国内外海洋天然气水合物勘探与探测技术方法研究江飞（14地质工程 21140433001）摘要:21世纪是开发利用海洋的新时代，海洋将为人类社会可持续发展做出越来越大的贡献。

我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家.能源短缺是制约我国经济和社会发展的瓶颈之一。

能源安全已成为国家三大经济安全问题之首。

开展海域天然气水合物资源的勘探开发，是缓解能源、资源供需矛盾的重要途径。

天然气水合物(俗称可燃冰)具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，是未来石油天然气的理想接替能源。

我国的南海及东海广大地区具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件，资源前景广阔。

本文概述了国外天然气水合物调查研究的进展情况，介绍了我国在天然气水合物调查研究的历史、工作过程及日前取得的进展，并提出我国天然气水合物调查研究中存在的主要问题。

关键词:天然气水合物;勘探技术方法；研究存在问题0引言在世界资源储备不断枯竭、生态环境破坏严重、资源竞争日趋激烈的今天，天然气水合物已引起越来越多专家学者和政府的广泛关注和高度重视。

20世纪70年代以来，在各国政府的高度重视下，天然气水合物的研究得到快速发展，美国、日本、俄罗斯、加拿大、英国、挪威、德国、印度、巴西等国家相继投入巨资进行海洋天然气水合物调查与研究，其中美国、日本、印度等将其列入国家级研究开发计划，对天然气水合物的物化性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺方法、经济评价及开采应用可能造成的环境影响等进行了广泛而深入地研究。

我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家，能源短缺是制约我国经济发展的瓶颈之一。

2005年原油进口超过1.2亿吨，列居世界第二;预计到2020年，进口将占到50%。

能源安全已经成为国家三大经济安全问题之一，寻找新的能源，调整能源结构已成为当前面临的重要任务。

天然气水合物具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，是石油天然气的理想接替能源。

我国的南海陆坡、陆隆区及东海冲绳海槽地区区域沉降剧烈，沉积速率大，海洋有机物沉积十分丰富，具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件，资源前景广阔，有望成为今后我国新的替代能源，我国国民经济“十一五”发展规划已将天然气水合物资源作为保障石油安全的重要组成部分。

就海域天然气水合物资源勘探技术而言，由于天然气水合物具有“气测灵敏高、埋藏水深大、矿体无规则、矿相标志多”等特点。

因此，采取包括地球物理、地球化学及地质微生物等多种方法技术进行综合勘探，以获取与天然气水合物相关的多信息指相标志。

近二十年来，通过深海钻探取样验证，在美国的布莱克海台、俄勒岗一卡斯凯迪亚水合物脊、日本南海海槽等几个综合研究程度高的经典地区获得了天然气水合物样品，不仅证实了天然气水合物的存在，还取得了有关天然气水合物赋存规律、属性特征等实质性的突破，发现丰富的天然气水合物资源。

这些发现更进一步证实地球物理、地球化学及地质微生物综合勘探是行之有效的。

总之，在地球物理一地球化学勘查的基础上，适时通过钻探、采样是目前天然气水合物勘探遵循的基本勘探程序。

我国积极跟踪国际海域天然气水合物勘探开发技术，积极开展天然气水合物探测技术研究，研发天然气水合物资源区域找矿的地震、地球化学综合探测技术，力求在区域上发现天然气水合物各类异常信息标志，近年来研究成果已成功地应用于我国海域天然气水合物资源调查与评价工作中，在南海北部陆坡获得了天然气水合物存在的多信息证据，圈定了天然气水合物勘探远景区，取得了显著效果。

随着我国天然气水合物勘探工作的持续深入开展，其勘探开发也将从天然气水合物远景区勘探发现进入到成矿区带及勘探目标区评价。

“十一五”期间，渐开发天然气水合物成矿区带目标的高精度地震关键探测技术，圈定天然气水合物成矿区带，为海域天然气水合物资源整体评价、圈定目标区及天然气水合物矿田开发后备基地提供高技术支撑，并带动我国海域天然气水合物资源的高效开发和相关产业的发展，有效缓解经济发展与能源短缺的矛盾，为国民经济发展做出重大贡献，这无疑对国家的石油安全、经济发展、技术创新都将具有重大的意义。

１国外天然气水合物勘探研究现状1965年，苏联在西伯利亚的的永久冻土中首次发现天然产出的天然气水合物。

1971年，美国在其东海岸大陆边缘利用地震反射剖面发现了具有水合物标志的BSR(拟海底反射层)。

20世纪70年代以来，美国、日本、加拿大、俄罗斯、挪威、德国、印度、巴西等国相继投入大量资金进行天然气水合物调查研究。

1979年，国际深海钻探计划(DSDP)在大西洋和太平洋中直接发现了海底天然气水合物。

从此以后，揭开了人类全面进行陆地及海洋天然气水合物调查研究的序幕。

从2001年开始，美国、加拿大、日本、中国、俄罗斯及印度等国都进一步加大了对水合物资源的勘查调研究的投资力度，并开始了对水合物开发工艺的研究和开采试验。

为了获得水合物钻探取样的施工经验和验证加拿大Mackenzine冻土区天然气水合物异常，1998年，加拿大地质调查局负责组织，美国、日本参与钻探施工的名为Mal1ik2L～38测试井，深度达1150m取出部分水合物岩心样品证实了天然气水合物的存在，实现了对陆域冻土天然气水合物认识上的飞跃。

