海洋浅表层沉积物和孔隙水的天然气水合物地球化学异常识别标志

天然气水合物是一种赋存在低温,高压条件下海底沉积物中的规模巨大的新型能源,研究表明,地球化学是识别海底天然气水合物赋存的一种有效方法。国际上通过分析由大洋钻探采上来的柱状沉积物和孔隙水的地球化学异常,已建立了一套较为成熟的地球化学识别方法。但是,在没有钻井岩心的情况下,如何通过浅表层（＜20m）沉积物和孔隙水及底层海水的地球化学分析来识别海底可能存在的天然气水合物,是国际国内天然气水合物勘查中面临的一道难题,通过对国际上已有数据和资料的全面总结,尝试提出了一系列在海底浅层条件下识别天然气水合物赋存的地球异常标志,包括底层海水的烃类气体及其同位素组成异常,沉积物有机碳和水的含量异常,沉积物中孔隙水的元素和同位素组成异常,沉积物中气体含量异常及沉积物中自生碳酸盐矿物的化学和同位素组成异常等。这些标志的建立将有助于在我国海域开展天然气水合物的勘查工作。     

静力触探在水合物勘探中的应用

水合物的勘探方法主要有地球物理方法、地球化学方法、微生物方法和地质学方法等,三维地震为主要而且也是最重要的手段。含有游离天然气和天然气水合物的海底沉积物在物理性质上存在明显差异,三维地震利用这些差异性可以确定天然气水合物的分布,但有些沉积物如碳酸盐岩也可以表现出类似的异常。对于精确确定海底沉积物物性及沉积物类型,静力触探具有非常突出的优势。静力触探可以开展土力学测试、土体摄像、定点地质取样、波速测试、热力学测试、磁力观测、电导率测试、放射性同位素测试和化学分析测试等,调查范围非常广泛。用CPT配合其他方法来联合勘探水合物是精确计算水合物分布及储量的非常有前景的方法。     

未来善于天然气水合物循环的研究

在２０世纪６０年代，已有大量证据表明，碳以游离气、溶解气和水合物的形式存在于海洋沉积物中 ,数量巨大。在典型的温度 (洋底温度为摄氏数度 )和约５０巴 (相当水深５００ｍ或更大 )的条件下 ,如有足够的甲烷气或其它形式的气存在 ,就可形成天然气水合物。科学家估算 ,天然气水合物中的碳相当于石油、天然气和煤中的碳之两倍。大洋钻探１４６和１６４航次在俄勒冈和新泽西州大陆边缘发现和回收了水合物、流体和气以及对下部界面环境影响之证据。这样 ,对未来大洋钻探计划提出了挑战 :需要在全球海洋中广泛布置井位 ,以采集水合物样品。这…     

印度西部大陆边缘天然气水合物和游离气的可能模型

我们通过印度西部大陆边缘(WCMI)的多道地震反射资料解释，以建立天然气水合物形成的可能模型。地震剖面上双程走时(TWT)为2950ms的反射界面被解释为甲烷水合物层底界，即似海底反射(BSR)，它出现于海底以下500ms处。相似成因的KSRs在世界范围内广泛存在，不管其下有否游离气，它们通常是含天然气水合物的碎屑沉积物的底界。本文建立了一个天然气水合物/游离气模型，运用不用物性以合成地震记录，并与多道地震反射资料上所观察到的BSR振幅和不同震源一检波器偏移距的波形进行对比。初步结果为研究水合物分布和形成的预测模型提供了重要证据。不同偏移距的振幅恢复也为水合物特性的响应研究提供了依据。     

海底高频地震仪在南海北部天然气水合物探测中的应用

天然气水合物是石油天然气的理想替代能源,是当前能源、环境领域的研究热点。我国2007年神狐海域水合物钻探表明,天然气水合物的空间分布不均,水合物矿体内部物性差异较大。为了研究海域水合物及游离气的矿层结构,准确评估研究区天然气水合物资源量,采用三维地震与海底高频地震(HF-OBS)联合采集技术,获取水合物矿区的多波地震反射数据。充分利用纵横波速度信息,刻画研究区天然气水合物矿体的外形与内部结构,分析含天然气水合物沉积层的沉积环境与沉积物类型关系,进而获得这一海域天然气水合物分布规律的综合地质认识。     

