天然氣水合物開采技術進展*

吳西順，張百忍，張 煒，王燕東，孫張濤，邵明娟

（1. 中國地質調查局地學文獻中心，北京 100083；2. 中國地質圖書館，北京 100083；3. 中國國土資源經濟研究院，河北 廊坊065201）

天然氣水合物開采技術進展*

吳西順1,2?，張百忍1,2，張 煒1,2，王燕東3，孫張濤1,2，邵明娟1,2

（1. 中國地質調查局地學文獻中心，北京 100083；2. 中國地質圖書館，北京 100083；3. 中國國土資源經濟研究院，河北 廊坊065201）

本文對天然氣水合物開采技術現狀和進展進行分析，歸納出6類天然氣水合物開采方法和3種關鍵技術。鑒于天然氣水合物開采的環(huán)境風險因素，本文綜合了國內外最新研究成果，深入分析風險機理和綜合風險模式。從經濟和社會角度闡述了天然氣水合物成為一種可供人類使用的新能源所面臨的挑戰(zhàn)與機遇，指出天然氣水合物的社會價值仍有賴于業(yè)界與公眾交流新知的能力和水平，提倡通過科學鉆采試驗深刻理解水合物的特性以及與能源資源、生態(tài)環(huán)境、地質災害和全球氣候變化的關系，提出“安全開采”和“有效開采”是圍繞水合物的兩個核心問題。

天然氣水合物；開采技術；關鍵技術；環(huán)境影響

0 引 言

天然氣水合物作為能源礦產的研究已經進行了將近50年。1965年，前蘇聯首次在西西伯利亞永久凍土帶發(fā)現了世界上第一處天然氣水合物礦床麥索亞哈氣田，5年后開始商業(yè)化開采[1]。1970年，深海鉆探計劃（DSDP）在美國東部大陸邊緣布萊克海臺進行實施，在取心過程中發(fā)現冰冷巖心冒氣時間長達數小時，當時海洋地質學家非常不解，實際上氣泡是由水合物分解形成的[2]。1971年，美國學者Stoll等[3]在深海鉆探中發(fā)現海洋天然氣水合物并首次正式提出“天然氣水合物”這一概念。自此，全球掀起了大規(guī)模研究、調查和勘探天然氣水合物的熱潮。當前美國、日本和韓國等國家都已經制定了天然氣水合物專項研究計劃。然而，目前還沒有任何一個國家能夠實施天然氣水合物的商業(yè)規(guī)模開采，其原因可能主要是開采過程存在環(huán)境安全和經濟成本等問題。

在俄羅斯麥索亞哈（Messoyakha）天然氣水合物氣田、加拿大麥肯齊（Mackenzie）天然氣水合物儲層、美國阿拉斯加北坡[4]以及近期日本南海海槽開展的開采試驗工作[5]證實了天然氣水合物開采的可行性。目前，加拿大麥肯齊凍土層和日本南海海槽的試采都已獲得重大進展。當今各國都在積極投入對天然氣水合物開采技術的研究，主要的活動和計劃如圖1。其中，日本和美國分別計劃于2018和2019年開始商業(yè)化開采[6]。

自1995年以來，越來越多的海洋科學鉆探航次專門用于圈定天然氣水合物賦存地點以及更深地理解地質條件對其產狀的控制。其中最著名的是大洋鉆探計劃（ODP）164、204航次和綜合大洋鉆探計劃（IODP）311航次[7]。

