海域天然气水合物地层微生物自修复固井水泥浆的水化控热作用机理

随着深海天然气水合物资源开发的深入,固井技术成为保障开采安全的关键环节。固井水泥浆的水化热控制对于防止水合物分解、确保井筒稳定性具有重要意义。目前,微生物技术在固井水泥浆中的应用已取得初步进展,尤其是在提高水泥浆力学性能方面,但是在调控水化热方面的研究仍相对较少。本研究旨在探索微生物固井水泥浆在深水水合物地层中的应用前景。通过开展水泥浆水化热测试、热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)测试,探究了微生物矿化作用对水泥浆水化热及水化过程的影响机理。本文研究表明,微生物自修复固井水泥浆在降低水化热方面具有显著优势,尤其是在水化中后期,其累积水化放热量较对照组降低了13.19%。微生物矿化反应生成的碳酸钙有效抑制了水泥水化反应,导致水化放热峰值滞后,且在水化过程中持续降低水泥浆的水化速率。此外,微生物自修复固井水泥浆中游离水和水化硅酸钙凝胶的含量均高于对照组,而氢氧化钙含量较低。碳酸钙含量与水泥浆水化放热量之间存在最优值,超过3.0%后,水化热开始降低。本研究为解决深水水合物地层固井水泥浆水化放热导致水合物分解的问题提供了新的技术途径,对于开发适应极端海洋环境的固井水泥浆体系具有重要的参考价值。

干法生物天然气BECCS工程碳负排效益分析

参考清洁发展机制(CDM)方法学,结合中国国情,分析干法生物天然气BECCS工程的项目边界、基准线排放量和项目活动排放量,并计算实际工程的温室气体减排量。结果表明,生物天然气BECCS工程碳减排潜力表现在以有序工程替代无序排放、生产天然气代替化石能源、生产有机肥替代化肥和从沼气中分离CO_(2)并存储利用4个方面,各方面减排量在净减排量中占比分别为1.1%、41.0%、39.6%和18.3%。按构建的计算方法估算每吨干秸秆和每吨畜禽粪污的碳负排效益分别为1229 kg CO_(2)e和275 kg CO_(2)e。预计至2060年,生物天然气BECCS工程每年可贡献8.6亿t碳汇,可为中国碳中和目标实现贡献重要力量。

以畜禽粪便为原料的生物天然气能源潜力和碳强度分析

以畜禽粪便为原料的生物天然气有显著的资源和环境效益。针对其能源潜力和碳强度在省级地区尺度上的差异问题,提出生命周期碳排放核算模型,分析以畜禽粪便为原料的生物天然气的时空分布特征。结果表明,随着畜牧业规模的扩大和集约化,以畜禽粪便为原料的生物天然气潜力越来越大,各省之间的能源潜力存在较大的差异。以畜禽粪便为原料的生物天然气的年碳减排潜力达到12.5亿t。能源潜力、空间特征和碳强度的量化方法为区域畜禽粪便资源化利用管理提供支持。

石油天然气工业微生物腐蚀的标准化现状

在油气田注水、水力压裂、油气集输与污水处理中,微生物腐蚀已经成为导致石油管材和设备腐蚀失效的主要原因之一。与常见的CO_(2)、H_(2)S和O_(2)等所造成的电化学腐蚀相比,微生物腐蚀具有独特性,它涉及到微生物的生命活动或代谢产物与金属的相互作用。从微生物来源、微生物腐蚀失效和微生物腐蚀标准化3个方面系统综述了石油天然气工业中微生物腐蚀的标准化现状。现有的微生物分析和杀菌剂评价方法和传统的腐蚀试验方法已然不能满足油气行业中微生物腐蚀控制的需求。在微生物及其生物作用的精准识别、微生物腐蚀试验流程的统一和杀菌剂对生物膜的使用效能评价方面存在较多问题。因此,建立微生物腐蚀失效分析程序和微生物腐蚀试验方法、开发微生物腐蚀控制用杀菌剂产品及其效能评价方法是石油天然气工业微生物腐蚀标准化的主要研究方向。

生物天然气生态循环利用项目模式分析

生物天然气作为一种清洁、高效、绿色、低碳的可再生能源,充分体现了生物质废弃物的无害化处理和资源化利用,发展生物天然气是提高我国能源安全保障能力有效措施,是改善农村人居环境的内在要求,是促进农业绿色发展的重要抓手。从生物天然气的发酵工艺、运营模式、产生效益等方面,详细介绍了山西省首个生物天然气及有机肥生态循环利用项目。

