天然气水合物是重要的新兴能源矿产，也是国家大力倡导开发利用的清洁能源。青海祁连山木里煤田天然气水合物发现之后，国内陆域天然气水合物勘查一直没有进一步的发现。大兴安岭北部是我国多年冻土发育的重要地区之一，内蒙古大西山煤田与青海木里煤田地质条件具有可类比性。基于本次天然气水合物探井的调查成果，以发现的浅层高烃类气体和水合物异常显示为线索，分析天然气水合物成藏的冻土条件、物源条件、疏导系统等地质因素。大西山煤田冻土厚度较大，底界可达70 m；烃源岩有机质丰度较高，以中等—较好的烃源岩为主；暗色泥岩有机质类型为Ⅱ2型和Ⅱ1型，煤和炭质泥岩有机质类型为Ⅲ型和Ⅱ2型；有机质成熟度较高，Ro0.57%～0.84%,Tmax431～447℃；断裂、微裂缝发育，具备有效的运移通道。大西山煤田具备天然气水合物的形成条件，天然气水合物含油气系统多类型天然气综合调查是该区下一步的勘查方向。

冻土区天然气水合物开采过程中冰相生成增加了天然气在储层内的运移难度，因此，增加天然气产量和减少冰的产生对储层内气体运移阻塞影响是冻融水合物储层高效开发面临的关键问题。以祁连山冻土区DK–2站位储层参数为基础，提出降压与水力压裂协同开发策略。通过数值模拟系统评估压裂带半径（0～5 m）和渗透率（1～1 000 mD）对开采效果的影响。研究表明，水力压裂形成的改性储层区可有效抑制冰相堵塞，加速压力传递与气体运移。当压裂带半径由0增至5.0 m时，天然气30 a的累计产量提升219%，其中前10 a贡献率达54.8%，储层总体分解率为48.7%。参数敏感性分析表明，压裂带渗透率超过100 mD后增产效果趋缓，最优压裂半径取4 m。该研究成果为冻土区水合物开采中冰堵效应的工程调控提供了理论依据，揭示了储层改造对提升气水两相运移效率的重要作用。

为探讨青海南部陆域冻土区烃源岩地球化学异常成因及气源条件，通过分析青海开心岭冻土区TK-1钻孔岩芯样品中酸解烃、荧光光谱、甲烷碳同位素含量及垂向迁移变化特征，解析其烃类地球化学异常成因，剖析岩芯中烃类异常与裂隙或破碎带、水合物稳定带、烃类运聚成藏过程的响应关系，研究其对天然气水合物及烃类运聚的地球化学指示意义。结果显示：钻孔岩芯中烃类在62～80 m、112～119 m、150～169 m和254～350 m深度段出现明显的地球化学异常富集特征，钻孔岩芯酸解烃中烃类组成、参数比值(C1/ΣC1-5、C1/ΣC2-5、C1/ΣC2-3、iC4/nC4等)、甲烷碳同位素(δ13CPDB)显示烃类以热解成因为主，包括油型裂解气、凝析油伴生气、煤成气和少量的无机成因气。二叠系那益雄组煤系烃源岩处于高—过成熟阶段，其热演化过程中的生排烃气可能是形成水合物所需气体的重要来源。冻土带...

天然气水合物作为潜能巨大、资源量丰富、燃烧值高的未来新能源,但由于其特殊的物理力学性质和赋存状态,经济开采技术仍面临诸多难题。本文以全球勘探发现存在天然气水合物的地区为基础,介绍了全球主要水合物的海陆资源分布及开采难易程度;以主要影响天然气水合物开采方式选择因素为基础,分析了天然气水合物在地层中的赋存类型、成藏模式和储层分类方法;以全球已开展的天然气水合物试采项目为基础,对比分析了现有多种天然气水合物开采方法的优缺点和适用条件;在现有开采方法条件下,为不同赋存状态、成藏模式和储层分类的天然气水合物选择出适合的开采方法,为建立完整的天然气水合物开采技术体系和未来实现商业化开采提供参考。

概述了可燃冰的基本概况,简述了国内外可燃冰和地热能的勘探开发方式现状,提出了CO2置换联合地热开采陆域可燃冰-地质封存一体化技术,并分析了该技术的优势,概括了其在技术、投资及环境层面存在的不足和挑战,并对其发展前景进行了展望。

