日本浅表层水合物勘查试采进展

海洋孔隙填充型水合物已得到较广泛资源调查和经过数次试采,与之相比,以赋存于冷泉、泥底辟和泥火山附近的海底表面和近海底沉积物为主的浅表层水合物的勘查试采工作刚刚起步。日本作为最早实施水合物勘查试采的国家之一,自2013财政年以来在浅表层水合物的资源勘查评价、海洋区域地质调查和环境调查、开发技术调研评价、生产系统构建等方面取得了显著进展。基于文献资料调研,概述了日本水合物研发工作的发展历程以及对浅表层水合物研发工作的整体部署,详细介绍了日本在浅表层水合物勘查试采相关领域开展的主要工作,分析认为,日本在如下4方面取得的实际经验和理论认识值得我国浅表层水合物勘查试采体系化部署借鉴参考:以日本海为主的区域性资源和环境调查,以小范围区域为对象的资源量评价示范,以试采场地优选为目标的精细化资源和环境调查,以及“以使用大口径钻头的大范围垂直采掘方法为基础、优先考虑气体举升回收方法和船载分离方法两项关键技术以形成最优组合”的生产系统设计原则的评估确立。

美国阿拉斯加长期陆域天然气水合物试采进展及对我国的启示

随着天然气水合物勘查试采工作的不断深入,世界主要国家以实现水合物产业化开发为目标的科学理论研究和技术装备研发面临发展瓶颈,目前仅中国、日本、美国等几个国家仍在积极推进旨在突破上述发展瓶颈的长期水合物试采工作.日美两国自2014年就阿拉斯加长期陆域试采项目达成合作意向以来,基本完成了产气试验前的准备工作.本文在梳理总结已开展的中短期水合物试采项目及长期试采必要性的基础上,重点介绍了项目团队对试采场地的选择、地层测试井的钻探以及基于数据采集的目标储层表征,认为我国在缺少可供长期陆域试采的合适区域的情况下,可加强与俄罗斯在水合物勘查开发相关领域(尤其是长期陆域试采)的深入交流与合作.尽管我国的水合物试采工作在产气时长、日最高产气量和累计产气量等方面处于领先,但应针对钻井、完井、人工举升、地质力学、出砂、防砂等领域加强科学理论研究和关键技术攻关.

南海天然气水合物试采储层热流耦合与温度场调控研究进展

中国南海天然气水合物储层类型以泥质粉砂为主,与其他国家和地区的砂质储层相比开采难度大。本文针对南海北部泥质粉砂天然气水合物降压开采涉及的相变习性演化、有效渗透率变化、热流耦合模式、试采系统温度场调控与矿场尺度增温防冰等关键问题,综述了笔者团队近年来取得的最新研究成果。研究表明,泥质粉砂型水合物相变始终处于动态平衡状态,储层因富含黏土水合物相变滞后效应明显;试采井壁处节流膨胀效应强烈,“温度漏斗”斜率最大,一旦形成“水锁”与生成二次水合物,气相渗流能力将明显降低;在无外部热源补给情况下,较高的产气速率,易造成水合物分解速率减缓直至停止分解,中国南海泥质粉砂水合物分解主要受传热控制模式影响,亟需建立有效的“储层-井筒”试采系统多元温压调控与安全流动机制,提高产气效率;依托自然资源部青海木里天然气水合物与冻土环境野外科学观测研究站,利用原位补热降压充填的水合物开采方法,成功完成矿场尺度水合物试采系统温度场改造试验,进一步优化提高了储层渗流能力,实现了增渗扩产目的。

标准化试采油分析融入质量管理体系研究与实践

试采油分析是评价各产油层产油能力的重要基础,是油田开发工作的关键环节。东方物探起草发布的企业标准《油藏地球物理开发动态信息整理与解释技术规程》详细规定了资料收集范围、信息整理质控、信息解释、报告编写及成果提交等相关要求与规范。东方物探研究院大港分院针对油田开发实际制定试采油分析标准化模板,规范试采油分析步骤,将标准化试采油分析方法纳入质量管理体系运行中。通过严格执行标准化操作,明确了目标区块主要储层的产油能力,提出更符合实际的开发方案,获得了良好效果,为大港油田增储上产提供了有力支撑。