圖1 世界主要天然氣水合物計劃及活動Fig. 1 World major gas hydrate program plan and activity

2012年，美國能源部（DOE）能源技術國家實驗室（NETL）與海洋規(guī)劃協(xié)會（COL）合作發(fā)起了一項新的“天然氣水合物野外研究計劃”，希望鉆探活動能夠對天然氣水合物研究起到引領作用。該計劃沿美國大陸邊緣實施，有助于界定和實現未來海洋鉆探、取心、測井、測試以及分析，以科學評價水合物礦床的地質產狀、區(qū)域環(huán)境和相關特征。為達此目的，COL組建了“天然氣水合物工程科研團隊”，成員來自學術界、產業(yè)界和政府部門。該科研團隊與COL和DOE于2013年6月在華盛頓特區(qū)舉行了天然氣水合物業(yè)界研討會（MHCW）。研討會的關鍵目標之一是提出解決一項或幾項具體挑戰(zhàn)和問題的科學鉆探計劃[8]。目前的天然氣水合物研究主要集中在以下幾個方面：（1）查清控制天然氣水合物賦存和穩(wěn)定性的地質參數；（2）評價圈閉在各種天然氣水合物儲層中的天然氣儲量；（3）分析水合物生產甲烷的過程和特點；（4）識別并預測天然氣水合物對環(huán)境和氣候（自然和人為）的影響；（5）分析天然氣水合物對油氣鉆井安全的影響。雖然還有許多問題尚待解決，但是多數科學家仍然相信可以準確定位水合物并安全采收甲烷。

1 天然氣水合物開采方法研究現狀

1.1 概況

天然氣水合物研究計劃已在美國、日本、中國、韓國、印度和加拿大等國家提出和實施，并取得了多項重要進展。世界上最重要的現場生產測試項目是加拿大麥肯齊河三角洲Mallik地區(qū)和美國阿拉斯加北坡Eileen儲層以及日本南海海槽。日本近海進行了世界首次天然氣水合物開采生產試驗。業(yè)界對天然氣水合物的興趣還涉及如何評價與水合物有關的地質災害等重要方面。

為了生產甲烷氣，首先必須將甲烷從水合物結構中釋放出來。通常建議的采收方法一般是通過將儲層加熱到水合物形成溫度之上，將熱力學抑制劑如甲醇或乙二醇注入到儲層使水合物失穩(wěn)，或將儲層壓力降低到平衡相之下，進行原位天然氣水合物分解或“融解”。最近一些研究表明，也可以利用二氧化碳置換水合物冰晶中的甲烷分子達到釋放甲烷同時封存二氧化碳的目的?？傮w而言，天然氣水合物的傳統(tǒng)開采方法包括注熱法、降壓法、注化學試劑法以及以上方法的聯用。新型的開采方法主要有氣體置換法、固體開采法等（如圖2）。

圖2 天然氣水合物開采方法示意圖[4]Fig. 2 Recovery methods of gas hydrate[4]

1.2 注熱法

注熱法是注入加熱流體或直接利用電磁技術加熱來提高水合物儲層內溫度，引起水合物分解。一般具有能耗大，熱利用效率較低的缺陷。但是，目前德國水合物項目SUGAR II已經研制出成熟的節(jié)能型燃氣催化加熱設備[9]（如圖3）。該法經歷了直接注入流體加熱、火驅法加熱、井下電磁加熱以及微波加熱等階段，可實現循環(huán)注熱，且作用方式較快。加熱方式的不斷改進促進了熱激發(fā)開采法的發(fā)展，但這種方法至今尚未很好地解決熱利用效率較低的問題，而且只能局部加熱，因此尚有待進一步完善[10]。

圖3 德國SUGAR逆流熱交換反應器[9]Fig. 3 Thermal exchange reactor in Germany SUGAR[9]

1.3 降壓法

降壓法是降低儲層壓力促使水合物分解，不需要連續(xù)激發(fā)，成本較低，適合大面積開采。如果該法和注熱法結合使用將更具應用前景。減壓途徑主要有兩種：①采用低密度泥漿鉆井達到減壓目的；②當天然氣水合物層下方存在游離氣或其他流體時，通過泵壓抽出下方的游離氣或其他流體來降低儲層壓力。減壓開采法不需要連續(xù)激發(fā)，成本較低，適合大面積開采，尤其適用于存在下伏游離氣層的情況，是傳統(tǒng)開采方法中最有前景的一種技術。但其對天然氣水合物藏的性質有特殊的要求，只有當天然氣水合物藏位于溫壓平衡邊界附近時，減壓開采法才具有經濟可行性[10]。

1.4 注化學試劑法

注化學試劑法是向天然氣水合物層中注入鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化學試劑，破壞其相平衡條件，促使水合物分解。但所需的化學試劑成本較高，對天然氣水合物層的作用緩慢，還可能帶來一些環(huán)境問題[10]，故不適合長期或大規(guī)模使用。目前對這種方法投入的研究相對較少。

