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世界天然气水合物试采进展及资源评价

2017-10-26 17:21:29 来源:中国矿业报社 作者:吴西顺 吕 鹏

世界试采工作概述

2017年7月,中国南海成功进行了天然气水合物的长周期试采,泥质储层开采获得重大突破,改写了世界对天然气水合物开采的预期,之前普遍认为主要产能在砂质储层,如北美阿拉斯加北坡、麦肯齐三角洲和日本南海海槽等。

1.阿拉斯加北坡(美国)

2012年,阿拉斯加北坡的Ignik Sikumi区块首次进行了二氧化碳置换甲烷水合物的野外测试。康菲石油公司与日本JOGMEC向目标层注入了大约21万标准立方英尺的烟气(23%二氧化碳与77%氮气的混合物)。2016年10月,美国能源部的甲烷水合物咨询委员会主导制定了2020年研发计划,包括在阿拉斯加建立测试项目构架、进行地层测试、开始长效试采和后续示范性试采;同时在墨西哥湾开辟第二战场,包括2017年GC955站位取心、2019年多站位钻探取心等。

图1 能源金字塔与资源量

表1 天然气水合物试采结果统计

*为截至2017年7月9日的数据。

2.麦肯齐三角洲(加拿大)

三角洲理查德岛的Mallik区块分别在1998年、2002年、2007年~2008年进行了多次试采。日本国家石油天然气和金属公司(JOGMEC)、加拿大自然资源部和地质勘查局、美国地质调查局、美国能源部、德国GeoForschungZentrum Potsdam研究中心、印度石油地质和天然气部、印度石油天然气管理局、国际大陆科学钻探计划(ICDP)以及BP-Chevron、Aurora等公司用降压法进行了生产测试。由于日本在该地区的项目中参与力度很大,其主要目的也是对日本本国境内的水合物试采工作积累经验。

3.南海海槽(日本)

JOGMEC一直致力于在日本南海海槽的海底开采甲烷水合物。2013年,用降压法在第二沃美海丘β富集带完成了世界上第一个海上生产测试。2016年底,MH21研究联盟在东京大学伊藤国际学术中心召开专门论坛,决定2017年初在相同区位的2’站位实施第二次试采,钻取2口测试井,4口监测井,安装2种防出砂装备,设置阵列式温压传感器。最终,第一口生产井12天产气3.5万方,第二口生产井24天产气20万方。两口井共计36天。但是这并非一种真正意义上的长效水合物生产试验。

4.南中国海(中国)

2017年3月开始的南中国海试采工作面对的是泥质粉砂储层,是地质科学界公认的世界性难题。针对这种情况,中国国土资源部、中国地质调查局、中国石油天然气集团公司、中集集团、北京大学等多家单位的800多位科学工作者组成团队,自3月28日开钻,5月10日点火试采以来,取得了三项重大理论,六大技术体系二十项关键技术等多项重大创新。在泥质粉砂储层,产气过程平稳,而且井底状况良好,对世界的水合物开采是一项重大突破和极大的促进,为下一步工作奠定了基础。

可以认为,当今天然气水合物开采与利用的研究与实践已经取得了很大进展(表1),但是商业化开采仍有很长的路要走,有很多的工作要做。经济性、安全性、生态性应该是将来的工作重点。

能源金字塔与资源量

能为人类带来海量能源的天然气水合物,其实具有不同的赋存形态,它们构成了金字塔式分布。图1展示了水合物金字塔(右)与天然气金字塔(图左)之间的关系。随着社会持续发展和技术进步,原来大量不可采的资源可以开采了,天然气水合物(图右)也可能经历类似的发展历程。

天然气水合物的资源量其实有多个层次(图1)。首先是原地资源量(IRR)。其次是技术可采资源量(TRR),是IRR中可实际开采的部分。再次是经济可采资源量(ERR),是TRR中具有经济开采价值的部分。最后才是储量,是ERR中已被油气生产证实并量化的那部分。

结论与展望

在能源金字塔中,工业最先开采浅层陆上气藏,一个多世纪后大规模开发了页岩气。可以预计,天然气水合物也具有同样的开采前景。由于全球对能源的需求越来越强烈,特别是天然气的高效能,水合物开发的时间表会越来越近。

虽然鉴于环境生态和气候变化的因素,人们的行为仍会比较谨慎,但是随着更多新技术突破,天然气水合物的开发很可能在不远的将来会提上人类的日程。□

鸣谢:非常感谢中科院边缘海及大洋重点实验室何家雄教授严格指导;衷心感谢中国地质图书馆王铭晗女士、张炜博士和中国地质大学姚翔博士在本文撰写过程中所给予的热情帮助。)

编辑:宫莉

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