海底天然氣水合物開采導致的地質(zhì)災(zāi)害及其監(jiān)測技術(shù)*

朱超祁，張民生,2，劉曉磊,2，王振豪，申志聰，張博文，張夏滔，賈永剛,2

(1.中國海洋大學 山東省海洋環(huán)境地質(zhì)工程重點實驗室，山東 青島 266100；2.海洋國家實驗室 海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實驗室，山東 青島 266061)

海底天然氣水合物開采導致的地質(zhì)災(zāi)害及其監(jiān)測技術(shù)*

朱超祁1，張民生1,2，劉曉磊1,2，王振豪1，申志聰1，張博文1，張夏滔1，賈永剛1,2

(1.中國海洋大學 山東省海洋環(huán)境地質(zhì)工程重點實驗室，山東 青島 266100；2.海洋國家實驗室 海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實驗室，山東 青島 266061)

海底天然氣水合物作為一種可替代能源，逐步受到學界與業(yè)界的高度關(guān)注；但因其開采可能導致地質(zhì)災(zāi)害等一系列環(huán)境效應(yīng)，世界各國對其開采利用多持謹慎態(tài)度。該文介紹了天然氣水合物已有的試采工作：加拿大Malik Field試采、美國Ignik Sikumi試采、日本Nankai Trough試采，總結(jié)了水合物分解可能導致的海洋地質(zhì)災(zāi)害：自然類地質(zhì)災(zāi)害與工業(yè)類地質(zhì)災(zāi)害。重點梳理了日本與美國海底天然氣水合物開采對海洋地質(zhì)災(zāi)害的原位監(jiān)測技術(shù)，展望了未來海底水合物開采海洋地質(zhì)災(zāi)害原位監(jiān)測技術(shù)的趨勢與挑戰(zhàn)：壓力傳感器與加速度傳感器在海床變形滑動監(jiān)測的應(yīng)用；監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸；海底原位長期觀測的電能供應(yīng)。關(guān)鍵詞:天然氣水合物；海洋；地質(zhì)災(zāi)害；監(jiān)測技術(shù)；試采

天然氣水合物資源潛力巨大。據(jù)測算，全球天然氣水合物所含天然氣約為3×1016m3～3×1017m3[1]，其熱當量相當于目前已探明的所有化石燃料(包括煤、石油和天然氣)總和的2倍，可供人類使用約1 000年。與常規(guī)油氣資源相比，天然氣水合物燃燒產(chǎn)生污染較少，是21世紀理想的可替代能源之一。目前在阿拉斯加、墨西哥灣、加拿大、日本南海海槽等地均已鉆獲天然氣水合物實物樣品。2007年，我國也在南海北部陸坡首次發(fā)現(xiàn)天然氣水合物實物樣品；并于2008年，在祁連山凍土帶發(fā)現(xiàn)陸域天然氣水合物。據(jù)估算，全球僅有約3%的天然氣水合物分布在陸地永久凍土帶，其余均分布在海洋。由于海底天然氣水合物儲層大多沒有完整的圈閉構(gòu)造和致密蓋層，其開發(fā)可能導致的海底滑坡[2]等地質(zhì)災(zāi)害風險較大。且天然氣水合物開采還可能加劇全球溫室效應(yīng)、惡化海洋生態(tài)環(huán)境，造成一系列環(huán)境效應(yīng)[3]，世界各國對天然氣水合物開采多持謹慎態(tài)度。韓國原計劃2015年在Ulleung Basin進行水合物試采，后因故推遲；只有日本在其南海海槽進行了短期試采。目前，天然氣水合物尚未實現(xiàn)商業(yè)化開采。本文在把握天然氣水合物歷史研究脈絡(luò)的基礎(chǔ)之上，簡要梳理了天然氣水合物開采現(xiàn)狀及其可能導致的地質(zhì)災(zāi)害，并重點介紹了世界各國的海底天然氣水合物開采監(jiān)測技術(shù)，以期對國內(nèi)外海底水合物開發(fā)提供參考。

