天然气水合物开采方法及海域试采分析

李守定孙一鸣陈卫昌于志全周忠鸣刘丽楠赫建明张召彬李晓

中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室中国科学院地球科学研究院中国科学院大学

摘要：天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,被视为油气领域最有潜力的替代清洁能源。全球目前有5个国家进行了8次天然气水合物试采工作,特别是2017年5月中国神狐海域天然气水合物试采取得了巨大成功,创造了产气时间和产气总量两项世界纪录,但是由于天然气水合物特殊的物理力学性质和赋存状态,技术经济开采还面临诸多难题。在分类总结天然气水合物开采方法的基础上,分析了中日两国的海域天然气水合物试采情况及试采数据,得出了如下结论与建议:（1）天然气水合物开采方法可归纳为两大类:原位分解法和地层采掘法;（2）海域天然气水合物试采数据表明:压力和温度条件都是影响产气速率的主要因素与约束条件,在生产不同阶段,影响产气能力的主要因素不同;（3）对日本第1次天然气水合物试采数据分析表明,压力驱动力、温度驱动力与产气速率均有较好的相关性,提出了表征温度压力耦合关系的指标相态平衡距,研究了产气速率与相态平衡距的分段线性关系,建立了天然气水合物储层分解动力学模型范式;（4）分析了降压开采方法中大幅快速降压与分段缓慢降压两种降压方式的优劣,提出有效供热是实现天然气水合物降压开采的长期高产的必要条件,集成页岩气开发中的水平井压裂技术与干热岩地热开发中热量对流交换循环的原理,提出对流注热降压开采方法。

关键词：

天然气水合物; 开采方法; 海域试采; 相态平衡距; 对流注热降压法;

基金资助：

中国科学院战略性先导科技专项（XDA14040401,XDB01020300）;中国科学院地质与地球物理研究所所长基金（SZJJ201901）；国家科技重大专项（2016ZX05034-003）；国家重点研发专项（2018YFC1504803）； BHJ16J030、BHJ16J032项目资助～～；