此后，加拿大地质调查局又联合德国、印度和ICDP等国家和国际组织，于2002年在该地区再次进行了Ma11ik5L～38井钻探取样和试开采施工项目，并成功开展了开采试验。

2004年12月，在日本千叶举行了该项目的阶段性成果总结会。

来自项目参与国家及非项目参与国的100多位科学家参加了成果总结和学术交流会议。

为了未来能够开发利用陆地冻土天然气水合物，加拿大地调局于2007～2008年，又组织有关国家在Mallik进行了代号Mallik 2007及Mallik 2008的开采试验研究。

2007年共进行了17 h的开采试验，2008年又连续进行了6天的开采试验，都采用了降压开采方法。

开采试验的层段为1093 ～1105 m。

在2008年的6天连续开采试验中，平均每天的采气量为2000 m³。

从2004～2008年，加拿大、美国及日本等国家一直在对Mallik冻土水合物进行开采试验及环境等方面的研究，并曾相继发布儿十份有关研究进展报告。

日本是进行水合物调查研究最积极的国家，从1998年开始，在日本经济贸易省的领导下，每年投入60亿日元，有20多个机构200多位科学家参与天然气水合物的调查研究，1999年日本利用美国Transocean Inc:公司管理的JOIDES Resolution深水钻井船首次在其南海海槽(Nankai Trough)实施海洋天然气水合物取样钻探施工，取得了一定的进展。

2004年1月18日一5月18日，日本在其南海槽再次租用美国Traneocean Inc:公司的JOIDES Resolu-tion深水钻井船，在水深2033～2772 m进行了世界上最大规模的海洋水合物取样钻探施工，完成了32口水合物钻探取样孔，对该海域水合物资源进行了全面调查评价，并进行了开采试验研究。

2006年，印度租用美国JOIDES Resolution深水钻井以及挪威Fugro公司的取样钻具完成了21口天然气水合物取心钻探井，并取出了天然气水合物岩心样品，在印度天然气水合物勘探方面取得了突破性进展。

迄今，ODP是世界上完成海洋天然气水合物钻探取样调查评价次数最多国际机构，曾先后完成了Leg124, Leg139,Leg141, Leg146, Leg164, Leg196,Leg204及DDP的Leg311等航次的天然气水合物钻探取样的调查评价工作。

另外，美国、挪威、欧盟等国家也在相关海域进行了天然气水合物钻探取样调查评价工作。

目前韩国正在进行海洋水合物调查取样钻探施工的准备工作，已于2011年进行钻探取样施工。

目前在天然气水合物钻探取样技术方面，在海域，除了具有满足深水钻探施工的钻井船外，在取样及取样工艺方面，要求取样钻具要尽可能地保持水合物的原始状态，因此，国内外一些专业机构在不断研发钻探取样过程中可以保持水合物原始状态的保温保压取样钻具(PTCS )。

在水合物发现与识别方面，在海洋，人们通过海底拟反射层(BSR)初步判定海底是否有可能存在天然气水合物，但在陆域永久冻土区，人们还没有一种找到一种较准确的确定水合物是否存在或水合物异常的方法。

最新得到的有关信息表明，美国、加拿大及日本原计划2015 ～2016年对其本土的天然气水合物进行商业开采，但目前由于资源量及开采技术还存在一些技术问题，所以商业开采的时问可能要向后推迟。

美国和加拿大可能要推迟到2025年左右。

目前在天然气水合物调查研究方面取得最终突破的技术环节之一是开发出能钻获并保持水合物样品原始状态的钻具及施工技术。

多年来国外许多机构相继开展天然气水合物钻探取样钻具的研究，除了日本与美国合作开发的保压保温取心系统(Pressure&Temperahzre Coring System-PTCS)钻具外，目前在天然气水合物保压取心钻具研究取得进展的还有ODP的ODP一PCS及深海钻探计划的DSDP -PC B保压取心钻具、美国Christen sen公司的PCB保压取心钻具、美国PCBB1保压取心钻具、ESSO -PC B保压取心钻具、挪威Fugro公司的FPC保压取心钻具、欧盟的HRC保压取心钻具等。

目前上述保压取心钻具有的看到实际应用情况的报道，有的没有实际应用情况的报道，但从实际应用的效果看，都不十分理想。

经过一些国家和国际机构的不断努力，迄今在地球上层先后发现了130多处天然气水合物成矿点为人类不断探索和开发利用新型接替能源提供新的希望。

全球有可能存在天然气水合物及已经钻取水合物样品的分布图如图1所示。

图1全球可能有水合物存在及已经钻取水合物样品的分布图2中国海域天然气水合物勘探研究新进展2.1中国开展天然气水合物勘探研究的历程中国开展水合物勘探研究只有17年的时间。

在中国天然气水合物勘探研究的历程中，下列事件表1中国天然气水合物资源量预测表具有代表性。

(1) 1990年，中国科学院开展了合成甲烷水合物实验，取得成功。

(2) 1997年，中国地质科学院吴必豪等人完成了“西太平洋气体水合物找矿前景与方法的调研”课题，认为我国东海和南海，具备天然气水合物的成藏条件和找矿前景。

(3) 1998年，中国与美国国家科学基金会签署谅解备忘录，正式以六分之一成员国身份加入大洋钻探计划。

(4) 1999年春，以中国科学家为主的ODP 184航次在南海实施钻探，岩心分析显示有天然气水合物存在的氯异常。

1999年10月，广州海洋地质调查局首次在南海开展天然气水合物前期调查，在3条共130 km的地震剖面上识别出BSR。