1.5 氣體置換法氣體置換法又稱氣舉法，是指注入如二氧化碳等氣體以置換天然氣水合物中的甲烷，觸發(fā)甲烷氣體擴散。但這種方法受到水合物儲層滲透性的制約，如果結合水力壓裂進行儲層改造其效果可能更佳。

1.6 其他新技術

固體開采法最初是直接采集海底固態(tài)天然氣水合物，然后將其拖至淺水區(qū)進行控制性分解，后來該方法發(fā)展成混合泥漿開采法。其開采的具體步驟是，首先讓天然氣水合物原地分解為氣液混合相，同時采集混有氣、液、固態(tài)的混合泥漿，然后將泥漿導入海面作業(yè)船或生產平臺予以處理，進行徹底分解獲取天然氣。這方面，韓國在2014年設計了專門運輸水合物的船舶并系統(tǒng)考察了過程風險[11]。

早在2004年5月，中國科學院就與中海油簽訂合作框架協(xié)議，確立“天然氣水合物開采與輸運過程實驗模擬與理論分析”項目，以期取得這方面關鍵技術的突破。該項目具體由中科院廣州能源所和中海油石油研究中心深水工程重點實驗室承擔。2007年完成開采和運輸的模擬試驗，并取得了三方面的成果：（1）開發(fā)出新型組合抑制劑，其價格比國外低，引導時間延長3倍以上；（2）通過模擬研究，獲得了天然氣水合物分解、動態(tài)變化過程的重要實驗數據，確定了開采過程中的關鍵控制因素；（3）開發(fā)了天然氣水合物開采過程數值模擬源程序，提交了專利及軟件著作權申請[14]。2012年，中國石油大學（華東）啟動了海洋油氣工程與裝備研發(fā)平臺建設，在現有研究條件的基礎上，新建三個子試驗平臺：天然氣水合物儲層開采安全模擬綜合實驗系統(tǒng)、海洋裝備結構耐久性與完整性綜合測試系統(tǒng)、海洋采油與井控設備試驗平臺補充系統(tǒng)，為我國海洋石油裝備的研制、生產、檢測提供試驗、評價等支撐條件，加快海洋石油裝備產業(yè)化步伐[15]。截至2013年底，蛟龍?zhí)栆言谥袊虾?、東太平洋、西北太平洋等海域執(zhí)行過73次下潛任務，進行多次科研作業(yè)，而其中的一項重要任務就是重點考察“冷泉”（天然氣水合物的海底出口）[16]。

目前天然氣水合物開采主要以降壓法為主，配合注熱法、注化學試劑法聯用。在俄羅斯Messoyakha天然氣水合物氣田、加拿大Mackenzie 天然氣水合物氣田和近期日本南海海槽開展的開采工作已經證實了該方法的可行性。

2 天然氣水合物開采技術試驗進展

目前各國常見的開采技術包括降壓開采法、注熱開采法、置換法等。2001年，加拿大首次通過注熱式開采法生產出天然氣，但開采過程中消耗的能量超過獲得的熱能，入不敷出；氣體置換法反應速度太慢；注入試劑法又成本偏貴。2012年，美國阿拉斯加北坡普拉德霍（Prudhoe）灣區(qū)的Ignik Sikumi現場生產測試檢驗了儲層CO2-CH4置換的潛力[12]。日本2013年采用降壓法在海上提取出甲烷，開采成本較低，但仍存在技術問題。

2.1 Mallik計劃

為了證實利用降壓法可使天然氣水合物在相當長一段時間內持續(xù)分解以及利用所獲數據改進生產模擬器的準確性，日本石油天然氣與金屬礦產資源機構（JOGMEC）和加拿大自然資源部（NRCan）委托加拿大極光學院（Aurora College）于2007年冬和2008年3月，分兩個階段在Mallik實施了第二次陸上水合物生產測試。其中第一階段約12.5 h的降壓生產共獲至少830 m3的天然氣，第二階段近6天（139 h）的降壓生產共開采天然氣達1.3萬m3。結果證實，降壓法在短期生產中有效，但仍存在技術問題。