1 水合物試采現(xiàn)狀

目前，21世紀已有三次重要的天然氣水合物生產(chǎn)測試項目，分別為加拿大Malik Field試采、美國Ignik Sikumi試采與日本Nankai Trough試采；其中日本Nankai Trough天然氣水合物試采是世界上首次海底天然氣水合物生產(chǎn)試采試驗[4]。

1.1 加拿大Malik Field試采

加拿大Malik試采場地位于北美波弗特海Beaufort Sea的麥肯齊三角洲Mackenzie Delta。該地于1972年首次鉆獲天然氣水合物。

2002年，加拿大地質(zhì)調(diào)查局(GSC)、日本國家石油公司(JNOC)聯(lián)合來自美國、德國、印度的多家機構(gòu)以及國際大陸科學鉆探計劃(ICDP)在Malik采用注熱與降壓方式開展首次試采。試采期間，共鉆探生產(chǎn)井一口，深1 166 m；監(jiān)測井兩口，深1 188 m。該深度范圍內(nèi)，水合物飽和度為70%～85%[5]；試產(chǎn)期為期5 d，產(chǎn)氣516 m3。試采期間，采用光纖分布式溫度傳感器(DTS)以監(jiān)測儲層溫度變化。

2007-2008年，加拿大自然資源部(NRC)與日本石油天然氣與金屬礦產(chǎn)資源機構(gòu)(JOGMEC)組織了第二次試采，試采共分兩期。因出砂嚴重，第一期于試采60 h后被迫終止；實際生產(chǎn)時間12.5 h，共產(chǎn)氣830 m3[6]。第二期試采為期6 d，日均產(chǎn)氣量2 000～4 000 m3[7]。

1.2 美國Ignik Sikumi試采

美國Ignik Sikumi天然氣水合物試采場地位于阿拉斯加北坡，儲層孔隙度40%，水合物飽和度45%～75%[8]。

2012年，由美國能源部(DOE)、美國康菲石油公司、日本石油天然氣與金屬礦產(chǎn)資源機構(gòu)(JOGMEC)共同組織了此次天然氣水合物生產(chǎn)測試。此次天然氣水合物試采首次采用氣體置換法，共向地層注入約6 000 m3氣體(CO2占23%，N2占77%)。試采期間因設(shè)備問題被迫終止，整個試采期實際生產(chǎn)時間一個月，產(chǎn)氣約28 300 m3。

1.3 日本Nankai Trough試采

日本南海海槽屬于匯聚型大陸邊緣。1999年，日本在其南海海槽東部海域鉆獲天然氣水合物實物樣品。該海域水深約1 000 m，水合物儲層埋深177～345 m[9]。

2013年，日本石油天然氣與金屬礦產(chǎn)資源機構(gòu)(JOGMEC)采用降壓法，實施了世界上首次海底天然氣水合物生產(chǎn)測試。3月12日試采開始，3月18日因出砂嚴重與抽水泵故障而被迫封井。日本南海海槽水合物生產(chǎn)測試被迫終止。試采期間，持續(xù)產(chǎn)氣近6 d，日均產(chǎn)氣量約20 000 m3。此次天然氣水合物試采是目前世界上唯一一次海上水合物生產(chǎn)測試。

2 水合物分解導致地質(zhì)災(zāi)害

海底天然氣水合物分解可能導致各類海洋地質(zhì)災(zāi)害。一部分地質(zhì)災(zāi)害與自然變化有關(guān)，另一部分可能直接由人類工業(yè)活動相關(guān)[10]。

2.1 自然類地質(zhì)災(zāi)害

天然氣水合物分解除了可以影響海洋生態(tài)、加劇全球變暖，還可以形成麻坑、氣煙囪、泥火山等災(zāi)害性地質(zhì)構(gòu)造，并可能造成海床塌陷、海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。天然氣水合物分解導致的大規(guī)模海洋地質(zhì)災(zāi)害通常與全球變化有關(guān)，如全球變暖導致的海水溫度上升、晚更新世時期海平面的下降。挪威Storrega海底滑坡[11]、美國Cape Fear海底滑坡[12]等均與水合物分解有關(guān)；近年來的氣候變化使天然氣水合物穩(wěn)定性降低，誘發(fā)海底滑坡、甲烷釋放的可能性增大[13]。圖1總結(jié)了海水溫度升高條件下，水合物分解與超壓層形成、氣體泄漏、海底丘狀構(gòu)造、海床塌陷之間的關(guān)系。圖1a為海底丘狀構(gòu)造地震剖面圖，圖1b、圖1c為地質(zhì)災(zāi)害形成過程。圖2總結(jié)了海平面下降期間，水合物分解導致氣體泄漏、海底滑坡、濁流等地質(zhì)災(zāi)害的簡要機制。