《“区域”内矿物资源开发规章》草案试采条款要求下的应对建议

《“区域”内矿物资源开发规章》正在协商中,环境保护与保全已成为各方谈判的焦点。2019年,德国提交给国际海底管理局的一项书面意见中建议增加试采的条款,要求承包者在商业性采矿前进行试采。试采作为勘探阶段向开发阶段的过渡期间需求,对采矿技术、经济性和环境影响评估均起到验证性作用。相较来说,我国在深海采矿进程中紧随西方发达国家之后,但技术成熟性较弱。积极应对试采要求,在试采中验证经济性、技术性和环境影响,跨过环境门槛,成为第一批进入商业深海采矿的承包者对我国至关重要。为此,我国需要大力发展深海采矿关键技术、加强深海环境科学研究、参与环境规则的制定,实现深海矿产资源开发与环境保护的平衡。

深水浅层非成岩天然气水合物固态流化试采技术研究及进展

基于我国海域天然气水合物钻探取样储层具有埋深浅、无致密盖层、非成岩、弱胶结、易于碎化等特点,提出了针对深水浅层非成岩天然气水合物固态流化试采方案,其核心思想是将深水浅层非成岩天然气水合物矿体通过机械破碎流化转移到密闭的气、液、固多相举升管道内,利用举升过程中海水温度升高、静水压力降低的自然规律使水合物逐步气化,变非成岩天然气水合物分解过程的不可控为可控,实现深水浅层天然气水合物安全试采;其工程实施策略为目标勘探确定井位、随钻测井证实水合物层位、钻探取样及分析作为试采实施依据,即在钻探取样获取岩心后确定水合物有效层位,依托深水工程勘察船、采用无隔水管钻杆钻进至水合物层后固井并建立井口,采用自主的井下喷射工艺使含水合物沉积物在举升过程中自然分解,利用密度差实现部分砂回填,其余气、液、固流化物返回地面测试流程,经过高效分离、气体储集、放喷等技术实现快速点火测试。2017年5月,中国海油在南海北部荔湾3站位依托深水工程勘察船"海洋石油708",利用完全自主研制技术、工艺和装备,在水深1 310 m、水合物矿体埋深117~196 m处,在全球首次成功实施海洋浅层非成岩天然气水合物固态流化试采作业,标志着我国已在具有自主知识产权的天然气水合物勘探开发关键技术上取得历史性突破。

试采井产能预测方法

为了搞清试采井储层的动态参数,确定压力波及范围及相应的储层边界,确定试采井区的合理产能,为上交储量、精细评价和编制开发产能方案提供准确依据,施工前有必要对试采井的产量进行论证,预测其试采过程中的生产能力。根据地层物性的不同,试采井按生产方式分为定产间歇生产试采井和定产连续生产试采井。不同类型的试采井产能预测方法也不一样。根据间歇生产试采井和连续生产试采井产量、压力变化特点,研究出2种试采方式下的产能预测方法,预测结果与实际试采结果符合率达90%以上。

套管捞油测压和开式试采技术及应用

为解决以往试采方法只能录取产量资料而不能同时测得井下流压资料问题,根据短期试采要求,研制出套管捞油测压工艺和开式试采工艺.经实际井试验和应用表明,这2种工艺克服了原来工艺的缺点,所录取资料达到了短期试采的要求;并以套管捞油测压试采和开式试采所录取到的压力、产量资料为基础,对储层进行定性与定量评价,为编制开发方案提供了有益参考.

南海海域水合物试采平台优选及装备适应性改造研究

论文对国内外开展的海域水合物勘探、取样和试采等工作及南海的海况特殊性、适用于南海的钻采装备 等进行了调研.针对我国地矿部2017年牵头组织的南海海域水合物试采项目,开展的水合物试采平台优选 及装备的适应性改造研究工作进行了详细阐述,并介绍了优选和适应性改造后的“蓝鲸1 号”平台在南海海域 水合物试采期间的作业情况,可为我国未来的南海海域水合物试采工作以及商业化开采的平台选型和研发工 作提供参考.

