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。
在多年冻土区进行煤矿井工开采,冻土稳定性是影响煤矿开采的制约性因素。采用数值模拟方法分析煤矿井工开采对冻土环境的影响。研究结果表明,最大融深随时间呈增大趋势;沿井壁深度,最大融深逐年增加,在多年冻土与季节冻土的交界附近,最大融深增加较快。由于开采巷道横截面较小,在有效的冻土保护措施下,井壁周围多年冻土温度升高幅度不会太大,因而井工开采会对井壁周围多年冻土造成一定影响,但不会造成大面积冻土的融化变形。
作为一种非常规能源,天然气水合物,俗称"可燃冰",是一种重要的能源载体。国外在海底和永久冻土层都发现了天然气水合物藏,我国也在神狐海域和祁连山冻土区获得了含天然气水合物的岩芯。然而,天然气水合物资源的安全高效开采方式已成为天然气水合物藏开发利用的"瓶颈",也是天然气水合物开采研究的热点和难点问题。本文在全面综述国内外天然气水合物开采研究的基础上,重点关注了CO2置换开采天然气水合物的研究进展,提出了采用CO2置换开多年采冻土区天然气水合物中CH4的设想,并分析了该方法的热力学和动力学可行性;最后,指出了CO2置换开采冻土区天然气水合物尚存在的问题和今后的发展方向。
试开采研究是天然气水合物从理论研究走向商业化开采的必经之路。提出的注蒸汽开采是一种综合开采方法,是在降压开采的基础上,往孔内注入热蒸汽对水合物目标开采层进行激振往复式热激发。注蒸汽开采能够避免"自保护效应",促进水合物进一步分解,理论上能够扩大开采范围、提高产气量。利用FLUENT数值模拟软件对蒸汽加热水合物层动态过程进行数值计算,通过模拟计算结果对比分析,在满足开采要求的前提下确定最佳的注蒸汽功率为20 kW,注热时长为38 h。在青海木里盆地天然气水合物试采项目中,注蒸汽开采进行了5.2 h开采试验,产气量为3.25 m3。
冻土区矿产资源的开发,对多年冻土的影响速度快、范围广、最直接,是其他人为活动无法比拟的。特别是煤矿开采,它对多年冻土影响剧烈,使得煤矿区冻土环境更加脆弱。青海木里煤田矿区处于青藏高原阿尔金山—祁连山高寒带山地多年冻土区,是大通河上游水源涵养生态功能区,冻土生态环境较为敏感。在分析青海木里煤田矿区多年冻土分布状况与特征的基础上,从多年冻土变化和多年冻土区自然环境变化两个方面,探讨了煤矿开采过程中的冻土环境问题,并提出避免和减缓煤矿开采对冻土环境造成影响的建议与对策,以期为寒区资源合理开发利用保护提供科学依据。
在综合分析50年代以来的百余篇有关专门文献的基础上,作者评述了迄今提出的开发月球资源的诸设想,分析了月球环境与月球资源状况,探讨了月球开采的理论研究课题、采矿与加工工艺技术以及开采方法的选择等问题。
【中文摘要】钻井过程中，天然气水合物的分解对钻井、钻进质量、设备等造成严重危害。水合物的分解如果得不到控制将对全球气候及海洋环境造成极大的危害。钻井液的化学成分是影响水合物分解的重要因素之一。项目在与德国专家合作研究的基础上，利用"天然气水合物钻井实验模拟系统"，进行了水合物合成及分解实验，确定了水合物钻井液的配方，利用钻井液抑制钻井过程中水合物的分解。在水合物开采过程中，可以利用化学方法诱发水合物的分解。建立起天然气水合物赋存地层钻井液体系设计的理论和试验基础，为将来大规模冻土和海洋水合物勘探开发做好准备，在该项目研究的基础上，提出了分解法开采海底表面天然气水合物方法。项目获得湖北省科技进步三等奖1项，申请国家发明专利1项，公开发表学术论文15篇（2篇EI收录），国际会议论文5篇。已培养博士生1名，硕士生2名，出站博士后1名，在站博士后2名，在读博士生1名，硕士生4名。研究成果为天然气水合物钻井控制，钻井开采装备、整体钻井技术系统和开采技术系统、勘探钻井高保真取样系统等设计和实施提供了理论依据，为进一步开展相关研究奠定了基础。
2006-01古莲河露天煤矿从1991年投入生产以来,由于在大片连续多年冻土区内进行露天采煤活动。使多年冻土发生退化,对开采活动产生了不利的影响。如何减小多年冻土对开采所带来的不利影响,本文从多年实践经验出发对其进行论述。