圖1 海底丘狀構(gòu)造與水合物的關(guān)系(據(jù)文獻[14-15]修改)

圖2 水合物分解與海底滑坡的關(guān)系(引自文獻[16])

2.2 工業(yè)類地質(zhì)災(zāi)害

盡管關(guān)于水合物分解導致的海洋工程設(shè)施破壞的案例極少，但隨著海洋工程設(shè)施增加以及水合物開發(fā)與商業(yè)化生產(chǎn)提上日程，其引起的工業(yè)類地質(zhì)災(zāi)害逐步得到重視。Borowski等[17]指出鋪設(shè)海底管道會改變海床溫度條件，引起的表層水合物分解可能造成海床坍陷，繼而導致海底管道斷裂。Sahling等[18]認為水合物分解可能造成海底鋼結(jié)構(gòu)易于腐蝕。Hovland等[19]研究表明提出吸力錨改變海床壓力條件，造成水合物分解，最終影響吸力錨及由其控制的海上平臺安全。圖3總結(jié)了天然氣水合物開采過程可能導致的套管破壞、井噴等各類潛在鉆井災(zāi)害。

圖3 水合物分解與鉆井地質(zhì)災(zāi)害(引自文獻[20])

3 海底水合物開采監(jiān)測進展

目前，只有日本進行過海底天然氣水合物短期生產(chǎn)測試，并于試采前后進行了原位監(jiān)測。美國、韓國及歐洲各國雖未進行生產(chǎn)測試，但對原位監(jiān)測也進行了相關(guān)研究。

3.1 日本海底水合物試采監(jiān)測

日本在南海海槽天然氣水合物生產(chǎn)測試期間，對海床變形、儲層穩(wěn)定性以及甲烷泄漏等進行了重點監(jiān)測。日本將水合物試采前后的海床沉降監(jiān)測作為海床變形監(jiān)測的重點。為實現(xiàn)海床沉降監(jiān)測，其設(shè)計實施了兩條技術(shù)路線：①三分量加速度傳感器監(jiān)測。利用所測加速度值，進行二次積分得到位移，進而得到海床沉降量。其傳感器位于球狀耐壓容器之中，通過探桿與海床耦合。該裝置整體長度約2.4 m，探頭直徑126 mm[21]。其原理如圖4；實物圖與構(gòu)造圖見圖5。②壓力傳感器監(jiān)測。壓力傳感器位于海床面，其所測壓力直接反映上覆水體深度；消除潮位等對所測壓力的影響后，所測壓力差則反映了海床隆起與沉降[22]。Wallace等[23]利用該方法對新西蘭希庫朗伊俯沖帶進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了海底緩慢滑動現(xiàn)象，該研究成果于2016年發(fā)表于Science期刊。另外，針對海床橫向變形監(jiān)測，國內(nèi)也在渤海進行了淺海測試[24]。

圖4 三軸加速度傳感器監(jiān)測海床位移原理(引自文獻[21])

圖5 三軸加速度傳感器裝置(引自文獻[21])

南海海槽水合物試采期間，實際采用了第二種方案進行海床變形監(jiān)測。石英晶體諧振器被用作壓力計，最大工作水深1 400 m，測量分辨率0.014 mm，精度1 cm。根據(jù)模擬分析，試采期間水合物生產(chǎn)井周邊海床沉降量約為10～30 cm。傳感器采用電池供電，測量數(shù)據(jù)自容存儲。該測量裝置(圖6)及其附屬設(shè)施在空氣中總重185 kg，在水下時重25 kg。此外，該系統(tǒng)集成了海床傾斜計，該傾斜計由液態(tài)電解質(zhì)制成，其導電性反映海床傾角變化；測量范圍為±30°，分辨率0.001°，精度0.02°[25]。

