天然气水合物油气系统概念内涵及实例分析

针对天然气水合物的形成条件、分布规律、成藏过程与成藏模式等热点问题,介绍了"天然气水合物油气系统"概念,综述分析其主要构成要素——气源、水合物稳定带、储集层、水源、运聚通道、时间等的内涵,总结归纳了地质构造条件、沉积条件和地理气候环境变化等三大影响水合物富集成藏的控制因素,在此基础上,结合昆仑山垭口盆地多年冻土区天然气水合物成藏实例分析探讨了"天然气水合物油气系统"的研究方法,认为基于地质背景研究分析诸多静态成藏要素,如何在时间与空间上耦合匹配是解剖天然气水合物成藏过程和评价天然气水合物成藏潜力的关键。     

天然气水合物系统特征及其对我国水合物勘查的启示

油气资源在能源结构中具有举足轻重的作用,其成因机制及勘探思路已发展出了完善的系统理论——含油气系统理论,而天然气水合物作为潜在替代清洁能源,其勘探理论尚处于探索阶段。借鉴含油气系统理论,注重与常规油气成藏的差异性分析,在系统分析全球已发现天然气水合物主要研究区的天然气水合物特征基础上,从气体来源、气体运移通道、有利储层等方面对天然气水合物成藏机理进行了系统梳理,以探究天然气水合物系统特征。提出天然气水合物系统应包括气源、储层和天然气水合物稳定带3个基本要素以及气体生成-运移过程和天然气水合物形成过程2个基本作用;冻土带内气体来源以热解气为主,海洋环境中则以生物气或热解气和生物气的混合气为主;气体运移通道主要为流体底辟、气烟囱、大尺度断层、裂缝、滑塌构造及高渗透性地层等;天然气水合物储层在冻土带以砂岩为主,在海域则以黏土质粉沙及粉沙质黏土为主;综合全球各区域天然气水合物成藏特征,提出了9种类型天然气水合物系统,同时以我国神狐海域天然气水合物系统为例总结出了天然气水合物系统成藏事件表。     

海洋天然气水合物成藏系统研究进展

在系统总结海洋天然气水合物形成的物质来源及成因机理、物理化学响应、形成环境及成藏模式、分布规律和资源评价进展的基础上,提出了我国开展天然气水合物成藏机理研究的方向和科学问题。2007年4—6月通过钻探获得了测井、原位测量、沉积物岩心及其顶空气、孔隙水、微生物、水合物等样品和资料。南海北部陆坡神狐海域是研究天然气水合物成藏机理和分布规律的理想区域。采用重点分析天然气水合物成藏的物质基础、形成环境、成藏过程、响应机理和成藏系统等研究思路,针对天然气水合物成藏系统中气—水—沉积物—水合物体系的相互作用机理、天然气水合物成藏过程中的物理化学响应机理、天然气水合物成藏要素的耦合控矿机理等3个关键科学问题,开展天然气水合物成藏物源、地质与温压场等成藏条件、成藏演化热动力学机理、成藏响应机理和天然气水合物成藏系统等5个方面研究。     

天然气水合物及其地球物理识别方法的研究进展

天然气水合物的研究涉及地球物理、地球化学、地质等多种学科 ,其中地球物理方法在天然气水合物的探查和研究中发挥着重要的先导作用。对水合物的类型及物理化学性质、自然赋存和成藏条件、资源评价、勘探开发手段以及水合物与全球变化和海洋地质灾害的关系等进行了综合论述 ,较为系统地论述了天然气水合物及其地球物理识别方法研究的进展 ,并结合中国水合物探查研究的实际 ,初步预见中国南海北部海域具有水合物成藏的良好前景。     

试论天然气水合物成藏系统

针对天然气水合物理论预测和实际产出的不一致性、各种标志或异常未与天然气水合物建立起严格的对应关系、世界范围内已知或由BSR等间接指标所指示的天然气水合物在垂直方向和水平方向上分布的不确定性,如何更好地从地质系统论角度研究天然气水合物成藏过程和分布规律,尝试提出天然气水合物成藏系统概念,分别从烃类生成体系、流体运移体系、成藏富集体系对天然气水合物成藏过程进行了初步探讨;同时运用此思路对世界上调查研究程度较高的分布区开展了天然气水合物成藏系统初步分析。     

天然气水合物与油气成藏的相关性研究

对天然气水合物的形成机理与分布特征、现今和地质历史时期天然气水合物的识别标志及其与油气成藏的相关性等方面的主要研究进展与实例的分析显示,天然气水合物在主动陆缘俯冲带增生楔和被动陆缘的陆隆台地断褶区非常发育,以似海底反射、特殊自生碳酸盐岩矿物、非搬运成因的局部沉积破坏或杂乱堆积、大型圆形凹陷和巨大规模的海底滑坡为识别标志,与油气成藏具有共生组合关系.深部气藏渗漏或油藏裂解形成的大量天然气为浅层外源成藏天然气水合物提供气源;古天然气水合物的形成有利于页岩气的保存和成藏;古天然气水合物分解可为浅层气藏提供气源.     