研究冻土区天然气水合物核磁共振（NMR）响应特征对冻土层结构划分及水合物储层识别具有重要意义。为此,设计实验研究了四丁基溴化铵（TBAB）水合物形成和分解过程中实验样本的NMR信号变化规律,为天然气水合物研究提供参考。实验数据表明,水合物样本冻融过程中NMR信号横向弛豫（T2）时间谱含三个明显波峰,即主峰、次峰、附峰,分别源于自由水、结合水及水溶有机质中的H核。波峰的分布、幅值、面积及变化规律,可作为研究水合物样本物化态变化过程的依据,尤其是次峰和附峰的显著程度是判断水合物存在及表征其含量的直接证据。将TBAB水合物的分解过程分为分散期、分解期和稳定期三个阶段,推导建立了水合物样本NMR信号与温度、时间的关系式,可作为定量分析水合物含量和存储条件的依据。

为探索顶空气轻烃技术在陆域冻土区天然气水合物地球化学勘查中的应用,选择祁连山木里已知天然气水合物矿区和哈拉湖未知区作为方法技术的试验区。试验指标包括土壤顶空气、土壤酸解烃、岩芯顶空气轻烃测井、甲烷碳同位素。研究表明:祁连山木里已知天然气水合物矿藏上方,土壤顶空气轻烃组分以甲烷为主,甲烷所占比例非常高,90.6%的样品C1含量都在78%以上,甲烷含量显著高于常规油气盆地;未发现天然气水合物的哈拉湖试验区,无明显的土壤顶空气轻烃异常现象。顶空气轻烃异常模式为:平面上,矿藏上方近地表土壤中存在明显的顶空气甲烷强异常;剖面上,在天然气水合物稳定带上方呈现"前缘晕"异常特征;其空间分布与祁连山水合物矿藏展布空间具有套合关系。甲烷碳同位素和烃类组成判断地表油气化探异常为热解成因,与祁连山冻土区天然气水合物的气体为同一成因来源。陆域冻土区天然气水合物顶空气轻烃地球化学勘查技术试验结果表明:顶空气轻烃地球化学方法既可以判断水合物成因类型,也可以圈出水合物矿藏范围。

在南祁连盆地木里坳陷钻遇中国陆域第一例天然气水合物实物样品。通过对木里冻土区钻遇水合物区域(DK井区)第四纪沉积物及邻区湖相沉积物中可溶有机质开展有机地球化学分析,发现DK井区浅地表沉积物中明显存在热解成因的可溶有机质,而邻区老人湖湖相沉积物中可溶有机质以高等植物输入为主。与区内烃源岩对比,热解成因的可溶有机质主要来源于中侏罗世烃源岩,晚三叠世尕勒得寺组烃源岩也有一定的贡献。结合该区水合物气源研究成果,DK井区沉积物中可溶有机质与形成水合物的烃类气体可能属于同源,侏罗纪、三叠纪烃源岩热演化生成的烃类能够沿断裂、砂岩裂隙等通道向上运移或渗漏至浅地表,其中甲烷、重烃气等轻质组分能够在稳定带内与地层水结合形成天然气水合物。木里地区第四纪沉积物中可溶有机质的来源解析能够为天然气水合物的勘探提供新的视角。

陆域冻土区天然气水合物成矿机制较为复杂,水合物横向难以对比,形成机理不清楚,急需对天然气水合物迁移机理进行研究。文章根据祁连山冻土区天然气水合物发现区钻井揭示的地质和地球化学资料以及岩芯样品分析测试结果进行了综合分析。结果显示,研究区中侏罗统和上三叠统均为较好烃源岩,天然水合物气源以热解气为主,主要由上三叠烃源岩迁移和中侏罗统木里组烃源岩扩散提供,显示了多源多期次的特点。根据地质和地球化学分析,祁连山天然气水合物的形成经历了晚侏罗世—早白垩世的气体运移与聚集、中新世中晚期—上新世整体抬升、第四纪游离气体转化成天然气水合物矿藏3个阶段,经历了"先聚集-再抬升-后成藏"等过程,是构造-气候耦合作用的结果,初步建立了祁连山冻土区天然气水合物迁移机理。

本文综合木里地区已有地质、地震、钻井、测井资料,对冻土区天然气水合物储层进行了识别与预测。综合裂缝指示因子(the factor of fissure,FF)、有机质指示因子(the factor of carbon,FC)、钙质指示因子(the factor of calcareous matter,FCa)和水合物指示因子(the factor of gas hydrate,FH、FHD)4种指示因子,形成了利用测井资料进行冻土区天然气水合物识别的方法;根据地震资料频谱分析计算能力系数,在能量系数剖面上,含天然气水合物层段能量系数表现为"高—低—高"的特征。测井资料水合物储层指示因子和地震资料能量系数在冻土区天然气水合物储层识别中的应用,为冻土区天然气水合物资源评价提供技术支撑。