陆域天然气水合物冷钻热采关键技术

、项目名称陆域天然气水合物冷钻热采关键技术

1、推荐单位意见2天然气水合物钻采是非常规天然气勘探开发中的世界性难题，本项目针对我国这一重大战略性技术储备需求，在科技部、国家外专局、国土资源部和中国地质调查局等部门的持续资助下，历经年的技术攻关，攻克了孔底快速冷冻样品、10泥浆强化制冷、耐低温泥浆和脉冲蒸汽控制等一系列技术难题，研发了国际上第一套具有自主知识产权的陆域冻土带天然气水合物冷钻热采关键技术本成果突破了国外对我国水合物钻探取样技术的封锁，在海拔的木里盆4000m地，利用本技术首次钻获了我国陆地天然气水合物样品，首次实现了陆地天然气水合物试开采，使我国成为继俄罗斯和加拿大之后第三个开采水合物的国家，第四个钻获水合物的国家还推广应用于海拔羌塘盆地和的漠河盆地冻5000m-50℃土带天然气水合物资源勘探工程中，以及冻土区油气资源地质调查钻探中，未来还可应用于海洋水合物的钻采和冻土区油气资源的钻采，应用潜力巨大，前景广阔本项目获授权发明专利件（含美国发明专利件），实用新型专利件,软1827件著作权件，发表学术论文篇，其中和收录余篇，培养博士生173SCI EI3018名，硕士生名总体处于国际先进水平，其中，孔底冷冻取样技术和泥浆强化25制冷技术达到国际领先水平年获教育部科技发明奖一等奖2014推荐该项目为国家技术发明奖二等奖、项目简介3天然气水合物储量巨大，主要埋藏在海底和陆地冻土带，由于特殊的地质成藏条件（高压和低温）和复杂的地表自然环境（海洋、高海拔地区、严寒地区）,天然气水合物的钻采是非常规天然气勘探开发中的世界性难题本项目针对我国这一重大战略性技术储备需求，在科技部、国家外专局、国土资源部和中国地质调查局等部门的持续资助下，历经年的技术攻关，研发了国际上第一套具有自主10知识产权的陆域冻土带天然气水合物冷钻热采关键技术主要发明点（）首次发明了天然气水合物钻井泥浆强化制冷方法，提出了“动态强化制1冷”新原理，研制了低温泥浆强化制冷系统和无机盐高聚物耐低温钻井泥浆体系，通过同轴泥浆逆向强化对流换热技术，突破了大流量钻井液动态强化实时制冷的技术瓶颈，实现了高原缺氧地区泥浆换热效率达以上，系统总重量减轻80%54%,泥浆耐低温能力达解决了因钻头摩擦生热导致水合物分解和因泥浆温度高导-20C,致冻土井壁坍塌的保真取样钻探技术难题（）首次发明了天然气水合物孔底快速冷冻取样方法，提出了“冷冻增强型”2水合物自保护效应原理，研制了干冰法和液氮法孔底快速冷冻取样装置，通过干冰快速升华和液氮气化产生的超低温能量在孔底快速冷冻样品，实现了孔底快速冷冻水合物岩心样品，冷冻样品的表面温度可达解决了提取过程中因井内围-10℃,压降低导致水合物样品分解的取样技术难题（）首次发明了脉冲热激发和高压热射流开采天然气水合物的方法，提出了3激振式往复热效应原理，研制了脉冲热蒸汽开采天然气水合物装置，通过热敏式多段封隔器封闭水合物目标层，利用高压脉冲蒸汽诱发冻土带裂隙型水合物分解，突破了井内产生高温高压脉冲蒸汽的技术瓶颈，蒸汽脉冲压力达温度达4MPa,250C,成功实现了陆域冻土带水合物的试开采，解决了低品位水合物开采的技术难题项目获授权发明专利件（含美国发明专利件），实用新型专利件，软件1827著作权件，发表学术论文篇，其中和收录余篇，培养博士生名，173SCI