。 2100433B

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

本項目成功開展了陸域天然氣水合物試采工作，產(chǎn)氣總量及產(chǎn)氣速率均得到了明顯的提高，取得了良好的效果。對接井開采水平段穿過水合物主儲層，增大了水合物開采面積，提高了水合物開采量。研制了一套水合物降壓加熱開采裝置，并在本次對接井試開采中得到了成功應用，形成了具有自主知識產(chǎn)權的天然氣水合物鉆采技術。所謂降壓即將試采井內(nèi)地下水通過排水裝置排出，將井內(nèi)水位降至對接井水平段以下，井內(nèi)安裝有水位傳感器，排水由控制系統(tǒng)自行控制，水位上漲時開泵排水，水位下降到制定位置時自動停止排水。排水降壓后，水合物儲層壓力自行釋放，水合物自行分解，在井口進行收集。所謂加熱是指對井口收集到的水合物分解氣通過電磁加熱裝置進行加熱，將加熱后的天然氣通過壓縮機經(jīng)兩口水平井注入到井內(nèi)進行循環(huán)，通過加熱的方式進一步提高儲層水合物的分解速率，達到提高開采量及采氣速率的目的。降壓加熱開采是目前水合物開采最為有效開采方法，在本次陸域天然氣水合物試采中得到了成功的應用。應用對接井開采方案，以及降壓、加熱的開采工藝，能夠達到有效提高水合物開采量，采氣速率提高顯著，在陸域水合物試采中得到了成功應用，是一種經(jīng)濟、高效的水合物開采方法。,本項目成功開展了陸域天然氣水合物試采工作，產(chǎn)氣總量及產(chǎn)氣速率均得到了明顯的提高，取得了良好的效果。對接井開采水平段穿過水合物主儲層，增大了水合物開采面積，提高了水合物開采量。研制了一套水合物降壓加熱開采裝置，并在本次對接井試開采中得到了成功應用，形成了具有自主知識產(chǎn)權的天然氣水合物鉆采技術。所謂降壓即將試采井內(nèi)地下水通過排水裝置排出，將井內(nèi)水位降至對接井水平段以下，井內(nèi)安裝有水位傳感器，排水由控制系統(tǒng)自行控制，水位上漲時開泵排水，水位下降到制定位置時自動停止排水。排水降壓后，水合物儲層壓力自行釋放，水合物自行分解，在井口進行收集。所謂加熱是指對井口收集到的水合物分解氣通過電磁加熱裝置進行加熱，將加熱后的天然氣通過壓縮機經(jīng)兩口水平井注入到井內(nèi)進行循環(huán)，通過加熱的方式進一步提高儲層水合物的分解速率，達到提高開采量及采氣速率的目的。降壓加熱開采是目前水合物開采最為有效開采方法，在本次陸域天然氣水合物試采中得到了成功的應用。應用對接井開采方案，以及降壓、加熱的開采工藝，能夠達到有效提高水合物開采量，采氣速率提高顯著，在陸域水合物試采中得到了成功應用，是一種經(jīng)濟、高效的水合物開采方法。