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第1章 天然气水合物概述1

1.1 天然气水合物简介1

1.1.1 天然气水合物的特点1

1.1.2 天然气水合物结构4

1.1.3 天然气水合物的分类5

1.2 我国天然气水合物资源7

1.2.1 我国海域的天然气水合物资源7

1.2.2 我国冻土带的天然气水合物资源9

1.3 国际上天然气水合物研究进展11

1.3.1 20世纪70年代以前的研究进展14

1.3.2 20世纪80年代的研究进展15

1.3.3 20世纪90年代以来的研究进展15

1.4 我国天然气水合物研究现状17

参考文献19

第2章 天然气水合物成藏机制21

2.1 天然气水合物的形成条件22

2.1.1 温度和压力22

2.1.2 地热梯度23

2.1.3 气体成分24

2.1.4 同生水的盐度25

2.2 天然气水合物的成藏机理25

2.2.1 天然气水合物的物质来源25

2.2.2 碳氢气体的捕获方式29

2.2.3 天然气水合物形成的地质模型30

2.2.4 天然气水合物圈闭成藏类型31

2.3 海底天然气水合物的类型及特征33

2.4 天然气水合物的产状及特征36

参考文献36

第3章 天然气水合物的勘探技术38

3.1 天然气水合物矿藏的勘察手段38

3.1.1 地球物理地震法38

3.1.2 地球物理测井法40

3.1.3 钻井取心42

3.1.4 地球化学法43

3.1.5 标志矿物法44

3.1.6 地热学法45

3.1.7 海底可视化技术46

3.1.8 地质勘探方法47

3.1.9 地球观测信息技术48

3.2 天然气水合物资源评价技术48

3.2.1 天然气水合物中甲烷量的计算49

3.2.2 天然气水合物资源量计算51

3.3 天然气水合物的钻探52

3.3.1 天然气水合物钻探概况52

3.3.2 天然气水合物钻探技术54

3.3.3 天然气水合物钻井过程中的分解抑制与井喷控制56

3.3.4 天然气水合物取样技术60

参考文献61

第4章 天然气水合物开采理论63

4.1 天然气水合物沉积层力学特性63

4.1.1 含水合物沉积物的岩性特征63

4.1.2 水合物沉积物力学性质研究现状64

4.1.3 水合物沉积物本构模型66

4.1.4 水合物地层渗透率69

4.2 天然气水合物开采数学模型75

4.2.1 基本假设75

4.2.2 渗流方程76

4.2.3 能量守恒方程77

4.2.4 多孔介质变形场方程79

4.2.5 相平衡判别式83

4.2.6 分解动力学方程83

4.2.7 其他辅助方程85

参考文献85

第5章 天然气水合物力学特性89

5.1 水合物力学性质的实验研究89

5.1.1 实验设备89

5.1.2 试件制作91

5.1.3 实验方法与步骤92

5.1.4 实验结果94

5.2 天然气水合物开采中海底地层稳定性预测96

5.2.1 开采模型的构建96

5.2.2 海底沉降的分析98

5.3 CO2水合物人工顶板控制天然气水合物开采海底变形研究101

5.3.1 CO2水合物力学性质室内实验101

5.3.2 CO2水合物人工顶板控制海底变形数值模拟102

参考文献109

第6章 天然气水合物的开采方法111

6.1 注热法111

6.1.1 注热开采模型112

6.1.2 热盐水注入法113

6.1.3 电磁加热法113

6.1.4 分解矿浆法115

6.2 减压法116

6.2.1 通过下伏游离气层产气的降压方法117

6.2.2 通过抽取裂隙流体的直接降压方法117

6.3 二氧化碳置换法118

6.3.1 置换原理119

6.3.2 置换影响因素120

6.3.3 二氧化碳置换开采天然气水合物模式120

6.4 化学抑制剂法122

6.5 其他开采方法126

6.5.1 固态水合物开采法126

6.5.2 降解法127

参考文献127

第7章 天然气水合物开采诱发的海底地质灾害与地层环境变化130

7.1 水合物开采引发海底地层环境变化研究进展130

7.2 天然气水合物赋存的地层特性132

7.2.1 天然气水合物在沉积地层中的分布模式132

7.2.2 天然气水合物赋存地层的力学特性133

7.2.3 天然气水合物赋存地层的孔隙度和水合物饱和度134

7.3 开采诱发海底地质灾害发生机理134

7.3.1 自然界海底滑坡的过程和机理134

7.3.2 水合物分解导致的海底滑坡机理138

7.4 水合物分解引起海底滑坡的理论模型141

参考文献143

第8章 天然气水合物研究进展146

8.1 国外天然气水合物勘探现状146

8.2 俄罗斯天然气水合物研究进展148

8.2.1 基础研究149

8.2.2 资源评估150

8.2.3 开采利用151

8.3 日本天然气水合物研究进展152

8.3.1 基础研究和钻探先导试验152

8.3.2 天然气水合物的中长期研究计划153

8.3.3 日本对天然气水合物研究的期望与挑战157

8.4 我国南海天然气水合物研究进展158

8.4.1 南海天然气水合物发育的地质条件158

8.4.2 南海水合物分布和发育特征与成藏161

8.4.3 存在问题及研究展望164

参考文献166