海底天然气渗漏系统微生物作用及冷泉碳酸盐岩的特征

海底天然气渗漏系统是全球海洋环境中广泛分布的自然现象。部分渗漏天然气通过细菌作用转变为二氧化碳,同时海水硫酸盐被还原为硫化氢, 与孔隙水中的钙和铁结合而沉淀冷泉碳酸盐岩。冷泉碳酸盐岩的常见矿物有微晶方解石、文石、白云石和黄铁矿。冷泉碳酸盐岩常发育一些特殊的组构, 如黄铁矿环带结核、溶蚀面、平底晶洞、凝块和向下生长的叠层石组构等。碳酸盐岩特别负的δ13C值指示碳来源于生物成因的甲烷, 而18O富集可能与天然气水合物的分解有关。冷泉碳酸盐岩中黄铁矿的δ34S值低于海水的, 这指示硫来源于微生物还原的海水硫。冷泉碳酸盐岩中的生物标志化合物及其极负的δ13C值指示微生物的生命代谢活动。

生物质气化制备合成天然气技术的研究进展

生物质合成天然气(Bio-SNG)是一种可再生的绿色燃气,可混入现有天然气管网运输使用,也可用作车用燃料,其制备技术被认为是"第二代生物燃料"技术。本文对生物质气化合成天然气的主要技术工艺进行分析与总结,介绍了目前国内外发展现况,着重对已进行中试规模验证的技术工艺流程进行详细介绍。但目前该技术仍处于刚刚起步阶段,我国目前尚没有生物质气化合成制备Bio-SNG的报道,发展适合制备Bio-SNG的生物质气化、净化技术、尤其是开发可经受多种杂质成分的甲烷化催化剂及工艺技术仍是今后的重要研究方向,仍需要长期的探索和验证。

漠河盆地多年冻土带生物气的发现及对陆域天然气水合物勘查的重要意义

东北漠河盆地多年冻土带不仅具有生物气形成的温度、地下水盐度、地下水Eh值和p H值等环境条件,而且具有生物气形成所需的丰富有机质。漠河盆地MK-2井的数据显示,井深870 m内的烃类气体干燥系数C1/C1-5>98%,70%以上的甲烷碳同位素δ13C1<-55‰,几乎所有的甲烷氢同位素δD<-250‰,表现出明显的生物成因特征。区域和井下样品的生物标志物分析表明,几乎所有样品都含有25-降藿烷系列化合物,展示了漠河盆地多年冻土带微生物活动的普遍性。这一系列直接和间接标志,充分证实了漠河盆地生物气的存在,大大拓展了该区域天然气水合物的成藏气源,扩大了东北地区水合物的成藏潜力和勘查前景。这对东北地区乃至中国陆域多年冻土带的天然气水合物勘查都具有重要指导意义。

生物成因非常规天然气研究进展及展望

生物成因气在全世界范围内具有广阔的勘探前景。国外生物成因气研究经历了摸索阶段、探讨阶段和理论形成阶段,形成一套较为可靠的识别方法,并在一些盆地勘探开发中获得了成功。中国具有大面积分布的非常规油气资源,其中煤层气和页岩气已得到了很好的研究,但对生物成因气还未开展实质性工作,其评价基础还略显薄弱。通过分析国外生物气研究方法,认为中国应尽快开展生物成因天然气的基础理论工作,特别是浅层源岩中生物气的成因、聚集、保存及成藏等方面的研究,以完善中国非常规油气资源评价。

国内外沼气提纯生物天然气技术研究及应用

沼气提纯生物天然气可高值化利用沼气,有效减少沼气工程因沼气利用不充分而排空造成的温室效应,具有环保和能源双重效益。文章介绍了沼气和生物天然气的技术指标,综述了6种沼气提纯方法的技术特点和研究进展,比较了提纯方法的技术参数和优劣势,分析了不同提纯技术在国内外的发展与应用。

天然气微生物勘探指示菌的筛选

微生物勘探中 ,指示菌对勘探效果有着重大影响。文章对已知有气藏区块和无气藏区块对照研究 ,通过土壤微生物生态调查和指示菌筛选实验 ,确定甲烷氧化菌和 5种土壤主要细菌生物量为天然气微生物勘探指示菌。