2.2 阿拉斯加北坡計劃

2012年5月2日，美國能源部（DOE）前部長朱棣文宣布，由DOE、美國康菲石油公司、JOGMEC共同在美國阿拉斯加北坡普拉德霍（Prudhoe）灣區(qū)開展的Ignik Sikumi現場天然氣水合物生產測試圓滿完成。這是首個設計研究天然氣水合物儲層CO2-CH4置換潛力的現場試驗工程。準備完成后，在2月15日至28日約有6 000 m3含有少量化學示蹤劑的CO2（23%）和N2（77%）被成功注入地層。3月4日，井被重新打開開始生產混合氣體，4月11日由于設備問題封井，實際生產時間為30天。整個生產周期總產氣約為28 300 m3。目前，DOE已發(fā)布了此次現場試驗的測井和生產測試數據，所有的研究人員和公眾都可以獲取這些數據用于分析和評估。

2.3 南海海槽計劃

2013年1月底，日本經濟產業(yè)省自然資源與能源廳（ANRE）開始為天然氣水合物生產測試做準備，旨在通過分解海底天然氣水合物從渥美半島至志摩半島海域開采天然氣。3月12日，在METI的資助下，JOGMEC開始了全球首次海上天然氣水合物生產測試，為商業(yè)化開發(fā)做技術準備?！暗厍蛱枺–hiyu）”深海鉆探船當天就從水合物儲層中采出天然氣。試驗基本按預定計劃展開，但3月18日下午2點左右，ANRE宣布停止試驗，主要出于兩方面原因：（1）抽水泵臨時出現故障，無法正常產氣，且在當天凌晨出現產砂現象；（2）天氣預報試驗海域將有極端惡劣天氣。ANRE在完成封井和數據采集后，將對本次試驗結果進行深入的調查和分析工作。主要數據為：持續(xù)生產天然氣近6 d，累積產氣量近12萬m3，日平均產氣量約2萬m3[13]。

2014年11月6日，JOGMEC與美國能源部國家能源技術研究所就開發(fā)新一代能源可燃冰（天然氣水合物）在東京簽署備忘錄，雙方將在阿拉斯加進行開采技術合作研究，力爭實現商業(yè)化開采。JOGMEC理事長河野博文、美國能源部首席助理副部長史密斯、日經濟產業(yè)相宮澤洋一與美駐日大使卡羅琳·肯尼迪均出席。計劃從2015年開始于美國阿拉斯加州北部，在地質勘探基礎上，尋找利于商業(yè)化的開采方式，研究將持續(xù)五年。

3 天然氣水合物開采中的關鍵問題

關于天然氣水合物的開采，本文圍繞3個核心問題來進行討論：第一，海域水合物鉆采應采用的最優(yōu)方法；第二，決定采收率的最關鍵水合物儲層參數；第三，評價采收經濟性所需的最低采收率和最短持續(xù)時間。

3.1 優(yōu)化海洋水合物鉆采方法

為了準備未來的現場生產測試，研究人員需要更多的信息，包括：（1）大范圍的儲層地質（水合物在世界各地區(qū)的分布）和小范圍的儲層地質（在各儲層中的賦存與分布）；（2）天然氣水合物儲層的屬性與特性表征；（3）實驗室測定的各種天然氣水合物儲層對生產的響應以及生產建模的量化數據；（4）最終影響天然氣水合物資源開采潛力的環(huán)境和經濟因素。目前的現場測試和實驗室觀察的量化模型尚需進一步完善。

有幾次現場試驗按照上述方法進行生產，然而所有測試持續(xù)時間都很有限，從6 d至25 d不等。一般情況下，這些試驗屬于半技術性半概念性證實，無法評價短期資源的經濟可行性。因此，目前需持續(xù)時間更長的生產開采測試，通過嚴格測試多種生產技術來研究天然氣水合物生產甲烷氣的可行性。

