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加拿大马更些冻土区天然气水合物试生产进展与展望

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加拿大 马更些 冻土 天然气 水合物 试生产 进展 展望
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第 21卷 第 5 期2006 年 5 月地 球 科 学 进 展N 2006 文 章 编 号 : 1001 2006 ) 05 拿 大 马 更 些 冻 土 区 天 然 气 水 合 物试 生 产 进 展 与 展 望 祝 有 海( 中 国 地 质 科 学 院 矿 产 资 源 研 究 所 , 北 京   100037 )摘   要 : 马 更 些 ( 冻 土 区 位 于 加 拿 大 西 北 地 区 , 是 世 界 上 最 著 名 的 天 然 气 水 合 物 产 地 之一 , 也 是 加 拿 大 最 重 要 的 含 油 气 盆 地 之 一 。 在 区 已 相 继 钻 探 了 2 3 4 5 5 个 钻 孔 , 并 进 行 了 地 质 、 地 球 物 理 、 地 球 化 学 、 微 生 物 学 和 试 生 产 等 方 面 的 多 学 科 多 方法 研 究 , 是 目 前 全 球 天 然 气 水 合 物 研 究 程 度 最 高 、 资 料 最 丰 富 的 地 区 。 “ 2002 ” 项 目 开 展 了 天然 气 水 合 物 的 短 期 试 生 产 , 共 对 6 个 水 合 物 层 位 进 行 了 降 压 法 试 生 产 并 在 其 中 的 4 个 层 位 取 得 了成 功 , 同 时 利 用 注 入 约 80℃ 的 热 流 体 进 行 了 5 天 多 的 加 热 法 试 生 产 , 共 生 产 出 468 天 然 气 。“ 2002 ” 项 目 的 成 功 实 施 是 天 然 气 水 合 物 开 发 利 用 史 上 的 里 程 碑 , 为 将 来 的 长 期 试 生 产 和 最终 开 发 利 用 奠 定 了 基 础 。 随 着 开 发 利 用 研 究 的 不 断 深 入 , 天 然 气 水 合 物 这 一 规 模 巨 大 的 潜 在 能 源有 可 能 在 不 久 的 将 来 为 人 类 社 会 所 用 。关   键   词 : 天 然 气 水 合 物 ; 冻 土 ; 试 生 产 ; 加 拿 大 马 更 些中 图 分 类 号 :     文 献 标 识 码 : 引   言自 1810 年 现 水 合 物 以 来 , 天 然 气水 合 物 大 致 经 历 了 实 验 室 研 究 、 管 道 堵 塞 与 防 治 、 海陆 资 源 调 查 三 大 阶 段 , 目 前 即 将 进 入 开 发 利 用 阶 段 ,美 国 、 日 本 等 国 相 继 投 入 巨 资 进 行 开 发 利 用 方 面 的研 究 , 力 争 在 2010 年 或 2015 年 前 后 实 现 商 业 性 生产 , 使 这 一 规 模 巨 大 的 潜 在 能 源 为 人 类 服 务 。 2002 年 在 加 拿 大 马 更 些 ( 冻 土 区 执 行 的 “ 2002 ” 多 国 合 作 项 目 成 功 地 利 用 加 热 法 和 降 压 法从 天 然 气 水 合 物 中 进 行 了 试 生 产 , 被 西 方 主 流 媒 体誉 为 “ 新 能 源 利 用 的 曙 光 或 天 然 气 水 合 物 开 发 利 用史 上 的 里 程 碑 ” [ 1] 。