【正文】 中國石油大學(xué)（華東）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 凍土帶水合物有效開采方法研究 摘 要 天然氣水合物作為未來化石燃料的一種重要替代品，以其分布廣泛、資源量巨大、能量密度高、清潔無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)為世界各國重視。 而凍土帶水合物比海底水合物開發(fā)難度小的特點(diǎn)。 本文通過 分析凍土帶的地質(zhì)條件，闡述了凍土帶與水合物穩(wěn)定存在的關(guān)系，得到了天然氣水合物在凍土帶存在條件。 分析 推測了常見幾種凍土帶水合物微觀結(jié)構(gòu) 及其 形成過程 。以麥索亞哈氣田開采實(shí)例，分析了 注 熱降壓開采的原理，同時(shí)對水力壓裂開采水合物壓裂的基本原理進(jìn)行分析，在 簡化模型下分析了水力壓裂增產(chǎn)效果。 關(guān)鍵字 ： 天然氣 水合物； 凍土帶；開采方法ABSTRAC Natural gas hydrate is an important product as an alternative to fossil fuels in the future. With its advantages like widely distributed, a huge amount of resources, high energy density, and pollutionfree, many countries in the world are highly concerned about than undersea gas hydrate formation ,gas hydrate in the permafrost area has small developing difficulty. Through analysis of the geological conditions of the permafrost areas, expounds its stability between hydrate and permafrost areas, obtained the relationship of natural gas hydrate in the permafrost areas condition. Speculating the microcosmic structure of hydrate formation process of permafrost areas. Analyse MaiSuoahab in mining field, the principle of thermal injection and depressurization, at the same time, Analyse the basic principle of hydraulic fracturing, under the simplified model is analyzed effect on increasing production in hydraulic fracturing. Keywords： Gas hydrate。permafrost areas。method of exploitation 目 錄 第 1 章 前 言 ................................................. 1 研究目的及意義 ............................................ 1 研究現(xiàn)狀 .................................................. 1 主要研究內(nèi)容 .............................................. 3 第 2 章 凍土帶天然氣水合物形成以及微觀結(jié)構(gòu) ..................... 4 凍土帶水合物的形成 ........................................ 4 凍土帶分布情況 ........................................ 4 凍土帶厚度 ............................................ 6 凍土帶天然氣水合物的微觀結(jié)構(gòu) .............................. 9 青藏高原地質(zhì)運(yùn)動(dòng)分析 ................................. 10 幾種常見成礦模式分析 ................................. 11 第 3 章 凍土帶天然氣水合物注熱降壓開采 ........................ 15 降壓開采原理 ............................................. 15 降壓開采機(jī)理 ......................................... 15 降壓開采能量分析 ..................................... 16 注熱開采原理 ............................................. 16 注熱開采機(jī)理 ......................................... 16 注熱開采能量分析 ..................................... 17 注熱降壓結(jié)合 ............................................. 