3.2 關鍵儲層參數描述

控制常規(guī)天然氣藏液相流動的參數通常有滲透性、相對滲透率、流體分布、孔隙率和油氣飽和度。天然氣水合物的存在增加了儲層流動的復雜性。天然氣必須先從水合物晶格中釋放才能從儲層流入生產井。利用降壓法生產甲烷氣是通過把水合物儲層的壓力降低到穩(wěn)定條件以下。影響減壓效果和控制水合物分解效率的關鍵因素可能包括含水合物儲層的固有滲透率和相對滲透率以及儲層內熱傳遞特征。制約產量的關鍵參數是儲層內的相對滲透率以及儲層內的傳導和對流（即熱量是如何傳播的）。因此，在理想情況下，目前從水合物儲層生產甲烷氣是在溫度較高的高滲透率砂巖儲層進行（即深水環(huán)境和海底以下的較深部位）。

3.3 生產測試的基本要求

2013年3月，JOGMEC公司在南海海槽進行了為期6天的天然氣水合物生產測試。該次測試證實了從海域水合物儲層生產甲烷氣的技術可行性。但該次生產測試的平均日產量僅約為20 000 m3，遠遠不及常規(guī)天然氣藏的商業(yè)化產量，相差了兩個數量級。而且，值得注意的是，天然氣水合物測試井的初始產量是比較低的。由于天然氣水合物的飽和度一般比較高，在水合物原位分解和生產的初始階段，儲層的相對滲透率會非常低。計算機模擬表明，可能需要數年的時間才能達到最高產量。因此，特別需要進行較長時間（持續(xù)1～5年）的測試，對水合物生產甲烷氣體的商業(yè)可行性進行研究。如此長期的生產試驗最好是接近現有的基礎設施和終端用戶以使產出的氣體不是白白燃燒掉。

4 水合物開采的環(huán)境影響

雖然人們對海洋天然氣水合物的賦存、分布和特征的理解取得了巨大的進步，但是對水合物在能源資源、地質災害和對氣候變化的影響方面認識尚不全面。為了推動這些問題的研究并得到解決，需要更好地整合相關工作，進行必要的科學鉆探和井孔測試，但是在這之前應認清所面臨的重要科學性問題和技術性挑戰(zhàn)[17]。

考慮從水合物中生產甲烷等天然氣，首先需要解決兩個問題：一是可采天然氣水合物的賦存條件；二是水合物開采產生的環(huán)境后果。對于前一個問題，人們已經基本上認識清楚了。然而，第二個問題尚未完全弄清楚。初步的結論是如果采用適當的方法和技術，不但不會造成嚴重危害，而且還有助于人們獲得更清潔、更經濟的巨量能源。目前，人們正在對方法和技術進行積極探索。目前，大家的觀點和意見并不完全一致，正處于摸索和研究階段。但是，對于可能的風險模式，人們獲得了基本的認識，如圖4所示，在天然氣水合物的鉆采過程中可能會出現三種主要風險，即氣滲出（gas release）、氣泄漏（gas leakage）和套管坍塌（collapsed casing）[18]。

圖4 水合物鉆采風險機理Fig. 4 Risk mechanism of gas hydrate drilling

海洋天然氣水合物的現場研究計劃圍繞所確定的與天然氣水合物賦存相關的最重要科學和技術挑戰(zhàn)來制定。美國的計劃主要側重于制定科學鉆探活動的框架性，因為該科學鉆探活動可以獲取應對上述挑戰(zhàn)所需的相關數據和信息。計劃中所列舉的挑戰(zhàn)和問題可以歸納為4類：（1）天然氣水合物資源評價和全球碳循環(huán)；（2）天然氣水合物開采的挑戰(zhàn)；（3）與天然氣水合物有關的地質災害；（4）建模、實驗和現場設施的要求與整合。上述問題主要專注于理解如下問題：自然環(huán)境下天然氣水合物的產狀和地層穩(wěn)定性的地質控制因素（這會影響其作為一種經濟型能源資源的潛力大?。烊粴馑衔锱c潛在地質災害的關系，以及天然氣水合物對全球氣候變化的潛在影響?？傮w來看，天然氣水合物的研究需要開發(fā)并整合新的建模技術、實驗技術和現場監(jiān)測系統(tǒng)及協(xié)議。