圖6 日本水合物試采海床變形監(jiān)測裝置(引自文獻[22])

日本水合物試采工程還對天然氣水合物儲層穩(wěn)定性進行了監(jiān)測。水合物儲層穩(wěn)定性監(jiān)測主要通過監(jiān)測試采期間及之后一段時間內(nèi)的井內(nèi)溫度變化實現(xiàn)。其不僅對生產(chǎn)井進行了監(jiān)測，同時設(shè)置了兩口監(jiān)測井(距離生產(chǎn)井25m，圖7)。每口井同時安設(shè)了分布式溫度傳感器(DTS)與線陣式電阻測溫傳感器(RTD)。其中，分布式溫度傳感器布設(shè)于全鉆井深度，為自容式存儲，測量精度0.5°C，持續(xù)工作時間18個月；線陣式電阻測溫傳感器僅布設(shè)于水合物儲層深度范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)實時傳輸，測量精度0.1°C，僅水合物試采期工作[26]。

圖7 日本南海海槽水合物試采生產(chǎn)井與監(jiān)測井示意圖(引自文獻[25])

此外，日本水合物試采期間，還對甲烷泄漏進行了監(jiān)測；同時，甲烷泄漏監(jiān)測系統(tǒng)集成了溫度、鹽度、壓力、溶解氧、流速等監(jiān)測內(nèi)容[27]。

3.2 美國海底水合物試采監(jiān)測

美國海底天然氣水合物至今雖未正式開采，但其相應(yīng)的監(jiān)測研究工作在2002年已經(jīng)開展，完成了監(jiān)測模型構(gòu)建與并在墨西哥灣水合物賦存區(qū)Mississippi Canyon Block 118(MC118)進行過多次測試。其海床監(jiān)測系統(tǒng)(Sea-Floor Observatory，SFO)主要由水平監(jiān)測線陣(Horizontal Line Array，HLA)、垂直監(jiān)測線陣(Vertical Line Array，VLA)、海底邊界層監(jiān)測線陣(Benthic Boundary Line Array，BBLA)、海床探針(Sea Floor Probe，SFP)、氣煙囪監(jiān)測陣列(Chimney Sampler Array，CSA)等組成[28]。美國墨西哥灣MC118區(qū)水合物海床監(jiān)測系統(tǒng)如圖8所示。

圖8 美國墨西哥灣MC118區(qū)水合物海床監(jiān)測系統(tǒng)示意圖(引自文獻[28])

水平監(jiān)測線陣由4根觀測纜組成，通過HLA-POD相連，呈十字型交叉：每根觀測纜長500 m，非等距布設(shè)16個水聽器，記錄水聲波速與能量；同時安裝有三分量加速度傳感器。水平監(jiān)測線陣通過專門為此研制的Station Service Device(SSD，圖9A)輔助安裝，SSD集成了掃描聲納、前后攝像機、照明、聲學定位與導航系統(tǒng)、光纖通訊系統(tǒng)、智能通信控制器、推進系統(tǒng)、機械臂等，類似于水下機器人。垂直監(jiān)測線陣與水平觀測線陣相連，由1根觀測纜組成：觀測纜長200 m，等距布設(shè)16個水聽器，同時安裝熱敏電阻(記錄海水溫度)、傾角計(記錄海流作用下的偏移量大小)與羅盤(記錄偏離方向)[29]。海底邊界層監(jiān)測線陣與垂直監(jiān)測線陣類似，但其不與水平監(jiān)測線陣相連，長度為100 m

圖9 美國水合物海床監(jiān)測裝置圖(據(jù)文獻[28,30-31]修改)