EI3018硕士生名通过了科技部验收，评议等级为优秀；通过了中国地质学会组织的25专家鉴定，总体处于国际先进水平，其中，孔底冷冻取样技术和泥浆强化制冷技术达到国际领先水平先后获中国地质学会年度“中国地质科技十大进展”2009和年度教育部技术发明一等奖2014本成果突破了国外对我国水合物钻探取样技术的封锁，成功应用于海拔4000m的木里盆地、海拔羌塘盆地和的漠河盆地冻土带天然气水合物资源勘5000m-50C探工程以及东北冻土区油气资源地质调查钻探工程，累计完成钻孔余口，完成40钻探进尺超过本成果填补了我国陆域水合物钻采技术的空白，成为我国20000m陆域冻土区天然气水合物钻探的必备技术，支撑了《》国家专项的顺利实施，XXX为我国成为第三个掌握陆地冻土带水合物钻采技术的国家做出了重要贡献，取得了显著的社会效益本技术还可推广应用于海洋水合物钻采和冻土区油气资源的钻采，应用潜力巨大，前景广阔、客观评价4科技部国际合作司验收意见，年，受科技部国际合作司委托，科技12010部国际科技合作计划办公室组织专家对“天然气水合物孔底冷冻取样方法及取样器研究”项目进行验收，通过验收并评为优秀验收意见为研发了自主知识产权的天然气水合物主动式降温冷冻取样工艺和取样器，研制了适用我国冻土地区的耐低温钻井液和强制冷系统，成功应用于青海木里天然气水合物勘探工作中，为我国在陆地发现天然气水合物的工作做出了重要贡献，突破了国外对我国在天然气水合物取样方面的技术封锁”中国地质学会成果鉴定意见年，中国地质学会组织专家对“陆域22015天然气水合物冷钻热采关键技术”研究成果进行鉴定鉴定结论为本项目为我国陆域天然气水合物的重大发现和成功试采提供了技术支撑，社会效益显著，总体达到国际先进水平，其中孔底冷冻取样技术和泥浆强制制冷技术达到国际领先水平中国国土资源报于年对本项目进行报道，评价本项目为“研制的32009天然气水合物孔底冷冻取样器和钻探泥浆制冷系统，在青藏高原冻土带天然气水合物调查评价项目中发挥了重要的作用，为在青藏高原冻土带最终钻获天然气水合物贡献了一份力量”科学时报于年对本项目进行报道，评价本项目为“研制天然气水42010合物孔底冷冻取样器和钻探泥浆制冷系统这两项内容的研究在此项目中起着至关重要的作用”科技纵览于年对本项目进行报道，评价本项目为“开发出一整套52015具有自主知识产权陆地冻土带天然气水合物冷钻热采技术」中国科技成果于年对本项目进行报道，评价本项目为“为我国陆62015地天然气水合物的重大发现和成功试开采提供了技术支撑，并做出了重要贡献”、推广应用情况5本项目发明的方法和技术，被成功应用于天然气水合物国家专项的漠河盆地、木里盆地和羌塘盆地冻土带及天然气水合物科学钻探工程中，满足了天然气水合物钻探取样技术要求，支撑了我国陆地冻土带天然气水合物所有勘查工程,为我国在青海祁连山木里盆地首次钻获陆地天然气水合物样品和首次实现陆地天然气水合物试开采做出重要贡献该成果还被推广应用于神华集团的“木里盆地天然气水合物资源勘探工程”、主要知识产权证明目录6知识产国家发明专利有知识产权具体名称授权号授权日期证书编号权利人发明人权类别（地区）效状态US9Q孙友宏，赵江鹏，郭威，徐会文，吉林授权发FORCED COOLINGCIRCULATION美国62,5092015-06-23USB2王庆华，陈晨，李国圣，贾瑞，有效明专利SYSTEM FOR DRILLING MUD大学B2赵建国，薛军SAMPLING METHODAND US8,孙友宏，郭威，Valery吉林授权发SAMPLER FORGAS HYDRATES BY美国74,7392011-12-13USB2Konstantinovich Chistyakov,陈有效明专利大学HOLE BOTTOMFREEZING