马 更 些 三 角 洲 位 于 加 拿 大 西 北 部 的 永 久 冻 土 带中 , 是 加 拿 大 最 重 要 的 油 气 分 布 区 之 一 , 施 工 了 大 量的 油 气 探 井 。 测 井 资 料 显 示 , 部 分 油 气 井 中 有 可 能存 在 天 然 气 水 合 物 , 其 中 以 1972 年 施 工 的 情 况 最 佳 , 之 后 分 别 于 1998 年 开 展 了 “ 然 气 水 合 物 研 究 井 ” [ 2] 和 2002 年 的 “ 002 ” [ 1] 多 国 合 作 项 目 , 在 原 附 近 又施 工 了 2 3 4 5 然 气水 合 物 钻 井 , 由 此 揭 开 了 天 然 气 水 合 物 开 发 利 用 的帷 幕 。 笔 者 有 幸 以 国 际 大 陆 科 学 钻 探 计 划 ( 科 学 家 的 身 份 参 与 了 “ 2002 ” 项 目 的 部 分 研 究工 作 , 积 累 了 较 为 丰 富 的 资 料 , 本 文 将 对 马 更 些 地 区天 然 气 水 合 物 及 其 试 生 产 情 况 作 一 简 要 介 绍 。2  马 更 些 三 角 洲 天 然 气 水 合 物 概 况马 更 些 三 角 洲 位 于 加 拿 大 的 西 北 地 区 , 是 广 义的 波 弗 特 ( 海 — 马 更 些 盆 地 的 重 要 组 成 部   收 稿 日 期 : 2005 修 回 日 期 : 2006* 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 “ 南 海 东 沙 海 域 天 然 气 水 合 物 烃 类 气 体 的 成 因 机 制 研 究 ” ( 编 号 : 40473001 ) ; 国 土 资 源 部 “ 百 人 计划 ” 项 目 ; 中 国 地 质 调 查 局 “ 我 国 陆 域 永 久 冻 土 带 天 然 气 水 合 物 资 源 远 景 调 查 ” 项 目 ( 编 号 : 200410100001 ) 资 助 简 介 : 祝 有 海 ( 1963-) , 男 , 江 西 人 , 研 究 员 , 主 要 从 事 天 然 气 水 合 物 、 海 洋 地 质 和 地 球 化 学 研 究 . E - m m x. 。 该 盆 地 是 加 拿 大 最 重 要 的 油 气 盆 地 之 一 , 自1962 年 以 来 已 钻 探 了 263 口 油 气 井 , 发 现 了 油 气 田52 个 , 探 明 的 原 油 和 凝 析 油 可 采 储 量 × 10 6m 3, 天 然 气 可 采 储 量 × 10 9 m 3, 原 油 资 源 × 10 6m 3, 天 然 气 资 源 量 × 10 9m 3[ 3] 。 由于 运 输 问 题 和 原 来 相 对 低 廉 的 油 气 价 格 , 该 地 区 的开 发 程 度 甚 低 。 日 益 攀 升 的 油 气 价 格 和 拟 议 中 的 油气 管 道 建 设 , 将 有 可 能 使 这 些 油 气 田 于 2010 年 前 后投 入 大 规 模 开 发 [ 4] 。马 更 些 冻 土 区 天 然 气 水 合 物 的 调 查 研 究 始 于20 世 纪 70 年 代 早 期 , [ 5] 依 据 钻 孔 的 测 井 和 试 井 资 料 首 次 认 为 该 地 区 有 可 能 存 在天 然 气 水 合 物 , 随 后 在 其 他 钻 孔 中 陆 续 发 现 有 类 似的 异 常 标 志 , 迄 今 在 整 个 波 弗 特 海 — 马 更 些 盆 地 共有 约 30% 的 油 气 井 中 有 可 能 存 在 天 然 气 水 合 物 [ 4] 。