未来接替能源——天然气水合物面临的挑战与前景

天然气水合物作为新型化石燃料展现出巨大的资源潜力,如何科学地估算全球天然气水合物资源量与安全而经济地开采天然气水合物是全世界关注的焦点。文章在系统地分析了全球气水合物研究4个发展阶段认识的基础上,结合笔者对中国南海天然气水合物近20年的研究经历,明确了中国南海天然气水合物赋存的构造背景复杂、沉积过程与类型多样、表征难度大等多种难题。指出了天然气水合物研究面临的6个地质问题与瓶颈:新近系层序地层划分的成因性对比、稳定带厚度与水合物赋存机理、陆缘水动力背景复杂且沉积类型多样、水合物分布与沉积响应间的关系、构造运动对水合物的聚散控制以及水合物成藏模式与判识评价体系;探讨了目前天然气水合物资源量估算过程中存在的优缺点以及试采仍需要攻关的关键理论与技术问题。从地质角度回答了油峰到来的预期与天然气水合物作为接替能源的可能性与前景,指出中国南海的地质特点与天然气水合物的分布规律,明确提出了天然气水合物研究既不可盲目性乐观、也不可强制性悲观的学术观点。     

南海北部深水盆地油气渗漏系统及天然气水合物成藏机制研究

深水盆地往往为天然气水合物和深水油气的共存区域。天然气水合物既是一种重要的油气资源,又是深水油气开发中引起地质灾害的重要因素。如果能实现深水油气和天然气水合物联合开发,将具有重要的经济价值;然而,目前尚不知两者的共存规律。根据南海北部白云凹陷高分辨率地震资料的综合解释成果,识别出大量的深部油气渗漏现象,包括有利于流体运移的气烟囱构造、深水水道砂体、海底滑坡、多边形断层等渗漏构造,提出了该区天然气水合物可能的成藏模式,指出了天然气水合物富集模式及其与游离气和深水油气渗漏的共存规律。     

微生物碳酸盐沉积及其研究意义

结合国际和国内有关微生物碳酸盐沉积研究的主要成果,归纳微生物碳酸盐沉积的定义、特征、分类和研究范围;探讨微生物碳酸盐沉积在地质时期重大气候和环境变化事件、全新世环境气候变化和恢复以及矿物沉淀、油气成储和天然气水合物示踪等方面的研究和应用意义;并综合微生物碳酸盐沉积建造与油气成藏的关系和最新研究成果,以及微生物碳酸盐目前...     

天然气水合物研究现状与未来挑战

人类在21世纪后期面临着油气资源枯渴,寻求洁净高效的新能源成为科学界追求的目标。为此,近三十年来,世界各国相继投入了大量的资金和人力开展新能源研究。目前,人们在一种重要的新能源---气水合物的基础研究、地质调查、勘探开发等领域取得了较大的进展;但尚存在许多急待解决的重大理论问题,如天然气水合物形成与分解的动力学过程和地质条件,气水合物资源量计算办法,经济型天然气水合物开采、开发模式,气水合物对全球气候的影响等。天然气水合物作为化石燃料,具有巨大潜力;作为甲烷碳库,是海底地质灾害的诱因;作为温室气体,对全球气候变化有着重要的影响作用。天然气水合物研究未来面临挑战。     

天然气水合物勘探开发研究新进展及发展趋势

天然气水合物是继煤、石油和天然气等能源之后的一种潜在新型能源,本文简要介绍了天然气水合物的由来、性质和特征,根据目前国内外研究现状,概述了天然气水合物勘探开发方面的国际研究新进展,以及我国在这方面取得的研究成果,归纳了目前存在的问题并展望了发展的方向和趋势。     

天然气水合物研究中的几个重要问题

综述了当前关于天然气水合物研究中的几个重要问题，提出了今后的主要研究方向，全球大约有10^19g碳以天然气水合物的形式储存在沉积物中，大约是其它所有化石燃料沉积物形式储存量的2倍多，因此，天然气水合物被认为是21世纪具有商业开发无景的潜在的战略资源，天然气水合物是一种亚稳态物质，极易受到温度和压力条件的影响，海底天然气水合物的分解将会影响沉积物的物理化学性质（如剪切强度和流变性等），地球物理性质（如地震波速和电导性），以及地球化学性质（如孔隙流体成分）的明显变化，导致诸如海底滑塌等地质灾害的发生，天然气水合物的分解会产生导致“温室效应”的甲烷气体，该气体进入大气圈中会引起全球气候和环境的变化。     

天然气水合物的特征及环境意义

天然气水合物是由甲烷等气体和水分子组成的类冰状的固态物质,主要分布在极地永冻层和外大陆架边缘的海洋沉积物中,赋存在天然气水合物中的碳约为１０＾１３吨,相当于全球其他化石燃料中碳含量的两倍,由于天然气水合物处于亚稳定状态。因此天然气水合物既可作为２１世纪潜在能源资源,又可以非稳定状态导致海底滑塌和滑坡等地质灾害,并可通过释放甲烷影响全球气候。     

Origin of the Gas Hydrate and Free Gas in the Qilian Permafrost,Northwest China: Evidence from Molecular Composition and Carbon Isotopes