科學鉆探對于研究自然界中的天然氣水合物系統(tǒng)是一種非常有用的手段。美國的海洋天然氣水合物現場研究計劃描述并建議了一系列科學鉆探計劃，作為全球性組織良好的科研努力的一部分，有助于解答如下8個天然氣水合物面臨的科學性問題和技術性挑戰(zhàn)[4]：（1）全球碳循環(huán)的充分參數化；（2）天然氣水合物在砂巖儲層中的富集：資源評價與全球碳循環(huán)；（3）全球碳循環(huán)的高通量背景；（4）天然氣水合物系統(tǒng)對穩(wěn)定帶上界外擾動的響應；（5）天然氣水合物富集區(qū)滑坡的區(qū)域條件；（6）天然氣水合物活動引致的地質災害的表征；（7）天然氣水合物開采引致的地質災害；（8）天然氣水合物對自然界擾動的響應。

迄今為止的大量鉆探實踐表明，天然氣水合物的存在增加了周邊沉積物儲層的機械強度。相反，如果天然氣水合物分解會釋放出游離氣和孔隙水，將會大大降低沉積物的地質力學穩(wěn)定性。這種機械強度的下降是天然氣水合物造成許多地質災害問題的基本出發(fā)點。與天然氣水合物有關的海洋地質災害一般包括兩種。第一種是人為地質災害（operational geohazards），是由人類鉆采活動引發(fā)（圖5）。相較于大多數常規(guī)油氣藏，天然氣水合物發(fā)生在相對較淺的深度。鉆孔或鋪設海底管線等設施可能會加熱淺部儲層而使水合物分解，降低周邊沉積物的強度而導致海底位移（如滑坡）。第二種是完全來自地質過程自然發(fā)生的地質災害。天然氣水合物的存在造成的最重要兩種類型地質災害是普遍存在的陸坡失穩(wěn)和甲烷氣滲出。雖然這兩個問題受到媒體的特別關注，但準確的信息比較難以獲得，而且關于地質條件對水合物形成、賦存和穩(wěn)定性的影響，人們的認識還在不斷發(fā)展變化。

綜上所述，科學鉆探已經為人類理解天然氣水合物的形成和賦存做出了卓越貢獻，并將繼續(xù)對增進理解天然氣水合物的原位特性發(fā)揮重要作用。各種生產測試研究已經發(fā)現了天然氣水合物造成的相應風險[19]（圖5）。然而，較長時期以及可能更難以控制的風險是由于地層更深、溫度更高的持續(xù)流動流體引起的生產井周圍沉積物的融化和水合物分解以及沉積物中井眼失穩(wěn)的可能性[9]。對于人為地質災害極其缺乏定量化理解，因為普遍缺乏天然氣水合物系統(tǒng)的現場實踐經驗。對于直接開采天然氣水合物作為一種潛在的資源，相關的作業(yè)性地質災害的實際經驗就更加缺乏。鑒于這些擔憂，一些行業(yè)項目主要集中在收集現場數據，以識別和評估與人類活動引起的天然氣水合物相關地質災害問題的可能范圍。例如，墨西哥灣天然氣水合物聯合產業(yè)項目成立于2001年，部分研究任務就是在水合物沉積層鉆井所帶來的有關危害。研究表明，與海域作業(yè)有關的淺層天然氣水合物的一些風險是可以預見的，當具備足夠的信息時也是可以避免的。但是，更多的是需要了解與各類性質天然氣水合物有關的全部地質災害。

地質災害評估項目的鉆探部分還應該包括一個全面的地質和巖土工程勘察程序，我們可以采用井下測井、保壓取心等地質力學方法來描述地下天然氣水合物儲層。其中，綜合測井數據和取芯數據可以描述天然氣水合物的賦存狀況和相關地質災害的內在特征。重要的是，用于評價地質災害風險的科學鉆探活動必須全方位評估天然氣水合物的各種狀況，從天然海底冷泉到埋藏更深的裂縫充填和孔隙填充型水合物系統(tǒng)，其中可能圈閉了游離氣藏。此外，地質力學鉆探計劃需要評估風險的各種潛在因素。例如，能否設計科考鉆探井或者生產井鉆穿埋藏在海底以下數百米深的天然氣水合物儲層，以及能否設計成直接針對天然氣水合物來獲得科學理解和工程認知的科學鉆探。