1992 年 , 在 92 孔 中 发 现 了 水 合 物 实 物样 品 [ 6] , 1998 年 在 2 中 采 到 了 大 量 的水 合 物 样 品 , 证 实 了 天 然 气 水 合 物 广 泛 分 布 于 马 更些 冻 土 区 和 南 波 弗 特 海 [ 7] 。冻 土 区 能 否 形 成 天 然 气 水 合 物 主 要 受 温 度 、 压力 、 气 体 组 分 、 孔 隙 水 盐 度 和 沉 积 物 物 性 等 因 素 控制 [ 8] 。 J [ 9] 假 定 地 下 某 处 的 压 力 为 静 水 压力 、 纯 甲 烷 组 分 、 孔 隙 水 为 淡 水 的 条 件 下 , 依 据 波 弗特 海 — 马 更 些 盆 地 的 地 表 地 温 和 地 热 梯 度 资 料 , 对该 地 区 天 然 气 水 合 物 稳 定 带 的 分 布 及 其 厚 度 进 行 了计 算 , 结 果 表 明 水 合 物 稳 定 区 的 分 布 面 积 约 124 727 , 水 合 物 稳 定 带 的 底 界 通 常 位 于 地 表 以 下 200 ~1 400 m( 图 1) 。图 1  加 拿 大 波 弗 特 海 — 马 更 些 盆 地 天 然 气 水 合 物 稳 定 带 底 界 等 值 线 图 ( 据 文 献 [ 4] 、[ 9] 修 改 ) of of m in 少 量 钻 孔 采 到 天 然 气 水 合 物 的 实 物 样 品 外 ,该 地 区 水 合 物 的 产 出 状 况 主 要 是 依 据 油 气 井 中 大 量的 间 接 证 据 ( 如 测 井 资 料 、 试 井 资 料 和 气 测 资 料 等 )来 推 断 的 。 [ 10] 对 当 时 的 201 口 油 气 井 资 料进 行 了 分 析 和 整 理 , 结 果 表 明 有 60 口 井 ( 约 ) 可 能 存 在 天 然 气 水 合 物 , 其 中 在 马 更 些 三角 洲 区 的 146 个 钻 孔 中 有 25 个 ( 约 占 17% ) 可 能 存在 水 合 物 , 而 波 弗 特 海 近 海 地 区 的 产 出 概 率 要 高 得多 , 在 55 个 钻 孔 中 有 35 个 ( 约 占 63% ) 可 能 存 在 水合 物 ( 图 1) 。 整 个 波 弗 特 海 — 马 更 些 盆 地 全 部 60个 异 常 标 志 井 的 水 合 物 层 厚 度 平 均 为 82 m 。 马 更些 三 角 洲 地 区 的 水 合 物 主 要 产 于 第 三 系 的 、 和 的 碎 屑 沉 积 岩 层段 内 ( 图 2) , 其 中 只 有 2 个 井 的 水 合 物 产 于 冻 土 层内 , 其 余 均 产 于 冻 土 层 之 下 [ 7] 。根 据 天 然 气 水 合 物 的 产 出 状 况 和 不 完 整 的 地 温资 料 , ( 1978 ) 最 早 推 算 了 波 弗 特 — 马 更些 盆 地 的 天 然 气 水 合 物 资 源 量 为 × 10 10 随415                                   地 球 科 学 进 展                                         第 21 卷后 ( 1995 ) 推 算 的 为 × 10 13 m 3 , ( 1999 ) 推 算 的 为 × 10 12 ~ × 10 13m 3[ 11] 。 最 近 , Ma [ 12] 根 据 相 对 较 完 善 的 资料 推 算 出 的 资 源 量 为 × 10 12 ~ × 10 13 [ 13] 则 依 据 地 震 数 据 和 测 井 资 料 , 推 算 陆 上冻 土 区 4 个 水 合 物 矿 床 的 资 源 量 为 × 10 11 m 3。