海床探針主要包括貫入儀(Penetrometer)、熱敏電阻線陣(Thermister Array，TA)與孔隙流體監(jiān)測陣列(Pore Fluid Array，PFA，圖9B)等[30]。貫入儀設(shè)計配重約2 t，探桿長度10～30 m，其貫入深度為孔隙流體監(jiān)測陣列探桿長度提供了設(shè)計指標。熱敏電阻線陣探桿長為10 m，用以監(jiān)測表層沉積物的溫度變化?？紫读黧w監(jiān)測陣列主要監(jiān)測底層水體與表層沉積物的氯化物、硫酸鹽、甲烷濃度和甲烷同位素變化。此外，美國還設(shè)計了氣煙囪監(jiān)測線陣(Chimney Sampler Array，CSA，圖9C)，監(jiān)測水深、流速、溶解氧、鹽度、溫度、甲烷等因素的變化情況；2010年9月-2011年6月，2011年10月-2012年4月分別在MC118進行了兩次監(jiān)測現(xiàn)場測試，大部分傳感器工作狀態(tài)良好，但至關(guān)重要的甲烷傳感器在兩次測試中均以失敗告終[31]。

4 總結(jié)與展望

海底天然氣水合物因其廣闊的能源前景而備受關(guān)注，但其在開采過程中，極易導致工程災(zāi)難(如鉆井安全)、地質(zhì)災(zāi)害(如海底滑坡)、環(huán)境效應(yīng)(如全球變暖)等，應(yīng)引起足夠重視。

加快海底天然氣水合物商業(yè)化生產(chǎn)步伐，亟需加強海底環(huán)境變化原位長期監(jiān)測工作，包括開采前的環(huán)境基準監(jiān)測、開采過程中環(huán)境變化監(jiān)測、開采后環(huán)境恢復(fù)監(jiān)測，并與室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬相結(jié)合進行綜合研究。

美國、日本等國家利用壓力傳感器與加速度傳感器監(jiān)測海床變形滑動的案例值得吸收借鑒。同時，世界各國均未完全實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸，也并未完全解決海底原位長期觀測的電能供應(yīng)問題，需要各國在海底水合物開采工作中逐步解決。

我國海底天然氣水合物開采需要充分借鑒陸域水合物開發(fā)經(jīng)驗及國外海底水合物開發(fā)的先進經(jīng)驗，針對性地研發(fā)海底環(huán)境原位監(jiān)測系列技術(shù)，建立災(zāi)害定量評估與風險預(yù)警技術(shù)體系與方法，保障水合物開采活動海洋地質(zhì)環(huán)境安全。

備注：截至發(fā)稿，中國在南海海域首次試采天然氣水合物成功。至2017年5月18日，連續(xù)產(chǎn)生8天，平均日產(chǎn)超1.6萬立方米；至6月10日，連續(xù)產(chǎn)生31天，總產(chǎn)氣量21萬立方米，平均日產(chǎn)0.38萬立方米。

[1] Beaudoin Y C, Boswell R, Dallimore S R, et al. Frozen Heat - A Global Outlook on Methane Gas Hydrates [M]. Norway: Birkeland Trykkeri A/S, 2014：1-29.

[2] 朱超祁，賈永剛，劉曉磊，等. 海底滑坡分類及成因機制研究進展[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2015, 35(6): 153-163.

[3] 魏合龍，孫治雷，王利波，等. 天然氣水合物系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2016, 36(1): 1-13.

[4] 吳西順，張百忍，張煒，等. 天然氣水合物開采技術(shù)進展[J]. 新能源進展, 2015, 3(3): 218-225.

[5] Anderson B I, Collett T S, Lewis R E, et al. Using open hole and cased-hole resistivity logs to monitor gas hydrate dissociation during a thermal test in the Mallik 5L-38 research well, Mackenzie Delta, Canada [J]. Petrophysics, 2008, 49(3) : 1-10.

[6] Hancock S H, Dallimore S R, Collett T S, et al. Overview of pressure-drawdown production-test results for the JAPEX/JNOC/GSC Mallik 5L-38 gas hydrate production research well [J]. Bulletin-Geological Survey of Canada, 2005, 585: 134.

[7] The Expert Panel on Gas Hydrates. Energy from Gas Hydrates: Assessing the Opportunities & Challenges for Canada [M]. Ottawa, Canada: Council of Canadian Academies, 2008:1-206.