论天然气水合物与海底地质灾害、气象灾害和生物灾害的关系

论述了天然气水合物与海底滑坡、全球变暖和海底生物灭绝等地质、气象、生物灾害的关系。海底天然气水合物的分解能够减小沉积物的胶结强度,并导致沉积层孔隙压力的过剩,进而诱发海底滑坡的发生。天然气水合物与全球变暖关系密切。从天然气水合物释放出来的甲烷可使地球温度升高4℃至8℃,升温的结果一方面可能中和全球变冷的趋势,另一方面也可能加剧全球变暖的趋势。全球天然气水合物大规模的分解,导致了海底单细胞生物大量灭亡,对海底生物多样性的保持构成巨大危害。在天然气水合物开发利用的设计阶段和实施阶段,必须有足够的防范意识和技术措施,防止或尽可能减少天然气水合物开发利用造成的各种环境灾害。

天然气生物脱硫技术及其研究进展

生物脱硫具有净化水平高、流程简单、污染少、能耗低等特点,能有效缓解硫排放引发的环境问题。为此,回顾了生物脱硫技术的发展历程,阐述了天然气生物脱硫技术的基本原理和工艺流程,总结了其技术优势以及国内外应用的概况,重点介绍了中国石油西南油气田公司天然气研究院在生物脱硫工艺技术开发上所取得的一系列成果:形成了适用于高含硫环境下分离筛选脱硫微生物的专利技术;获得了性能优良、具有自主知识产权的天然气脱硫微生物菌种;完成了脱硫溶剂配方体系和菌种培养方案的研究;同时,建立了天然气生物脱硫实验室评价装置,通过关键参数控制及过程优化,使得脱硫效果有了显著提升。最后指出了天然气生物脱硫技术的发展方向:①利用现代生物技术,提高脱硫菌种的性能;②应用流体研究技术,开发高效生物反应器;③完善配套技术研究,真正实现零排放;④优势互补,与现有工艺相结合。

南海北部边缘盆地生物气/亚生物气资源与天然气水合物成矿成藏

南海北部边缘盆地天然气资源丰富,迄今在该区浅层及中深层除发现大量成熟—高熟偏腐殖型气(煤型气)资源外,在浅层还发现了大量生物气与亚生物气显示和单独成藏的生物气与亚生物气气藏。为弄清该区生物气与亚生物气资源前景、天然气水合物成因及成矿成藏模式等关键性地质问题,根据历年来天然气勘探所获得的大量地球化学资料,结合该区油气成藏地质条件,深入分析和阐明了南海西北部莺—琼盆地及东北部珠江口盆地生物气与亚生物气的地质、地球化学特征和新近纪及第四纪生物气与亚生物气烃源岩的展布特点。在此基础上,初步预测和估算了莺—琼盆地和珠江口盆地生物气的生成量与资源量。评价结果表明:该区生物气与亚生物气资源丰富,完全可作为南海北部深水区天然气水合物的主要气源;同时,通过南海北部深水区天然气水合物成因类型的地球化学分析,亦进一步证实该区目前勘查发现的天然气水合物,应属"自源扩散型"生物成因成矿的水合物类型,其气源供给主要来自原地或其附近以生物气为主的混合气,而水合物成矿成藏模式则属于原地及其附近近源运聚的"自源扩散型"成因模式,具有巨大的资源潜力。

天然气微生物勘探研究——以蠡县斜坡西柳构造为例

油气微生物勘探技术以其直接、有效、快速和经济等优势日益受到全球油气勘探界的重视。本文采用油气微生物勘探新技术中的天然气微生物勘探法 ,在蠡县斜西柳构造近地表采样并对所采样品进行甲烷氧化菌培养 ,根据经验确定了本研究区的 3个微生物异常区 ,北部异常区、西南异常区和东南异常区。通过研究区内现有的已钻 12口井对比 ,其油气微生物勘探结果的符合率为 83% ,远远高于本区勘探的成功率 4 4 % ,因此其效果是良好的。同时 ,通过天然气微生物勘探技术实践 ,总结并讨论了该技术分析结果的客观性、地表及断层的影响因素 ,以及导致部分结果不相符的原因 ,这对我国的复杂地下地质条件的天然气勘探具有重要的意义。最后 ,在天然气微生物勘探结论的基础上 ,结合圈闭、油源等条件对试验区进行了含油性预测 ,并提出了最有利的井位建议 。