由 此 可 见 , 波 弗 特 海 — 马 更 些 盆 地 天 然 气 水 合 物 的资 源 量 是 相 当 巨 大 的 , 比 常 规 天 然 气 资 源 量 大 3 ~ 4 个 数 量 级 , 将 大 大 促 进 该 地 区 的 油 气 开 发 进 程 并 提高 其 生 产 年 限 。图 2  加 拿 大 马 更 些 冻 土 区 地 层 层 序 ( 左 ) 和 M 5 水 合 物 层 及 其 试 生 产 层 位 分 布 图 ( 右 )( 据 文 献 [ 4] 资 料 修 改 简 化 ) n of M M 5 3  天 然 气 水 合 物 系 列 井 当 地 土 著 语 ( ) , 原 意 指 波涛 汹 涌 或 风 暴 海 , 位 于 马 更 些 三 角 洲 和 波 弗 特 海 的交 界 处 。 列 井 包 括 2 3 4 5 5 个 钻 井 , 相 距 最 远 也 不 超 过150 m 。 帝 国 石 油 公 司 于 1972 年 施 工 的 ( 69° 27′ 44″ N, 134° 39′ 25″ W ) 井 , 完 井 深 度 为2 524 m , 依 据 钻 井 过 程 中 大 量 的 气 体 ( 泥 浆 气 ) 释放 、 测 井 剖 面 中 的 高 声 速 和 高 电 阻 率 、 试 井 过 程 中 的低 油 ( 气 ) 层 压 力 和 缓 慢 压 力 回 返 等 异 常 资 料 , [ 7] 认 为 在 井 深 810 ~ 1 102 m 之 间 可 能 存 在10 层 水 合 物 , 单 层 厚 度 ~ m , 累 计 厚 度 m 。1998 年 2 ~ 3 月 , 日 本 为 对 周 边 海 域 特 别 是 南海 海 槽 开 展 天 然 气 水 合 物 钻 探 而 获 得 实 际 经 验 , 由日 本 石 油 公 团 ( J 提 议 并 出 资 , 联 合 加 拿 大 地 调所 ( 和 美 国 地 调 所 ( 等 单 位 , 在 原 15 第 5 期                     祝 有 海 : 加 拿 大 马 更 些 冻 土 区 天 然 气 水 合 物 试 生 产 进 展 与 展 望          井 附 近 施 工 了 “ 2 然 气 水 合 物 研 究井 ” , 钻 探 进 尺 1 150 m, 在 897 ~ 1 110 m 间 发 现 了 9层 水 合 物 ( 未 发 现 最 上 部 的 水 合 物层 ) , 总 厚 度 超 过 110 m , 采 到 了 大 量 的 实 物 样品 [ 14] , 并 进 行 了 多 学 科 、 多 方 法 研 究 , 取 得 了 丰 硕 的成 果 。与 2 类 似 , “ 2002 ” 项 目 也是 由 日 本 石 油 公 团 、 加 拿 大 地 调 所 、 美 国 地 调 所 和 德国 波 茨 坦 地 学 研 究 中 心 ( 发 起 , 联 合 美 国 能 源部 ( 、 印 度 石 油 天 然 气 部 ( 、 英 国 石油 — 雪 弗 龙 · 德 士 古 ( 马 更 些 三角 洲 联 合 投 资 公 司 和 国 际 大 陆 科 学 钻 探 计 划( 等 5 国 8 方 共 同 出 资 , 由 6 个 国 家 ( 上 述 5国 外 加 中 国 ) 50 多 个 研 究 所 、 大 学 和 公 司 的 200 多位 科 学 家 参 加 的 大 型 国 际 合 作 项 目 [ 4] 。 项 目 的 主要 目 的 是 评 估 天 然 气 水 合 物 的 生 产 潜 力 和 全 球 暖 化对 水 合 物 稳 定 带 的 影 响 , 拟 定 的 研 究 重 点 包 括 :( 1) 天 然 气 水 合 物 储 层 的 生 产 响 应 , 具 体 包 括水 合 物 “ 原 位 ” 特 征 ; 水 合 物 层 的 地 质 、 地 球 物 理 、 地球 化 学 特 征 及 其 三 维 展 布 ; 储 量 估 算 ; 储 层 模 拟 ; 各种 仪 器 、 设 备 和 模 型 的 现 场 试 验 ; 开 采 下 伏 游 离 气 层对 水 合 物 层 的 影 响 等 。