[8] Boswell R, Hunter R, Collett T S, et al. Investigation of gas hydrate-bearing sandstone reservoirs at the “Mount Elbert” stratigraphic test well, Milne Point, Alaska [C]//Proceedings of the 6th International Conference on Gas Hydrates. Vancouver, Canada: UBC Library, 2008: 1-9.

[9] Birchwood R, Dai J, Shelander D, et al. Developments in Gas Hydrates[J]. Oilfield Review, 2010, 22(2): 18-33.

[10]Boswel R, Collett T, Dallimore S, et al. Geohazards associated with naturally-occurring gas hydrate[J]. Fire in the Ice: Methane Hydrate Newsletter, 2012, 12(1): 11-15.

[11]Kvalstad T J, Andresen L, Forsberg C F, et al. The Storegga slide: evaluation of triggering sources and slide mechanics[J]. Marine and Petroleum Geology, 2005, 22(1): 245-256.

[12]Hornbach M J, Lavier L L, Ruppel C D. Triggering mechanism and tsunamogenic potential of the Cape Fear Slide complex, US Atlantic margin [J]. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2007, 8(12): 1-16.

[13]Phrampus B J, Hornbach M J. Recent changes to the Gulf Stream causing widespread gas hydrate destabilization[J]. Nature, 2012, 490(7421): 527-530.

[14]Paull C K, Ussler W, Dallimore S R, et al. Origin of pingo‐like features on the Beaufort Sea shelf and their possible relationship to decomposing methane gas hydrates[J]. Geophysical Research Letters, 2007, 34(1): 1-5.

[15]Jia Y, Zhu C, Liu L, et al. Marine geohazards: Review and future perspective[J]. Acta Geologica Sinica -English Edition, 2016, 90(4): 1455-1470.

[16]Kvenvolden K A. Potential effects of gas hydrate on human welfare [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1999, 96(7): 3420-3426.

[17]Borowski W S, Paul C K. The gas hydrate detection problem: Recognition of shallow-subbottom gas hazards in deep-water areas[C]//Offshore Technology Conference. Houston, Texas: OTC, 1997: 1-6.

[18]Sahling H, Rickert D, Suess E. Faunal community structure along a sulphide gradient: Interrelationship between porewater chemistry and organisms associated with gas hydrates, Oregon subduction zone [J]. EOS-Transactions of the American Geophysical Union, 80(46): 5-10.

[19]Hovland M, Gudmestad O T.Potential Influence of Gas Hydrates on Seabed Installations[C]//Natural Gas Hydrates: Occurrence, Distribution, and Detection. Washington, D. C.: AGU, 2001: 307-315.

[20]Ruppel C, Boswell R, Jones E. Scientific results from Gulf of Mexico gas hydrates Joint Industry Project Leg 1 drilling: introduction and overview[J]. Marine and Petroleum Geology, 2008, 25(9): 819-829.

[21]Yokoyama T, Saito H. Development of Seafloor Displacement Monitoring System [J]. Journal of Geography. 2009, 118(5): 883-898.

[22]Yokoyama T, Shimoyama M, Matsuda S, et al. Monitoring System of Seafloor Subsidence for Methane Hydrate Production Test[C]//18th Formation Evaluation Symposium of Japan. Japan: Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts, 2012: 1-6.

[23]Wallace L M, Webb S C, Ito Y, et al. Slow slip near the trench at the Hikurangi subduction zone, New Zealand[J]. Science, 2016, 352(6286): 701-704.

[24]Zhu C, Jia Y, Wang Z, et al. Dynamics of bottom boundary layers in the Yellow River subaqueous delta based on long-term in-Situ observations[J]. Acta Geologica Sinica(English Edition), 2017, 91(1) :376-377.

[25]Yokoyama T, Shimoyama M, Matsuda S, et al. Monitoring System for Seafloor Deformation during Methane Hydrate Production Test [C]// Proceedings of the Tenth (2013) ISOPE Ocean Mining and Gas Hydrates Symposium. Poland: International Society of Offshore and Polar Engineers, 2013:132-135.

