陸域凍土區(qū)天然氣水合物鉆采技術(shù)方法集成

本項(xiàng)目為地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，項(xiàng)目成果作為多手段綜合調(diào)查技術(shù)關(guān)鍵方法之一，為開展陸域凍土區(qū)天然氣水合物資源評(píng)價(jià)及開發(fā)利用提供技術(shù)支撐。通過本項(xiàng)目的開展和實(shí)施，為凍土區(qū)水合物地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)獲取第一手實(shí)物地質(zhì)資料提供了重要的技術(shù)手段。通過擴(kuò)孔跟管技術(shù)鉆穿了厚度達(dá)300多米的松散沉積覆蓋層，為準(zhǔn)確的掌握凍土信息提供了真實(shí)有用的地質(zhì)資料；通過利用優(yōu)化鉆進(jìn)技術(shù)及特殊泥漿配方，使得鉆進(jìn)深度達(dá)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(zhǎng)期觀測(cè)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(guān)凍土調(diào)查研究工作提供了實(shí)驗(yàn)基地和安全可靠的后勤保障。 開展的2千米深水級(jí)百米海底鉆機(jī)及配套取樣鉆進(jìn)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(píng)價(jià)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的海底取樣鉆探技術(shù)。與傳統(tǒng)的大型海洋石油鉆機(jī)相比，可以大幅度節(jié)省鉆探成本及綜合費(fèi)用。,本項(xiàng)目為地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，項(xiàng)目成果作為多手段綜合調(diào)查技術(shù)關(guān)鍵方法之一，為開展陸域凍土區(qū)天然氣水合物資源評(píng)價(jià)及開發(fā)利用提供技術(shù)支撐。通過本項(xiàng)目的開展和實(shí)施，為凍土區(qū)水合物地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)獲取第一手實(shí)物地質(zhì)資料提供了重要的技術(shù)手段。通過擴(kuò)孔跟管技術(shù)鉆穿了厚度達(dá)300多米的松散沉積覆蓋層，為準(zhǔn)確的掌握凍土信息提供了真實(shí)有用的地質(zhì)資料；通過利用優(yōu)化鉆進(jìn)技術(shù)及特殊泥漿配方，使得鉆進(jìn)深度達(dá)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(zhǎng)期觀測(cè)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(guān)凍土調(diào)查研究工作提供了實(shí)驗(yàn)基地和安全可靠的后勤保障。 開展的2千米深水級(jí)百米海底鉆機(jī)及配套取樣鉆進(jìn)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(píng)價(jià)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的海底取樣鉆探技術(shù)。與傳統(tǒng)的大型海洋石油鉆機(jī)相比，可以大幅度節(jié)省鉆探成本及綜合費(fèi)用。 2100433B

根據(jù)我們所收集的地質(zhì)資料，我國(guó)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(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所向中國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)泥漿公司的合作，配置出了在低溫狀態(tài)下具有良好潤(rùn)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)家，也是繼加拿大、美國(guó)之后第三個(gè)在陸地通過鉆探取樣發(fā)現(xiàn)水合物的國(guó)家，在國(guó)內(nèi)外引起極大反響及黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視。2009年9月25日，國(guó)土資源部對(duì)外發(fā)布了我國(guó)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(guó)地質(zhì)大調(diào)查工作向國(guó)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(guó)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

本項(xiàng)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(duì)接井開采水平段穿過水合物主儲(chǔ)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(duì)接井試開采中得到了成功應(yīng)用，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的天然氣水合物鉆采技術(shù)。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(duì)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(shí)開泵排水，水位下降到制定位置時(shí)自動(dòng)停止排水。排水降壓后，水合物儲(chǔ)層壓力自行釋放，水合物自行分解，在井口進(jìn)行收集。所謂加熱是指對(duì)井口收集到的水合物分解氣通過電磁加熱裝置進(jìn)行加熱，將加熱后的天然氣通過壓縮機(jī)經(jīng)兩口水平井注入到井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，通過加熱的方式進(jìn)一步提高儲(chǔ)層水合物的分解速率，達(dá)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(yīng)用。應(yīng)用對(duì)接井開采方案，以及降壓、加熱的開采工藝，能夠達(dá)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(yīng)用，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的水合物開采方法。,本項(xiàng)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(duì)接井開采水平段穿過水合物主儲(chǔ)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(duì)接井試開采中得到了成功應(yīng)用，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的天然氣水合物鉆采技術(shù)。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(duì)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(shí)開泵排水，水位下降到制定位置時(shí)自動(dòng)停止排水。排水降壓后，水合物儲(chǔ)層壓力自行釋放，水合物自行分解，在井口進(jìn)行收集。所謂加熱是指對(duì)井口收集到的水合物分解氣通過電磁加熱裝置進(jìn)行加熱，將加熱后的天然氣通過壓縮機(jī)經(jīng)兩口水平井注入到井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，通過加熱的方式進(jìn)一步提高儲(chǔ)層水合物的分解速率，達(dá)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(yīng)用。應(yīng)用對(duì)接井開采方案，以及降壓、加熱的開采工藝，能夠達(dá)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(yīng)用，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的水合物開采方法。