陆地永久冻土天然气水合物钻探技术研究项目摘要

根据我们所收集的地质资料，我国青藏高原永久冻土区具备形成重烃类天然气水合物的温度和压力条件。因此，2004年8月，中国地质科学院勘探技术研究所向中国地质调查局提出了将“陆地永久冻土天然气水合物钻探技术研究”列为地质大调查项目的立项建议。2005年9月，中国地质调查局对立项申请进行了评审，经过专家们的审查和评议，同意将“陆地永久冻土天然气水合物钻探技术研究”列为2005年地质大调查项目。 “陆地永久冻土天然气水合物钻探技术研究”是融研究、试验及生产于一体的综合研究项目，通过本项目的实施，启动我国陆地永久冻土天然气水合物钻探技术的全面研究及施工试验，为我国开展陆地永久冻土天然气水合物评价，实施钻探取样施工提供技术支撑。项目组根据任务书及计划要求开展了调研、资料收集、理论计算、室内研究、图纸设计及野外踏勘、调查取样等工作。完成了3种规格、6种不同结构钻具的设计及试制，包括保压及大直径特种绳索打捞快速取样钻具，研制了配套的辅助器具，选配购置了钻探施工设备，制定了钻探施工方案及特殊泥浆体系，并于2008年11月首次在海拔4200m青海省木里地区实施了我国第一口陆地永久冻土天然气水合物科学钻探孔，在133.5m—165.5m孔段发现了三层天然气水合物样品，并在现场进行了几次试燃。2008年12月10日，中国地质调查局组织包括7位院士在内的19位专家对该项目初步成果进行了阶段评审。这次钻探取样获取水合物样品使我国陆地永久冻土天然气水合物调查研究取得突破性进展，为我国进一步实施陆地永久冻土天然气水合物提供了重要的参考依据。根据2008年取得的重要发现，中国地质调查局对2009年的青藏高原冻土带天然气水合物调查评价项目进行了调整，把工作重点集中在祁连山南端的木里地区，使我国天然气水合物调查评价有了更明确的目标。2009年，项目组对钻具结构进行进一步改进和优化，试制出半合管及三层透明衬管钻具，研制了低温泥浆制冷装置，对低温泥浆进行了室内试验，通过同美国泥浆公司的合作，配置出了在低温状态下具有良好润滑、稳定孔壁和保护岩心样品性能的优质泥浆，优化了钻进参数改进了组织管理。2009年，完成钻探工作量1876.88m、最大孔深达到765.01m，钻获了水合物样品，发现一些重要异常。经过国内水合物检测权威机构对钻获岩心样品的检测鉴定，进一步证实了我国陆域冻土确实存在人们一直期望的水合物资源，从而使我国成为第一个在高海拔和中低纬度地区发现水合物样品的国家，也是继加拿大、美国之后第三个在陆地通过钻探取样发现水合物的国家，在国内外引起极大反响及党和国家领导人的高度重视。2009年9月25日，国土资源部对外发布了我国在陆域钻获天然气水合物的消息，这一发现具有重要科学和战略意义，也使我国地质大调查工作向国庆60周年献上了一份厚礼。本项目不仅仅是在冻土区发现了水合物，更是为我国冻土天然气水合物资源勘探评价提供了技术支撑，具有重要的科学研究及社会意义。2010年-2011年继续实施钻探取样施工。 2100433B

天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。

固体状的天然气水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态，其分布可以从海底到海底之下 1000 米 的范围以内，再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在。

从物理性质来看，天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。

形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。

首先，可燃冰在0-10℃时生成，超过20℃便会分解。海底温度一般保持在2-4℃左右；

其次，可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解。

最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。