陆域冻土区天然气水合物钻采技术方法集成

本项目为地质调查项目，项目成果作为多手段综合调查技术关键方法之一，为开展陆域冻土区天然气水合物资源评价及开发利用提供技术支撑。通过本项目的开展和实施，为冻土区水合物地质调查评价获取第一手实物地质资料提供了重要的技术手段。通过扩孔跟管技术钻穿了厚度达300多米的松散沉积覆盖层，为准确的掌握冻土信息提供了真实有用的地质资料；通过利用优化钻进技术及特殊泥浆配方，使得钻进深度达到地质要求的深度和目的，并钻获所需地质样品，解决了分层及判层地质问题；建立和完善了冻土天然气水合物野外长期观测基地，为开展冻土地质及冻土天然气水合物资源调查及有关冻土调查研究工作提供了实验基地和安全可靠的后勤保障。 开展的2千米深水级百米海底钻机及配套取样钻进系统，采用常规海洋地质调查船即可为开展海洋水合物资源调查评价提供经济实用的海底取样钻探技术。与传统的大型海洋石油钻机相比，可以大幅度节省钻探成本及综合费用。,本项目为地质调查项目，项目成果作为多手段综合调查技术关键方法之一，为开展陆域冻土区天然气水合物资源评价及开发利用提供技术支撑。通过本项目的开展和实施，为冻土区水合物地质调查评价获取第一手实物地质资料提供了重要的技术手段。通过扩孔跟管技术钻穿了厚度达300多米的松散沉积覆盖层，为准确的掌握冻土信息提供了真实有用的地质资料；通过利用优化钻进技术及特殊泥浆配方，使得钻进深度达到地质要求的深度和目的，并钻获所需地质样品，解决了分层及判层地质问题；建立和完善了冻土天然气水合物野外长期观测基地，为开展冻土地质及冻土天然气水合物资源调查及有关冻土调查研究工作提供了实验基地和安全可靠的后勤保障。 开展的2千米深水级百米海底钻机及配套取样钻进系统，采用常规海洋地质调查船即可为开展海洋水合物资源调查评价提供经济实用的海底取样钻探技术。与传统的大型海洋石油钻机相比，可以大幅度节省钻探成本及综合费用。 2100433B

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

本项目成功开展了陆域天然气水合物试采工作，产气总量及产气速率均得到了明显的提高，取得了良好的效果。对接井开采水平段穿过水合物主储层，增大了水合物开采面积，提高了水合物开采量。研制了一套水合物降压加热开采装置，并在本次对接井试开采中得到了成功应用，形成了具有自主知识产权的天然气水合物钻采技术。所谓降压即将试采井内地下水通过排水装置排出，将井内水位降至对接井水平段以下，井内安装有水位传感器，排水由控制系统自行控制，水位上涨时开泵排水，水位下降到制定位置时自动停止排水。排水降压后，水合物储层压力自行释放，水合物自行分解，在井口进行收集。所谓加热是指对井口收集到的水合物分解气通过电磁加热装置进行加热，将加热后的天然气通过压缩机经两口水平井注入到井内进行循环，通过加热的方式进一步提高储层水合物的分解速率，达到提高开采量及采气速率的目的。降压加热开采是目前水合物开采最为有效开采方法，在本次陆域天然气水合物试采中得到了成功的应用。应用对接井开采方案，以及降压、加热的开采工艺，能够达到有效提高水合物开采量，采气速率提高显著，在陆域水合物试采中得到了成功应用，是一种经济、高效的水合物开采方法。,本项目成功开展了陆域天然气水合物试采工作，产气总量及产气速率均得到了明显的提高，取得了良好的效果。对接井开采水平段穿过水合物主储层，增大了水合物开采面积，提高了水合物开采量。研制了一套水合物降压加热开采装置，并在本次对接井试开采中得到了成功应用，形成了具有自主知识产权的天然气水合物钻采技术。所谓降压即将试采井内地下水通过排水装置排出，将井内水位降至对接井水平段以下，井内安装有水位传感器，排水由控制系统自行控制，水位上涨时开泵排水，水位下降到制定位置时自动停止排水。排水降压后，水合物储层压力自行释放，水合物自行分解，在井口进行收集。所谓加热是指对井口收集到的水合物分解气通过电磁加热装置进行加热，将加热后的天然气通过压缩机经两口水平井注入到井内进行循环，通过加热的方式进一步提高储层水合物的分解速率，达到提高开采量及采气速率的目的。降压加热开采是目前水合物开采最为有效开采方法，在本次陆域天然气水合物试采中得到了成功的应用。应用对接井开采方案，以及降压、加热的开采工艺，能够达到有效提高水合物开采量，采气速率提高显著，在陆域水合物试采中得到了成功应用，是一种经济、高效的水合物开采方法。