19 麥索亞哈氣田水合物開采實(shí)例 ............................... 19 麥索亞哈氣田地質(zhì)特征 ................................. 20 麥索 亞哈氣田礦藏結(jié)構(gòu) ................................. 21 麥索亞哈氣田水合物開發(fā)過程 ........................... 22 第 4 章 凍土帶天然氣水合物水力壓裂開采 ........................ 24 天然 氣水合物水力壓裂基本原理 ............................. 24 凍土帶水合物層水列壓裂裂縫形態(tài) ........................... 24 凍土帶水合物層水力壓裂前后氣體滲流規(guī)律 ................... 26 第 5 章 結(jié) 論 ................................................ 30 致 謝 ........................................................ 31 參考文獻(xiàn) ...................................................... 32 前言 1 第 1 章 前 言 研究目的及 意義 隨著常規(guī)油氣資源開發(fā)利用，人類將面臨著巨大能源危機(jī)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石油儲(chǔ)備量 還可用 40年，天然氣還可用 70年，煤炭還可用 190年，作為世界上最大的發(fā)展中大國，我國能源短缺十分突出。因此急需開發(fā)新能源以滿足中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，而天然氣水合物作為新型有效能源， 20xx年開始，天然氣水合物的研究與勘探進(jìn)入高峰期，世界上至少有 30多個(gè)國家和地區(qū)參與其中 [1]。 天然氣體水合物廣泛分布于多年凍土區(qū)、大陸架邊緣的深海沉積物和深湖泊沉積物中，估計(jì)全球天然氣水合物中的碳儲(chǔ)量為 21016m3，相當(dāng)于全球已探明常規(guī)化石燃料總碳量的 2倍以上 [2]。與海洋相比，陸地開采天然氣水合物的難度要小得多，同時(shí)陸 地上開展天然氣水合物開采試驗(yàn)無疑為海洋大規(guī)模開發(fā)天然氣水合物提供良好的基礎(chǔ) [3]。 20xx年 9月，我國在青海發(fā)現(xiàn) “ 可燃冰 ” ， 使我國成為世界上第一次在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的國家，也是繼加拿大 1992年在北美麥肯齊三角洲、美國 20xx年在阿拉斯加北坡通過國家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)天然氣水合物之后，在陸域通過鉆探獲得天然氣水合物樣品的第三個(gè)國家。初略的估算，遠(yuǎn)景資源量至少有 350億噸油當(dāng)量 [4]。 可見凍土帶水合物作為一種新的替代能源越來越受到人們的重視 ， 隨著我國青藏高原水合物勘探的進(jìn)步，凍土帶水合物的動(dòng)用必然 會(huì)對我國油氣資源做出巨大貢獻(xiàn)。但要對其進(jìn)行有效地開采，需要對凍土帶地質(zhì)特征，水合物形成條件，成藏模式進(jìn)行認(rèn)識。同時(shí)借助于凍土帶水合物開采成功典型例子，麥索雅哈氣田的開發(fā)，對其開采方式進(jìn)行分析，以求一種新的開采方法。 研究現(xiàn)狀 前蘇聯(lián)二十世紀(jì) 60年在賣索亞哈油田發(fā)現(xiàn)了陸地永久凍土帶發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物， 1998年 ， 加拿大在北極附近的西北部馬更些三角洲 (Mackenzie Delta)的 Mallik地區(qū)實(shí)施了世界上第一個(gè)專門進(jìn)行陸地永久凍土區(qū)天然氣水合物調(diào)查研究的鉆探工程 ， 曾先后完成了 5口天然氣水合物調(diào)查 研究探井(MallikL38， 2L38， 3L38， 3L3， 5L38)， 并進(jìn)行了試開采。這項(xiàng)世界上前言 2 第一個(gè)對陸地永久凍土區(qū)進(jìn)行天然氣水合物全面調(diào)查評價(jià)的科學(xué)研究工程引起了許多國家的興趣和關(guān)注 ， 先后由加拿大、日本、美國、德國、印度、國際大陸鉆探計(jì)劃 (ICDP)等國際和機(jī)構(gòu)參與。除了進(jìn)行了鉆探資源調(diào)查評價(jià)外 ， 還進(jìn)行了試開采研究 [5]。 20xx年 3月 10～ 16日 ， 日本和加拿大科學(xué)家再次對 Mallik 2L238井進(jìn)行了水合物開發(fā)測試。此次開發(fā)試驗(yàn)由于安裝了防沙裝置 ， 開發(fā)試驗(yàn)進(jìn)展順利 ， 在井底和井口分別采集到了 壓力、溫度、氣體和液體流量等數(shù)據(jù)。連續(xù) 6d(139h)的開發(fā) ， 天然氣產(chǎn)量達(dá)到 (20xxm3～4000m3)/d， 累計(jì)產(chǎn)量約為 13000m3。初步數(shù)據(jù)顯示 ， 該區(qū)采用水合物降壓開采是一種正確的開發(fā)方式。另外 ， 日本國家石油、天然氣及