( 2) 完 善 天 然 气 水 合 物 的 基 础 理 论 。( 3) 改 善 野 外 工 作 与 实 验 室 研 究 间 的 相 互 联系 。( 4) 提 高 理 论 知 识 和 模 拟 能 力 。 为 此 制 定 了 一份 包 括 岩 芯 研 究 、 测 井 分 析 、 模 拟 研 究 、 钻 后 技 术 管理 等 内 容 的 详 尽 研 究 计 划 。日 本 石 油 资 源 勘 探 公 司 ( J 于 2001 年 12月 25 日 至 2002 年 3 月 14 日 施 工 了 5 然 气 水 合 物 生 产 研 究 井 ( 1 166 m) 及 其 3 4 口 观 测 井 ( 均 为 1 188 m) , 随 后 进 行 了试 生 产 。 迄 今 2002 项 目 已 顺 利 结 束 , 对 天 然气 水 合 物 进 行 了 从 分 子 水 平 到 储 层 范 围 的 全 方 位 研究 , 试 生 产 也 取 得 了 成 功 。2002 项 目 的 取 芯 结 果 和 测 井 资 料 再 次证 实 在 892 ~ 1 107 m 区 间 共 有 约 110 m 厚 的 天 然气 水 合 物 层 , 自 上 而 下 可 大 致 分 成 A、 B、 C 三 带 ( 图2) 。 A 带 位 于 892 ~ 930 m 间 的 序中 , 以 一 23 m 厚 的 水 合 物 层 为 主 , 水 合 物 多 以 孔 隙充 填 的 形 式 产 出 , 饱 和 度 相 对 较 高 , 为 50% ~ 85% 。B 带 位 于 942 ~ 993 m 间 的 序 中 , 由 互层 状 的 水 合 物 层 ( 5 ~ 10 m 厚 ) 和 非 水 合 物 层 ( ~1 m 厚 ) 相 间 组 成 , 饱 和 度 变 化 较 大 , 为 40% ~ 80% 。C 带 位 于 1 070 ~ 1 107 m 间 的 序 中 , 主要 包 括 两 层 厚 层 水 合 物 层 , 其 中 下 水 合 物 层 ( 1 085 ~ 1 107 m) 的 饱 和 度 最 高 , 高 达 80% ~ 90% 。 在 列 5 个 钻 孔 中 , 尽 管 各 水 合 物 层 的 厚 度 和饱 和 度 侧 向 上 有 所 变 化 , 但 各 水 合 物 层 均 能 横 向 对比 。 依 据 这 5 个 钻 孔 资 料 对 该 区 水 合 物 资 源 量 ( 储量 ? ) 进 行 了 精 确 计 算 , 结 果 显 示 在 100 m × 100 m 区块 内 的 资 源 量 达 × 10 7 4] 。4  开 发 试 生 产开 发 试 生 产 是 2002 项 目 的 主 要 目 的 之一 , 试 图 通 过 降 压 法 和 加 热 法 的 短 期 试 生 产 来 证 实从 天 然 气 水 合 物 中 生 产 天 然 气 的 可 行 性 。 由 于 试 生产 的 目 的 是 观 测 水 合 物 的 原 位 响 应 及 其 为 生 产 模 拟提 供 必 不 可 少 的 技 术 参 数 , 因 此 这 次 试 生 产 并 未 考虑 商 业 可 行 性 。降 压 法 的 原 理 是 使 水 合 物 储 层 的 压 力 降 低 促 使其 发 生 分 解 。 