石油和天然气生物脱硫技术分析和展望

综述了石油和天然气生物脱硫工艺应用的最新进展,对石油和天然气生物脱硫的原理、使用的微生物种类和工艺设计进行了比较和分析,并展望了生物脱硫技术在石油和天然气工业可能的发展与应用。通过对比分析,阐述了石油、天然气和其他原料生物脱硫机理的不同和联系,以及各种工艺目前存在的问题和可能的解决方法。边远地区、低含硫油气藏的开采和微生物脱硫能力的提高及其工艺的改善,将促使生物除硫技术在石油和天然气开发中广泛应用。

非生物成因天然气(藏)的构造成因类型及其地球化学特征

从大地构造的角度论述了非生物成因天然气的构造成因类型，即伸展构造带非生物成因气（藏）、挤缩构造带非生物成因气（藏）、走滑构造带非生物成因气（藏）、旋转构造带非生物成因气（藏）以及陨击构造带非生物成因气（藏）。重点阐述上述构造作用及其构造带中非生物成因气（藏）的不同类别及其形成环境和条件，从而为非生物成因天然气的理论研究和预测提供一些有益的线索。

鄂尔多斯盆地奥陶系生物礁及其天然气勘探前景

鄂尔多斯盆地西南缘中上奥陶统不仅存在着珊瑚礁、层孔虫礁和藻礁,而且发育规模较大的藻粘结岩、障积岩体,礁体的底部和礁前普遍发育颗粒滩相沉积。滩相沉积物将相对独立的各个生物礁互相连通,形成规模较大的生物礁复合体。该盆地内部的早奥陶世生物礁以层状藻礁为主,发育于吕梁隆起西侧和伊盟隆起南坡以及中央古隆起北端,表现为2种生态特征,一种为藻类垂直生长形成藻叠层石礁,另一种为藻类粘结灰泥形成球壳状藻灰泥球。生物礁的原生生物孔隙和粒间孔隙受成岩作用影响,已基本消失殆尽,但成礁岩石白云岩化比较普遍,且晶间孔和晶间溶孔发育,储集物性较好,已钻井产能较高,属于优质储层,也是鄂尔多斯盆地下古生界天然气勘探新领域。

吐哈盆地雁木西油田天然气的选择性生物降解作用

对吐哈盆地雁木西油田原油与原油溶解气地球化学特征进行了对比和分析,探讨了微生物对天然气降解作用的选择性。雁木西油田的天然气均为湿气,不同组分的相对含量和烃类组分碳同位素比值都有较大的变化范围,部分天然气的烃类组分碳同位素比值明显地变大。生物降解作用的选择性与这些变化有极为密切的关系。由于不同的微生物对不同组分的降解能力和强度不同,因而造成了不同剩余烃类组分的碳同位素比值不同,部分烃类碳同位素比值甚至发生倒转。烃类碳数越小,越易发生生物降解作用,较容易发生生物降解作用的组分是甲烷、乙烷和丙烷等较轻的烃类,其次是正丁烷、正戊烷等较重烃类,发生生物降解作用的烃类最高碳数可以达到14。异丁烷、异戊烷等异构烷烃抵抗生物降解作用的能力较强。

论另类非常规天然气——生物天然气的开发

非常规天然气目前已成为热门话题,在调研分析的基础上,论述了又一种已经初露锋芒、但在我国还远远未被重视的非常规天然气——生物天然气。任何有机物在无氧条件下,都可发生微生物厌氧发酵而产生沼气,再经过净化和提纯,就成为与常规天然气完全同质的生物天然气(Bio-Natural Gas),又称生物甲烷(Biomethane)。其实质是将需要几亿年地质过程才能完成产生天然气的过程,压缩到几个月乃至更短的时间。在最近不到20年内,生物天然气在欧盟国家已发展成具相当规模的产业。与页岩气和煤层气相比,其技术成熟度和经济可行性更为优越:能够大量地提供任何可再生能源均无法提供的实物态车用燃料和燃气,而且是碳"零排放"乃至"负排放"的。我国生物天然气的资源非常丰富,近中期内有年产1 500×108 m3以上的潜力,但迄未引起足够的重视。创建若干个1 0×108 m3级的生物天然气"绿色气田",对从根本上破除对产业沼气的偏见、大幅度减少温室气体排放量以及提高能源自给率都具有重大现实意义。