B2晨，张祖培，薛军授权发吉林用于分段开采的热敏伞式封隔器中国ZL.12012-12-19陈晨，温继伟有效明专利大学孙友宏，赵江鹏，郭威，徐会文，吉林授权发钻井泥浆强制冷却循环系统中国ZL.22012-09-26王庆华，陈晨，李国圣，贾瑞，有效明专利大学赵建国，薛军授权发吉林孙友宏，郭威，陈晨，张祖培，中国ZL.32011-12-28887849有效明专利干冰升华孔底冷冻保压取样器及取样方法大学薛军授权发吉林大孔底冷冻绳索取心钻具及其取心方法中国ZL.12013-01-30孙友宏，赵建国，郭威，赵江鹏，有效明专利学陈晨，薛军，李国圣，贾瑞授权发不提钻孔底冷冻绳索取心钻具及取心中国吉林郭威，孙友宏，王元，贾瑞，有效ZL.32015-04-01明专利方法大学李冰，刘华南，刘卫卫，薛军授权发明吉林大液氮孔底冷冻绳索取心钻具及取心方法中国ZL.22015-02-18郭威，孙友宏，贾瑞，王元，李有效专利学冰，刘华南，刘卫卫，薛军授权发明吉林陈晨，孙友宏，房治强，高文高压热射流开采天然气水合物的方法中国ZL.12012-09-12专利大学爽，陈大勇，冯雪威专利权终止授权发明吉林热敏伞式折叠型多层封隔器中国ZL.32013-12-04陈晨，温继伟有效专利大学、主要完成人情况7孙友宏，排名副校长，教授，吉林大学，提出了钻井液“动态强制制冷”方法和同轴泥浆1,强制对流制冷技术，授权美国发明专利项，国家发明专利项；提出了天然气水合物孔底快11速冷冻取样方法，授权美国发明专利项；提出了脉冲热蒸汽法开采天然气水合物，授权发明1专利项1郭威，排名副主任，副教授，吉林大学，研发了水合物钻井泥浆制冷装置，授权美国发2,明专利项，中国发明专利项；研发了干冰法和液氮法孔底冷冻取样器及配套技术，授权国11家发明专利项；设计了注蒸汽法开采冻土区天然气水合物模拟软件，授权软件著作权项41陈晨，排名副院长，教授，吉林大学，提出了“可控制式”强制冷冻与关闭球阀方法,授3,权发明专利项；提出了利用高压热射流对埋藏于地下的天然气水合物矿藏进行开采的方法，1设计了热敏伞式折叠型多层封隔器、用于分段开采的热敏伞式封隔器和注蒸汽热敏扩张式折叠型多段封隔器三种不同结构型式的具有热射流开采水合物功能的封隔器装备，授权发明专利2项张永勤，排名主任，教授级高工，中国地质科学院勘探技术研究所，对技术发明点脉冲4,3蒸汽热激法提出了循环热力开采提高开采效率的改进方法；负责技术发明点和的野外试验13工作祝有海，排名主任，研究员，中国地质调查局油气资源调查中心，提出了祁连山冻土水5,合物气体多组份的重要认识及注热开采的基本方法；负责技术发明点和的野外试验地质指13导工作高科，排名副主任，副教授，吉林大学，吉林大学，提出了水合物地层仿生减阻降热钻6,进，研制了系列减阻钻头和钻杆、完成合作关系说明8关系说明一合作方式共同知识产权合作者/项目排名孙友宏、郭威、陈晨、高科/I/2/3/6合作时间合作成果）1SAMPLING METHODAND SAMPLERFORGASHYDRATESBY HOLEBOTTOM（孙友宏、郭威、陈晨）FREEZING）（孙友宏、郭威、陈2FORCED COOLINGCIRCULATION SYSTEMFORDRILLINGMUD晨））高压热射流开采天然气水合物的方法（孙友宏、陈晨）3）天然气水合物孔底冷冻取样器及其取样方法（孙友宏、郭威、陈晨）4）干冰升华孔底冷冻保压取样器及取样方法（孙友宏、郭威、陈晨）5）钻井泥浆强制冷却循环系统（孙友宏、郭威、陈晨）6）孔底冷冻绳索取心钻具及其取心方法（孙友宏、郭威、陈晨）7）液氮孔底冷冻绳索取心钻具及取心方法（孙友宏、郭威）8）天然气水合物勘探用仿生耦合金刚石钻头的研制与应用（孙友宏、高科）9）注蒸汽法开采冻土区天然气水合物模拟软件（孙友宏、郭威）10VL0关系说明二合作方式合著论文合作者/项目排名孙友宏、郭威、张永勤、祝有海/I/2/4/5合作时间:

2004.

06.01-

2012.

12.31o合作成果）（孙友1Design andExperimental Studyof theSteam MiningSystem forNatural GasHydrates宏、郭威、张永勤、祝有海）。