[26]Chee S, Leokprasirtkul T, Kanno T, et al. A Deepwater Sandface Monitoring System for Offshore Gas Hydrate Production [C]// Offshore Technology Conference. Texas: OTC, 2014:1-8.

[27]Nagakubo S, Arata N, Yabe I, et al. Environmental impact assessment study on Japan’s Methane Hydrate R&D Program [J]. Fire in the Ice: Methane Hydrate Newsletter, 2011, 10(3): 4-11.

[28]Woolsey J R, Mcgee T M, Lutken C B. Support of Gulf of Mexico Hydrate Research Consortium Activities to Support Establishment of a Sea Floor Monitoring Station Project[R]. Final Report, DOE Award No.: DE-FC26-02NT00041628, 2009:1-165.

[29]Higley P. Gas Hydrate Sea Floor Observatory Vertical Line Array[R]. Final Report, DOE Award No.: DE-FC26-02NT41628, 2008:27-30.

[30]Woolsey J R. Construction of the Prototype Sea Floor Probe[R]. Final Report, DOE Award No.: DE-FC26-02NT41628, 2006:31-41.

[31]Lutken C. Hydrate Research Activities That Both Support and Derive from the Monitoring Station/Sea-Floor Observatory, Mississippi Canyon 118, Northern Gulf of Mexico[R]. Semiannual Progress Report, DOE Award No.: DE-FC26-06NT42877. 2013: 1-66.

Gas Hydrates: Production, Geohazards and Monitoring

ZHU Chaoqi1, ZHANG Minsheng1, 2, LIU Xiaolei1,2, WANG Zhenhao1,SHEN Zhicong1,2, ZHANG Bowen1,2, ZHANG Xiatao1and JIA Yonggang1,2

(1.ShandongProvincialKeyLaboratoryofMarineEnvironmentandGeologicalEngineering(OceanUniversityofChina),Qingdao266100,China; 2.LaboratoryforMarineGeology,QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology,Qingdao266061,China)

Asanattractivealternativeenergysource,gashydratehasbeenattractingattentionfromtheacademicandindustry.Duetoaseriesofpotentialenvironmentaleffectsassociatedwithgashydrate,peopleremaincautiousaboutgashydrateproduction.Inthispaper,weintroducetheexistinggashydrateproductiontestsinMalikField,IgnikSikumiandNankaiTrough.Also,wesummarizethepotentialgeohazardsassociatedwithgashydrate,includingthenaturally-occurringgeohazardsandindustrially-occurringgeohazards.ThegashydrateseafloorobservationsinNankaiTroughproductiontestbyJapanandMississippiCanyonBlock118byUSAwereintroducedandhighlighted.Itisworthtouseforreferenceingashydrateproductionthatthepressuresensorandthree-componentaccelerometerareusedformonitoringseabeddeformation.Thegashydrateseafloorobservationsfacechallengesofreal-timedatatransmissionandlong-termpowersupply.

gashydrate;subsea;geologicalhazards;seafloormonitoringtechnology;productiontests

2016-10-28

2017-01-08

國家自然科學基金(41427803、41502265)；山東省重點研發(fā)計劃項目(2016ZDJS09A03)；青島海洋科學與技術(shù)國家實驗室鰲山科技創(chuàng)新計劃項目(2015ASKJ03)

朱超祁(1990-)，男，山東濰坊人，博士生，主要從事水合物開采與地質(zhì)災(zāi)害研究. E-mail:1353603469@qq.com

賈永剛(1965-)，男，山東青島人，教授，主要從事海洋工程地質(zhì)與原位觀測技術(shù)研究. E-mail:yonggang@ouc.edu.cn

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.010.]

X43；X52；U46

A

1000-811X(2017)03-0051-06doi: 10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.010

朱超祁，張民生，劉曉磊，等. 海底天然氣水合物開采導致的地質(zhì)災(zāi)害及其監(jiān)測技術(shù)[J]. 災(zāi)害學，2017，32(3)：51-56. [ZHU Chaoqi, ZHANG Minsheng, LIU Xiaolei,et al. Gas hydrates: Production, Geohazards and Monitoring [J]. Journal of Catastrophology，2017，32(3)：51-56.