2002 项 目 选 用 的 是 司 的 M 测 井 仪 ( 可 调 控 地 层 动 态 测 井仪 ) , 这 一 仪 器 具 有 快 速 降 压 和 增 压 功 能 , 广 泛 应 用于 常 规 油 气 的 测 井 工 作 , 可 用 来 测 定 温 度 、 压 力 和 地层 物 性 , 并 可 加 装 采 样 器 来 采 集 水 合 物 分 解 后 的 气体 样 品 [ 15] 。 该 项 目 共 对 5 974 ~1 m 区 间 的 6 个 层 位 进 行 了 减 压 试 验 , 其 中 5个 是 针 对 水 合 物 层 的 , 另 一 个 则 是 针 对 非 水 合 物 层的 ( 图 2) 。 1 ~ m) 是 专 门 针对 底 界 附 近 的 水 合 物 层 的 ( 原 认 为 可 能 存 在 游 离气 ) , 1 ~ 1 m) 是 针 对 高 饱 和 度( 85% ) 中 粒 砂 岩 储 层 的 , 1 ~ 1 072.0 m) 是 针 对 低 饱 和 度 ( 60% ) 细 粒 砂 岩 — 粉 砂 岩 储 层的 , ~ m) 是 针 对 不 含 水 合 物 的未 固 结 砂 层 的 , ~ m) 是 针 对 中等 饱 和 度 ( 75% ) 细 粒 砂 岩 储 层 的 , 而 m) 是 针 对 过 渡 带 的 。 在 这 6 个 试 生 产 层 位中 , 试 生 产 取 得了 圆 满 成 功 。 在 试 过 程 中 , 由 于 的 降 压 泵 吸 进 了 泥 砂 而 堵 塞 , 致 使 生 产 失败 , 不 太 成 功 [ 15] 。 具 体 方 法 是 用 缆 绳 将 置 于 测 试 层 位 , 将 压 力 降 致 水 合 物 稳 定 带 的临 界 点 之 下 再 关 闭 降 压 泵 , 然 后 观 测 压 力 恢 复 过 程并 记 录 水 合 物 分 解 后 的 气 流 速 率 。 每 个 试 生 产 层 段均 进 行 了 3 次 短 暂 的 减 压 ( 如 别 在 时 ) 和 压 力 回 返 试 验 , 有 的 还 进 行 增 压试 验 以 观 测 人 工 微 裂 隙 对 生 产 速 率 的 影 响 [ 15] 。 试615                                   地 球 科 学 进 展                                         第 21卷生 产 结 果 表 明 单 独 使 用 降 压 法 就 可 从 不 同 饱 和 度 和不 同 物 性 的 水 合 物 层 中 生 产 出 天 然 气 , 每 次 降 压 过程 均 伴 随 着 水 合 物 分 解 , 并 使 气 流 速 率 增 加 ( 图 3) ,而 水 合 物 层 中 的 天 然 裂 隙 和 人 工 增 压 所 形 成 的 微 裂隙 有 可 能 加 大 水 合 物 分 解 的 反 应 区 域 , 从 而 增 加 天然 气 的 产 量 。图 3  加 拿 大 马 更 些 冻 土 区 M 5 M 然 气 水 合 物 试 生 产 层 的 减 压 试 验 数 据 图 [ 15] M t, M M 中 显 示 了 3 次 降 压 — 回 返 过 程 ( ~ ~ ~ 时 ) 、 2 次 加 压 ( 微 裂 隙 ) — 回 返 过 程( ~ ~ 时 ) 和 最 后 一 次 降 压 — 回 返 过 程 ( 时 之 后 )加 热 法 的 原 理 是 通 过 升 高 水 合 物 储 层 温 度 来 使其 发 生 分 解 。 2002 项 目 通 过 注 入 热 流 体 对5 907 ~ 920 m 区 间 共 13 m 厚 的 水 合物 层 进 行 了 试 生 产 ( 图 2) , 这 一 试 验 层 是 含 水 合 物的 砂 岩 层 , 水 合 物 饱 和 度 高 达 70% ~ 80% , 顶 底 板均 为 厚 约 1 ~ 2 m 的 薄 层 页 岩 层 [ 16] 。 