圖5 水合物鉆采風險綜合模式分析[8]Fig. 5 Comprehensive analysis on risk models of gas hydrate drilling and dissociation[8]

5 結 語

從經濟角度分析，天然氣水合物仍屬于未來新能源類型。據日本相關機構推算，采用減壓法開發(fā)成本相當于日本液化天然氣（LNG）進口價格的2倍，但隨著規(guī)模擴大及技術進步，成本有望下降70%以上。美國能源部的資料也顯示，目前的天然氣水合物開采成本平均高達200 $/m3，相當于每立方米天然氣的成本在1 $ 以上，遠高于頁巖氣[20]。因此，本文認為降低天然氣水合物開采成本有賴于儲層表征技術和工藝成熟程度。

在具體發(fā)展路線上，正如美國海洋領袖聯盟（COL）基于先前的工作而推薦的關鍵項目，利用所有可能的交流渠道來發(fā)布和分享經鉆探活動證實的有關天然氣水合物在能源資源、地質災害和全球氣候變化等領域作用的數據和信息。同時，需要全球范圍地監(jiān)督天然氣水合物的科研活動并通過同行評議過程以及正確使用已發(fā)表的述評和辯駁材料來有效處理一些誤導性信息?？茖W鉆采目前尚需要在鉆探和檢測技術上取得新的關鍵性進步。特殊的鉆探系統(tǒng)和技術，如保壓取心系統(tǒng)、井下測量工具、鉆具組合、先進的電纜測井以及隨鉆測井技術，應得到繼續(xù)的推進和擴展，方能適應水合物開采的特殊環(huán)境。

科學鉆采活動和開采試驗將為我們全面深刻理解天然氣水合物的特性以及與能源資源、地質災害或全球氣候變化的關系做出巨大貢獻。其中主要涉及兩個問題：安全開采和有效開采。由于自然界中的天然氣水合物本身對環(huán)境安全存在諸多隱患，若放任其自然釋放不但會造成資源浪費恐更危及氣候問題。因此，“安全開采”這一新能源將有利于人類文明的發(fā)展。另一個是“有效開采”，水合物開采的經濟成本必須建立在“安全開采”的基礎上，根據各類試采數據，優(yōu)選和優(yōu)化相關技術。環(huán)境安全問題一旦解決，再加以有效控制，天然氣水合物開采將成為現實可利用的綠色新能源。中國在這方面應加強技術創(chuàng)新，提示世界情報的收集和處理能力。

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[19] 高立萍. 可燃冰的國際競賽[N]. 第一財經日報. 2014-01-06.

New Developments in Gas Hydrate Recovery Technology

WU Xi-shun1,2, ZHANG Bai-ren1,2, ZHANG Wei1,2, WANG Yan-dong3, SUN Zhang-tao1,2, SHAO Ming-juan1,2
(1. GEO-Documentation Center, China Geological Survey, Beijing 510640, China； 2. China Geological Library, Beijing 100083, China；3. Chinese Academy of Land and Resource Economics, Hebei Langfang 065201)

This paper analyzed the drilling technology and the latest developments of gas hydrate recovery and classified six kinds of recovery methods and three kinds of key technologies of gas hydrate. In view of environmental risk factors, the latest research results at home and abroad were took into account to analyze the risk mechanism and integrated risk model of gas hydrate drilling. The economic and social value of gas hydrate as a new kind of energy for challenges and opportunities were described. The authors argued that the social value still depends on the capacity and level of the industry in communicating new knowledge with the public, including to comprehensively learn the features of gas hydrate and relationship with energy resources, ecosystem and environment, geohazards, and global climate changing. This paper finally concluded with “safely utilization” and “effective utilization” as two core issues of gas hydrate.

gas hydrate； drilling technology； key technology； environmental impacts

TK0；P67

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2015.03.010

2095-560X（2015）03-0218-08

吳西順（1975-），男，博士，副研究員，研究方向為礦產資源潛力評價、非常規(guī)能源、海洋地質調查等領域。

2015-01-02

2015-03-26

中國地質調查局地質礦產調查評價專項項目（1212011220914）；國家海洋地質信息服務體系建設項目（GZH201500211）

? 通信作者：吳西順，E-mail：wuxishun2010@163.com.