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  • 1 # 使用者9691270374858

    天然氣水合物,因外觀似冰又可燃,故俗稱可燃冰。可燃冰可以出現於海底和寒帶、高原凍土地區。海底賦存了世界上95%以上的可燃冰。

    利於可燃冰發育的海底環境,應當是有氣源,水體動盪程度低,並傾向於高壓(一般認為大於32大氣壓,即水深大於300米)低溫(一般認為在1000米水深低於16.5°C,在2500米水深低於20°C)的環境。實際開採發現,3.5~4℃是最常見的海底冷泉溫度,海底冷泉與天然氣水合物直接相關,是識別天然氣水合物存在的重要標誌。

    具體地,天然氣水合物富集區根據空間分佈、充填位置不同,分為滲漏型、擴散型、沉積型。

    其中,滲漏型又稱作裂隙充填型,一般分佈於連線深部氣藏的斷裂帶淺部和斷層附近,這類天然氣水合物對應的斷層,一般在海底延展區分佈有冷泉、麻坑、丘狀體、泥火山等海底地貌,並常發育環繞冷泉的冷泉生物群,生物組合包括管狀蠕蟲、雙殼類、微生物席等。

    擴散型又稱孔隙充填型,這類水合物儲層周圍一般不發育斷層,一般有非滲透的蓋層圈閉,這類天然氣水合物一般在砂礫層或碳酸鹽巖中分佈,且分佈廣,不同型別沉積物中的水合物飽和度相差較大,以粗砂為較有利。頂板為泥質岩,深水頁岩或火山凝灰岩。

    沉積型水合物則分佈於海床或海底鬆散堆積物層,其分佈區域可以既沒有斷層,又沒有蓋層。其天然氣的來源是富含甲烷的水溶液,因為壓強增大,溫度降低,而水體溶解的甲烷自發地在海床沉澱,這類天然氣水合物一般呈釐米級薄層,常出現於大陸坡,或者深度>300米的碳酸鹽臺地,或者無海底火山、地熱異常、熱液噴口的海底隆起區,或洋流交匯處的半深海。前述滲漏型天然氣水合物雖然也可以出露於海床,但它們可以與熱液噴口共存,且海床出露的滲漏型水合物層厚度一般大於沉積型的厚度。

    海底天然氣水合物的氣源一般主要包括生物氣、深源氣,因此利於可燃冰形成的環境,必然對海底的構造有特定要求。上述擴散型水合物,主要存在於被圈閉的深層沉積物孔隙中,滲漏型水合物主要存在於海底表面、淺層斷裂、底闢構造等相關的裂隙中,沿裂隙充填,分佈較為侷限,受流體的活動控制。

    應當注意,上述三種水合物富集型別不是互相孤立的,而是可以共存並互相轉化的。以2013-2015年南海神狐海域科考為例,至少觀察到了冷泉生物群,並鑽獲了包括海床與海床下的多個不同層位的水合物,儲層以粉砂質為主,主要是高飽和度河道砂,夾粗砂與生物碎屑。這說明南海既存在斷裂構造主導的滲漏型,又存在不均勻的深層沉積物主導的擴散型。

    國際上,典型的海底天然氣水合物富集區至少包括:加拿大麥肯齊三角洲,沖繩海槽,阿拉斯加北坡,黑海,墨西哥灣,挪威西北部海域等地。

    海底天然氣水合物的形成環境,為開採提供了啟發。國際上常採用的天然氣水合物試採方法,包括直接抽提法,降壓法,加熱法,置換法,催化分解法,以及本人提出的海床帷幕法。這些方法的思路共同點,就是破壞水合物形成環境的原有條件,使之分解出氣體或轉化成溶液,從而方便運移和收集。利用天然氣水合物的形成條件,還可以輔助選擇有利成藏位置,指導勘查工作計劃制定。

    現在,可燃冰開採還存在諸多問題,主要包括產氣速率低,出砂爆管,管道堵塞,海底塌陷,儲層不穩定,水合物再溶解導致回收率低。2017年5-7月的南海神狐海域試採,總產氣約60萬m³,雖然創造了世界紀錄,但是本次試採長達兩個月,其總產量實際上僅相當於一箇中型陸地天然氣田一天的產量。美國2012年試採,55天產氣2.4萬m³,效率過低。日本2013年的試採,原計劃試採一個月,因為出砂問題,6天即被迫中止。可見,可燃冰開採技術尚有較大改進空間。

    利益相關:“一種開採深海天然氣水合物的方法與開採裝置”(CN201610189365.2) 第一發明人;GMGS-3/4,2015-2016。

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