中国南海天然气水合物第二次试采主要进展

泥质粉砂型天然气水合物被认为是储量最大开采难度亦最大的水合物储层,2017年南海天然气水合物试采,初步验证了此类水合物储层具备可开采性。在总结前次试采认识的基础上,对试采矿体进行优选、精细评价、数值与试验模拟和陆地试验,中国地质调查局于2019年10月-2020年4月在南海水深1225 m神狐海域进行了第二次天然气水合物试采。本次试采攻克了钻井井口稳定性、水平井定向钻进、储层增产改造与防砂、精准降压等一系列深水浅软地层水平井技术难题,实现连续产气30 d,总产气量86.14×104m3,日均产气2.87×104m3,是首次试采日产气量的5.57倍,大大提高了日产气量和产气总量。试采监测结果表明,整个试采过程海底、海水及大气甲烷含量无异常。本次成功试采进一步表明,泥质粉砂储层天然气水合物具备可安全高效开采的可行性。

天然气水合物试采：从实验模拟到场地实施

天然气水合物研究的终极目标是对其进行有效的开发利用,即实现长期安全、高效地开采,而水合物试采只是迈出了第一步。数十年的室内水合物开采方法实验及其数值模拟研究取得了显著的成果,为天然气水合物试采奠定了坚实的基础。加拿大、美国等国家先后在陆地冻土区进行了水合物试采工作,试验成果为海域水合物试采提供了宝贵的经验。2013年和2017年,日本、中国先后在不同海域实施了天然气水合物试采,并取得了成功,这是天然气水合物研究的一个里程碑式的进步,标志着天然气水合物开采技术研究从室内实验模拟逐步转到产地实施。本文回顾了各种水合物开采方法的原理及其模拟实验成果,简要介绍了水合物开采数值模拟方法与进展,评述了水合物试采的前期关键技术准备及场地实施效果,讨论了每种技术方法的局限性及面临的挑战,并针对海洋天然气水合物开采面临的科学与技术问题提出了建议。

天然气水合物开采方法及海域试采分析

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。

宁武盆地煤层气勘探现状及试采效果

煤层气藏与常规天然气藏相比,开采方式和排采规律等方面都有其独特性。通过在山西宁武盆地开展煤层气勘探评价工作,对目标区优选及前期抽排试验,证实了宁武盆地具有一定的煤层气资源。对该区地理环境、地质构造特征、资源概况、勘探现状及探井试采情况等进行了论述,并对试采成果进行了对比;通过对该区排采状况进行分析,认为宁武盆地煤层气资源可靠,应该继续开展勘探和试采工作,并进一步优选有利区域和开发方式。

沁水盆地煤层气田试采动态特征与开发技术对策

沁水盆地煤层气资源丰富,中国石油天然气集团公司于1994年起在该盆地内开展了大规模的勘探、试采和正式开发准备工作。从气田动态分析入手,系统研究了该煤层气田的开采特征。结果认为:压裂增产、多分支井是开发该煤层气田的有效手段;3#煤产气量高低与其地质因素关系密切;在煤层气排采过程中应保持动液面稳定下降。结合煤层气开采动态特征,提出了沁水盆地煤层气田合理的开发技术对策:①采用地面垂直井和多分支水平井相结合的方式开发该地区的煤层气资源,在此基础上优化合理的井网部署方式和增产方式;②3#、15#煤层的地质条件差异较大,建议优先考虑开采3#煤层,15#煤层在3#煤层产量下降时可视储层发育情况择时投产;③在排水采气初期,应建立合理的排采工作制度,避免储层渗透率的急剧下降。

松辽盆地古龙页岩油水平井试采分析及产能预测

古龙页岩油资源丰富、甜点规模大,平面上集中分布在松辽盆地北部齐家—古龙地区,勘探发现井A-1水平井压裂后获得日产油量28.6 m^3的高产试采效果,充分展现了古龙页岩油开发潜力。为了搞清古龙页岩油产能水平和产量变化规律,根据页岩储层基质—人工裂缝分阶段渗流特点,应用现代生产动态分析方法,通过3口水平井试油试采资料理论计算与拟合分析,获得开发前期渗流边界范围,为计算动态缝控储量及预测长期开采产量递减提供了依据。结果表明,古龙页岩油水平井体积压裂后适合控制压差生产,具有较稳定初产量和较低初期递减率,预测产量递减曲线与实际试采曲线相符合。