具 体 做 法 是 先将 分 布 式 温 度 传 感 器 ( 的 光 纤 缆 安 装 于 套 管 外侧 用 来 测 定 实 时 温 度 , 然 后 放 入 回 流管 , 再 将 大 于 80℃ 的 加 压 ( 13 000 ~ 14 000 k 热流 体 ( 实 际 上 为 干 净 的 井 泥 浆 ) 沿 的 注 入 管 注 入 到 试 生 产 层 段 下 部 ( 图 4) 。 试 生 产层 段 的 套 管 已 被 打 了 很 多 水 平 洞 , 使 得 热 流 体 能 与水 合 物 层 形 成 循 环 。 水 合 物 分 解 后 的 气 体 将 随 泥 浆一 起 沿 回 流 管 回 返 , 在 地 面 依 次 用 高 压 分 离 仪 和 低压 分 离 仪 来 分 离 气 体 和 残 余 泥 浆 , 分 离 出 的 气 体 可进 行 采 样 、 现 场 测 试 ( 气 体 流 量 计 和 气 相 色 谱 仪 等 )和 点 火 燃 烧 , 而 残 余 泥 浆 则 经 重 新 加 热 加 压 后 再 进入 循 环 体 系 [ 16] ( 图 5) 。 整 个 试 生 产 过 程 是 一 相 对封 闭 体 系 。 在 试 生 产 过 程 中 同 步 进 行 多 孔 测 井 和 其他 地 震 调 查 以 便 确 定 试 生 产 的 影 响 范 围 , 试 生 产 结束 后 再 次 对 试 生 产 层 段 进 行 测 井 以 便 估 算 水 合 物 的分 解 量 [ 16] 。图 4  加 拿 大 马 更 些 冻 土 区 M 5 天 然 气 水 合物 加 热 法 试 生 产 层 及 其 生 产 示 意 图 ( 据 文 献 [ 4] 修 改 ) M 5 M 15 第 5 期                     祝 有 海 : 加 拿 大 马 更 些 冻 土 区 天 然 气 水 合 物 试 生 产 进 展 与 展 望          图 5  加 拿 大 马 更 些 冻 土 区 M 5 天 然 气 水 合 物 加 热 法 试 生 产 流 程 示 意 图 [ 16] of M 5 M 过 时 ( 5 天 多 ) 的 热 流 体 循 环 后 , 总共 生 产 出 468 m 3的 天 然 气 , 另 在 试 生 产 结 束 至 封 井期 间 还 有 48 天 然 气 逸 出 [ 16] 。 试 生 产 过 程 中 前35 小 时 的 平 均 日 产 量 维 持 在 100 m 3, 在 35 ~ 55 小时 间 生 产 量 突 然 升 高 , 最 高 日 产 量 达 到 350 m 3, 之后 生 产 量 再 次 降 低 , 平 均 日 产 量 为 50 m 3( 图 6) [ 4] 。依 据 试 生 产 结 束 后 的 测 井 数 据 推 断 应 有 634 m 3 的天 然 气 逸 出 , 与 实 际 产 出 量 有 118 m 3 的 差 距 ( 这 一差 距 在 合 理 范 围 内 ) , 水 合 物 层 的 分 解 半 径 与 岩 性有 关 , 最 大 半 径 ( 约 m) 位 于 试 生 产 层 底 部 ( 图4, 测 井 资 料 显 示 这 里 有 6 条 小 裂 隙 ) 。图 6  加 拿 大 马 更 些 冻 土 区 M 5 天 然 气水 合 物 加 热 法 试 生 产 结 果 图 [ 4] M M 5 的 试 生 产 结 果 表 明 , 单 独 的 加 热法 或 降 压 法 均 能 使 水 合 物 发 生 分 解 并 释 放 出 天 然气 , 但 沉 积 物 类 型 、 水 合 物 饱 和 度 及 其 离 水 合 物 相 平衡 点 的 远 近 程 度 均 影 响 着 水 合 物 的 生 产 过 程 。 