The Qilian permafrost of the South Qilian Basin (SQB) has become a research focus since gas hydrates were discovered in 2009.Although many works from different perspectives have been conducted in this area,the origin of gas from gas hydrate is still controversial.Molecular composition and carbon isotope of 190 samples related to gas hydrates collected from 11 boreholes allowed exploration of genetic type,thermal maturity, biodegradation,as well as gas-source correlation of alkane gases from gas hydrates and free gases.Results indicate that alkane gases biodegraded after the formation of natural gas.According to differences in carbon isotopes of methane and their congeners (CH4,C2H6,C3H8),the thermal maturity (vitrinite reflectance,VRo) of most alkane gases ranges from 0.6% to 1.5%,indicating a mature to high mature stage.The thermal maturity VRo of a small part of alkane gas (in boreholes DK5 and DK6) is higher than 1.3%,indicating a high mature stage.Alkane gases were mainly produced by secondary cracking,consisting of crude oil-cracking gases and wet gases cracking to dry gases.Genetic types of alkane gases are primarily oil-type gases generated from shales and mudstones in the upper Yaojie Formation of Jurassic,with less coal-type gases originated from the mudstones in the Triassic Galedesi Formation and the lower Yaojie Formation of Jurassic.Carbon dioxides associated with alkanes from gas hydrates and free gases indicate the thermal decomposition and biodegradation of organic matter.The origins of natural gases from gas hydrates and free gases shed light on the evaluation of petroleum resource potential,deeply buried sediments,and petroleum resource exploration in the SQB.     

海底扩散体系含天然气水合物沉积物制样方法与装置

天然气水合物是分布在海洋和大陆多年冻土中的一种具有巨大商业开发价值的新型战略性替代能源。同时,含天然气水合物地层中水合物的分解将带来严重的地质灾害和气候问题的关注。试验室内开展含天然气水合物沉积物物理力学性质研究需要首先解决的是制样问题,即在试验室内快速形成符合现场原位形成模式的试样,并且水合物均匀分布于土样孔隙中。海洋天然气水合物主要是在扩散体系中形成的,即溶解在水中的气体以扩散迁移的方式进入温压条件适合的地层内与水结合生成天然气水合物。文中试验方法与装置利用高压恒流泵驱动溶有气体的去离子水在土样中循环,采用磁力搅拌装置加速和增大气体在水中的溶解,使土样在较短时间内被溶气水饱和,然后将土样温度降低至与气体压力相对应的相变温度以下后,溶于水中的气体与水结合生成水合物析出,且均匀地填充土样孔隙中。采用粉土和CO2气体试验表明,制得含水合物沉积物大约需1 d的时间,通过观察和测试含水率证明,所制得试样具有良好的均匀性,解决了目前在试验中采用的制样方法所制得的试样中水合物分布不均匀以及水合物形成时间过长的问题,为进一步开展含天然气水合物沉积物物理力学试验提供了技术保证     

天然气中非烃组分地球化学研究进展

综述了天然气中非烃组分（Ｃ０＿２、Ｈ＿２Ｓ、Ｎ＿２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｈ＿２、Ｈ＿２Ｏ和Ｈｇ等）地球化学（地质产状、分布规律、成因机理和同位素地球化学特征）研究现状和发展趋势，指出了我国在这方面研究的薄弱之处以及需加强的领域。     

世界天然气水合物研究开发现状和前景

回顾了世界天然气水合物研究历史,分析了世界气水合物研究现状和开发前景,评价了全球天然气水合物资源潜势,提出了我国对天然气水合物的研究策略。     

美国天然气水合物研究计划介绍

以美国近年来提出的天然气水合物研究计划和项目申请书为基础,介绍美国科学家在天然气水合物研究领域中所关心的关键科学与技术问题和研究焦点,供我国天然气水合物研究者在项目设计和开展研究工作时参考。美国天然气水合物研究关注的重点科学问题主要集中在 4个方面：天然气水合物的物理与化学特性研究;天然气水合物开采技术研究;天然气水合物灾害-安全性与海底稳定性研究;天然气水合物在全球碳循环中的作用研究。在研究方法上主要采取天然气水合物区的现场地质地球化学观测、实验室合成和测定及计算模拟,特别关注与水合物和油气冷泉相关的生命过程及与水合物的相互作用研究。     

未来能源的选择

对人类目前面临的能源现状进行了客观分析,提出人类在经历了生物质（以木材为主）、煤和石油三代能源之后,天然气将是人类第四代能源的最佳候选对象。在天然气资源中,除常规天然气以外,非常规天然气将会在人类未来的能源构成中扮演越来越重要的角色,其中非生物成因天然气、深成油气、天然气水合物及煤层甲烷将是未来能源勘探和开发的重要研究领域和发展方向。基于对未来能源的选择和对中国能源现状的分析,提出了我国未来能源发展的若干建议,即：近期开展西北油气地质基础理论研究;中期开展天然气,特别是非生物成因天然气研究;远期开展月球³ He同位素资源（核聚变原料）开发技术预研究。