天然氣水合物資源開采方法研究

【專家解說】：傳統(tǒng)開采方法 (1) 熱激發(fā)開采法 熱激發(fā)開采法是直接對天然氣水合物層進(jìn)行加熱,使天然氣水合物層的溫度超過其平衡溫度,從而促使天然氣水合物分解為水與天然氣的開采方法。這種方法經(jīng)歷了直接向天然氣水合物層中注入熱流體加熱、火驅(qū)法加熱、井下電磁加熱以及微波加熱等發(fā)展歷程 。熱激發(fā)開采法可實現(xiàn)循環(huán)注熱,且作用方式較快。加熱方式的不斷改進(jìn),促進(jìn)了熱激發(fā)開采法的發(fā)展。但這種方法至今尚未很好地解決熱利用效率較低的問題,而且只能進(jìn)行局部加熱,因此該方法尚有待進(jìn)一步完善。 (2) 減壓開采法 減壓開采法是一種通過降低壓力促使天然氣水合物分解的開采方法。減壓途徑主要有兩種: ①采用低密度泥漿鉆井達(dá)到減壓目的;②當(dāng)天然氣水合物層下方存在游離氣或其他流體時,通過泵出天然氣水合物層下方的游離氣或其他流體來降低天然氣水合物層的壓力 。減壓開采法不需要連續(xù)激發(fā),成本較低,適合大面積開采,尤其適用于存在下伏游離氣層的天然氣水合物藏的開采,是天然氣水合物傳統(tǒng)開采方法中最有前景的一種技術(shù)。但它對天然氣水合物藏的性質(zhì)有特殊的要求,只有當(dāng)天然氣水合物藏位于溫壓平衡邊界附近時,減壓開采法才具有經(jīng)濟(jì)可行性。 (3) 化學(xué)試劑注入開采法 化學(xué)試劑注入開采法通過向天然氣水合物層中注入某些化學(xué)試劑,如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等,破壞天然氣水合物藏的相平衡條件, 促使天然氣水合物分解 。這種方法雖然可降低初期能量輸入,但缺陷卻很明顯,它所需的化學(xué)試劑費用昂貴,對天然氣水合物層的作用緩慢,而且還會帶來一些環(huán)境問題,所以,目前對這種方法投入的研究相對較少。 新型開采方法 (1)CO2 置換開采法。這種方法首先由日本研究者提出 ,方法依據(jù)的仍然是天然氣水合物穩(wěn)定帶的壓力條件。在一定的溫度條件下,天然氣水合物保持穩(wěn)定需要的壓力比CO2 水合物更高 。因此在某一特定的壓力范圍內(nèi),天然氣水合物會分解,而CO2 水合物則易于形成并保持穩(wěn)定。如果此時向天然氣水合物藏內(nèi)注入CO2 氣體,CO2 氣體就可能與天然氣水合物分解出的水生成CO2 水合物。這種作用釋放出的熱量可使天然氣水合物的分解反應(yīng)得以持續(xù)地進(jìn)行下去。 (2)固體開采法。 固體開采法最初是直接采集海底固態(tài)天然氣水合物,將天然氣水合物拖至淺水區(qū)進(jìn)行控制性分解。這種方法進(jìn)而演化為混合開采法或稱礦泥漿開采法。該方法的具體步驟是,首先促使天然氣水合物在原地分解為氣液混合相,采集混有氣、液、固體水合物的混合泥漿,然后將這種混合泥漿導(dǎo)入海面作業(yè)船或生產(chǎn)平臺進(jìn)行處理,促使天然氣水合物徹底分解,從而獲取天然氣 典型開采研究實例 麥索亞哈氣田天然氣水合物的開采 麥索亞哈氣田發(fā)現(xiàn)于20 世紀(jì)60 年代末,是第一個也是迄今為止唯一一個對天然氣水合物藏進(jìn)行了商業(yè)性開采的氣田。該氣田位于前蘇聯(lián)西西伯利亞西北部,氣田區(qū)常年凍土層厚度大于500 m ,具有天然氣水合物賦存的有利條件。麥索亞哈氣田為常規(guī)氣田,氣田中的天然氣透過蓋層發(fā)生運移,在有利的環(huán)境條件下,在氣田上方形成了天然氣水合物層。該氣田的天然氣水合物藏首先是經(jīng)由減壓途徑無意中得以開采的。通過開采天然氣水合物藏之下的常規(guī)天然氣,致使天然氣水合物層壓力降低,天然氣水合物發(fā)生分解。后來,為了促使天然氣水合物的進(jìn)一步分解,維持產(chǎn)氣量,特意向天然氣水合物藏中注入了甲醇和氯化鈣等化學(xué)抑制劑。 麥肯齊三角洲地區(qū)天然氣水合物試采 麥肯齊三角洲地區(qū)位于加拿大西北部,地處北極寒冷環(huán)境,具有天然氣水合物生成與保存的有利條件。該區(qū)天然氣水合物研究具有悠久的歷史。早在1971～1972 年間,在該區(qū)鉆探常規(guī)勘探井MallikL238 井時,偶然于永凍層下800～1 100 m 井段發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物存在的證據(jù) ;1998 年專為天然氣水合物勘探鉆探了Mallik 2L238 井,該井于897～952 m 井段發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物,并采出了天然氣水合物巖心 。2002 年,在麥肯齊三角洲地區(qū)實施了一項舉世關(guān)注的天然氣水合物試采研究 。該項目由加拿大地質(zhì)調(diào)查局、日本石油公團(tuán)、德國地球科學(xué)研究所、美國地質(zhì)調(diào)查局、美國能源部、印度燃?xì)夤┙o公司、印度石油與天然氣公司等5 個國家9 個機構(gòu)共同參與投資,是該區(qū)有史以來的首次天然氣水合物開采試驗,也是世界上首次這樣大規(guī)模對天然氣水合物進(jìn)行的國際性合作試采研究。 阿拉斯加北部斜坡區(qū)天然氣水合物開采試驗 美國阿拉斯加北部普拉德霍灣—庫帕勒克河地區(qū),位于阿拉斯加北部斜坡地帶。1972 年阿科石油公司和?？松凸驹谄绽禄魹秤吞镢@探常規(guī)油氣井時于664～667 m 層段采出了天然氣水合物巖心。其后在阿拉斯加北部斜坡區(qū)進(jìn)行了大量天然氣水合物研究。在此基礎(chǔ)上,2003 年在該區(qū)實施了一項引人注目的天然氣水合物試采研究項目 。該項目由美國Anadarko 石油公司、Noble 公司、Mau2rer 技術(shù)公司以及美國能源部甲烷水合物研究與開發(fā)計劃處聯(lián)合發(fā)起,目標(biāo)是鉆探天然氣水合物研究與試采井———熱冰1 井。這是阿拉斯加北部斜坡區(qū)專為天然氣水合物研究和試采而鉆的第一口探井。