由 于这 是 控 制 性 的 短 期 试 生 产 而 不 是 长 期 试 生 产 , 这 次试 生 产 的 总 产 出 量 相 对 较 小 , 但 这 是 人 类 历 史 上 非常 重 要 的 一 步 , 必 将 为 以 后 的 长 期 试 生 产 直 至 最 终的 开 发 奠 定 基 础 。 进 一 步 的 模 拟 结 果 表 明 , 由 于 水合 物 分 解 的 吸 热 效 应 和 热 传 导 过 程 中 的 消 耗 作 用 ,简 单 的 垂 直 钻 孔 热 开 发 方 案 似 乎 并 不 是 将 来 大 规 模生 产 的 有 效 方 法 。 同 样 , 由 于 区 水 合 物 层之 下 并 不 存 在 游 离 气 , 单 纯 的 垂 直 钻 孔 降 压 法 也 不是 可 行 的 方 法 。 模 拟 结 果 显 示 , 加 热 法 和 减 压 法 相结 合 有 可 能 是 将 来 长 期 生 产 的 最 佳 方 案 [ 4] 。5  天 然 气 水 合 物 开 发 利 用 前 景 展 望天 然 气 水 合 物 具 有 巨 大 的 能 源 潜 力 , 但 要 真 正成 为 现 实 能 源 还 需 大 力 加 强 研 发 工 作 特 别 是 试 生 产工 作 。 迄 今 为 止 , 尽 管 全 球 已 发 现 的 天 然 气 水 合 物产 地 已 接 近 120 处 , 但 只 有 20 余 处 采 到 实 物 样 品 ,对 其 进 行 过 系 统 研 究 的 则 更 少 。 目 前 工 作 程 度 较深 、 资 料 相 对 丰 富 的 产 地 也 只 有 岭 、 岭 、 南 海 海 槽 、 墨 西 哥 湾 和 马 更 些 冻 土 区 等 少 数 几个 地 区 , 而 马 更 些 冻 土 区 特 别 是 区 无 疑 是工 作 程 度 最 深 、 资 料 最 丰 富 的 地 区 。 即 便 如 此 , 区 的 水 合 物 “ 矿 床 ” 特 征 特 别 是 原 位 特 征 还 有815                                   地 球 科 学 进 展                                         第 21 卷许 多 不 明 之 处 。 同 时 , 目 前 的 天 然 气 水 合 物 资 源 潜力 仍 停 留 在 资 源 量 甚 至 是 远 景 资 源 量 的 水 平 , 离 储量 特 别 是 可 采 储 量 还 有 不 少 距 离 。 因 此 , 迫 切 需 要我 们 继 续 加 大 调 查 研 究 力 度 , 尽 快 查 明 水 合 物 “ 矿床 ” 的 原 位 特 征 、 储 量 及 其 可 采 储 量 , 为 下 一 步 的 开发 利 用 奠 定 基 础 。目 前 , 不 少 发 达 国 家 都 在 大 力 重 视 天 然 气 水 合物 的 开 发 利 用 研 究 , 将 其 列 为 长 期 研 发 计 划 的 重 要内 容 ( 各 国 的 研 发 计 划 一 般 均 包 括 资 源 调 查 、 开 发利 用 和 环 境 影 响 三 大 部 分 ) , 如 美 国 研 发 计 划 要 求在 2015 年 前 后 实 现 商 业 性 生 产 , 日 本 和 印 度 则 要 求在 2010 年 前 后 实 现 商 业 开 采 , 我 国 也 有 学 者 提 出 要在 2020 年 前 后 实 现 商 业 开 采 。 此 外 , 不 少 学 者 也 对天 然
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