世界天然气水合物钻探历程与试采进展

自20世纪60年代证实自然界中存在天然气水合物以来,针对水合物这一潜在能源的研究取得了显著进展。与常规油气资源一样,水合物的开发也需要经历两个重要阶段,即勘查与试采。该文对全球主要国家水合物钻探与试采进展进行了归纳总结和分析,认为钻探工作在获取水合物实物样品、优化相关技术装备、提供可靠数据等方面发挥了重要作用,而试采工作在长期、安全、稳定和高效产气方面仍与产业化开发的预期存在差距。建议我国应充分发挥各方优势,重视技术方法和装备的研究、开发、示范和推广,形成可用于水合物资源勘查与开采的成熟技术装备体系。

日本海域天然气水合物试采进展及其对我国的启示

天然气水合物研发工作已经进入陆上和海上的现场试验阶段,其中,仅有日本和中国开展了海域水合物试采。通过对日本两次海域水合物试采的全面总结以及对日本水合物产业化开发设想的充分认识,发现尽管日本拥有丰富的水合物资源且投入了大量的人力、物力和财力用于水合物研发,但仍然没有形成可确保稳定产气的技术体系。因此,水合物的产业化进程将是一个相对漫长的过程,有必要加强资源勘查、技术装备示范和体系化、试采、规范制度等方面的部署和实施。

中国首次试采天然气水合物成功

天然气水合物是甲烷和水分子在低温高压下结合的化合物，1m3的天然气水合物分解后，可释放出约0.8m3的水和164m3的天然气，能量密度高，资源潜力巨大。据估算其资源量相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的两倍，甚至认为它是能够满足人类使用1000年的新能源，是今后替代石油、煤等传统能源的首选。2017年5月10—18日，中国地质调查局在中国南海北部神狐海域首次对天然气水合物（可燃冰）进行工业化试采。试采地点水深1266m，天然气水合物储层位于海底以下203~277m。天然气最高产量达3.5万m3/d，平均日产超过1万m3，其中甲烷含量最高达99.5%，连续7d零19h稳定产气，天然气水合物试采成功。试采安全评估和环境监测结果显示，监测结果显示，周围地层无明显变化，海水及周边大气等甲烷浓度无异常，环境无污染，未发生地质灾害。取得了持续产气时间长、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果。

复杂断块超低渗油气藏试采动态评价与开发对策——以松辽盆地南部十屋油田营城组及沙河子组一段油藏为例

松辽盆地南部十屋油田营城组及沙河子组油气藏属于特低渗-超低渗复杂断块油气藏。单薄层砂体的平面分布稳定性差,展布规模小且受断层切割,油气藏内类型丰富的流体受构造和岩性共同控制。研究区内绝大多数井需要压裂投产,只有个别气井可自然投产。单井试采动态表明,地层系数小、流动启动压力梯度大决定油井产量低,弹性驱动的天然能量开发油井产量递减快;油气同出井开发效果明显好于油井,气井的开发效果最好。针对这些问题,提出综合的开发对策,即在油井分层压裂、分层测试、分层评价的基础上,开展分层油藏精细描述;对油井先分层压裂、后合层投产,提高单井产能,对注水井先笼统注水、后分层注水,补充地层能量;优选出好的断块,采取不规则井网开展超前注水先导试验,试验成功后逐步推广;对气层和含油气层考虑大规模压裂投产,对油层可考虑单井CO2吞吐,但要选低气/油比油井。

天然气水合物资源勘探与试采技术研究现状与发展战略

天然气水合物是甲烷等烃类气体与水在高压低温条件下形成的笼形化合物,俗称可燃冰,将有望成为继页岩气、致密气、煤层气、油砂等之后的储量最为巨大的接替能源,主要分布在北极冻土带和沿海大陆架300~3000 m水深的深水区,初步估计其资源量为全球含碳化合物的两倍,其中约95%储存在深海区域;与此同时,深水浅层弱胶结水合物的无序分解等潜在工程地质灾害、温室效应等也已引起世界各国的高度重视,因此,天然气水合物资源安全高效开发和环境风险并重,成为当前世界科技创新的前沿。本文回顾了国内外天然气水合物资源勘探和试采技术研究进展,在此基础上,针对我国海域潜在目标区以及我国已经获取的天然气水合物样品的相关特性,提出了我国天然气水合物资源勘探开发技术方向。