俄勒冈滨外水合物脊大洋钻探建议书

位于水合物脊(前称“第二脊”)上的ODPl46航次站位调查资料揭示了俄勒冈边缘水合物／气体系统中构造活动影响下的地层和BSR反射特征的变化情况。尤其在水合物脊南部，这些模式得到了详细的描述，1996年在该区的抓斗样品表明。在海底附近存在含块状水合物的沉积物。根据我们对ODPl46航次站位调查资料的检验和水合物脊最近几个航次的调查结果，建议在水合物脊上实施三个钻孔，井深400—700米。并辅以生物和地球化学综合采样及一系列的原位测试。在这样一个ODP航次中开展下列课题的研究：1．在两个明显不同的沉积和构造环境中，对气体和水合物形成的物理和化学机制作源区比较：(1)在增生楔较老沉积物中，海底附近发现了块状水合物及其相关的自生碳酸盐矿物，其甲烷可能来源于俯冲沉积物；(2)与增生楔相连、快速充填的陆坡盆地中，沉积物较年轻、成层性好，其地震反射特征强烈地显示了水合物和(或)游离气的存在，但海底附近没有水合物和(或)碳酸盐矿物积聚的迹象，其气源主要来自原地沉积物中。2．采用地球物理遥感技术校准确定水合物及其下伏游离气饱和度。为了更好地了解这些特性，需要编制井间水合物分布图，评价俯冲带环境中天然气水合物的未来经济潜力。3．利用地球化学示踪物、物理性质测量和微结构分析，检测构造因素诱发的水合物不稳定导致的BSR和BSR下伏地震反射特征发生变化是否与地震反射资料推测的一样。4．加深对水合物形成的地球化学效应的认识，以便于利用综合地质资料确定甲烷释放进入大气的原生载体，了解巨大而剧烈的水合物失稳作用在全球变化中所扮演的角色。5．确定水合物和下伏沉积物的孔隙度和剪切强度，以评估水合物、流体活动与斜坡稳定性之间的关系。6．确定沉积物中生物成因甲烷菌和热成因甲烷菌的分布数量，评估它们对水合物形成和分解的贡献，以及与沉积物成岩作用的关系。     

北喀斯喀特边缘IODP 311航次断面的地震结构、天然气水合物含量和滑塌构造

北喀斯喀特活动边缘的增生楔沉积物中含有分布广泛的天然气水合物一直延伸到海底下几百米的深度。为了评估天然气水合物的长期能源潜力和它在全球气候变化及边坡稳定性中的作用，2005年9月IODP311航次建立了一个详细的地质模型来解释水合物的形成与分解以及它与穿过大陆边缘流体流的伴生关系。在考察前，先在大陆坡上进行地震试验以提供支持钻井的地球物理信息。     

南海北部陆坡天然气水合物的沉积物孔隙水地球化学研究进展

孔隙水地球化学异常是天然气水合物勘探的重要工具之一,南海北部陆坡地区拥有良好的天然气水合物成藏潜力,孔隙水地球化学异常在南海的天然气水合物勘探中发挥了重要作用。其中与水合物直接相关的氯离子含量异常被用于识别神狐及东沙海域钻探区的水合物层和计算水合物饱和度。除直接指标外,浅表层沉积物中的硫酸盐含量及其他与早期成岩作用有关的地球化学异常作为间接指标可用于水合物的找矿预测,研究者们通过对硫酸盐还原过程的判别、硫酸盐甲烷接触界面的计算等方面对南海北部陆坡不同海域的沉积物甲烷通量进行了评估,预测出水合物可能的成藏区域。其他如碘含量、氧化还原敏感元素、氯同位素、地球化学模型等新的地球化学指标和计算机手段也被应用于南海北部陆坡区水合物成藏研究并取得了不错的成效。     

海洋天然气水合物的地球物理勘探技术

天然气水合物将成为21世纪的替代能源，地球物理方法是勘探天然气水合物的重要手段。本文比较全面地分析和总结了天然气水合物的各种地球物理识别技术以及地震资料的特殊处理和分析方法，详细地介绍了水平地震剖面、垂直地震剖面、测井以及旁侧声纳剖面上天然气水合物的表现和识别方法。特别地，针对海洋地震资料的特点以及天然气水合物在地震剖面上的识别标志BSR、振幅空白带等特征，文章引入了真振幅处理、子波处理以及多项式拟合等处理方法来提高天然气水合物识别标志在地震剖面上的显示效果。最后，为了全面了解海底天然气水合物的分布 以及微细结构，文章介绍了AVO分析、全波形反演速率分析、叠加速度分析和走时反演等正、反演技术。     

从海洋地震数据估算天然气水合物及游离气的含量

南卡罗莱纳布莱克海台的海洋地震数据和测井表明明显的似每底反射（BSR）是由含天然气水合物的沉积层覆盖在含游离气的沉积上所形成。我们将一个理论的岩石物理模型应用到二维的布莱克海台海洋地震数据上以确定天然气水合物及游离气的饱和状态。高孔隙度海洋沉积作为一个粒状的系统建立模型，在这样的系统中弹性波速度与孔隙度、有效压力、矿物、孔隙充填物的弹性性质地、水、以及孔隙中天然气水合物的饱和度联系在一起。为了将这种模型应用到地震数据上，首先我们使用迭加速度分析得到层，然后通过地质信息估算出孔隙度和饱和度，我们首先假设沉积物中没含天然气水合物或游离气，然后使用岩石物理模型直接从层速度计算孔隙度。这种孔隙度剖面在有天然气水合物及游离气的地方表现出异常（与所期望的典型剖面以及在无天然气水合物或游离气存在的沉积中得出的剖面相比较）。在含天然气水合物的地方孔隙度估算不足而在含游离气存在的沉积度估算过高。从这些异常剖面中，通过与典型孔隙度剖面（不含天然气水合物及游离气）相减计算出孔隙度的剩余值。然后，通过引入天然气水合物或游离气的饱和度，应用岩石物理模型消去这些异常。这样一来就得出了所期望的二维饱和度分布图。我们得出最大的天然气水合饱和度介于孔隙空间的13%到18%（取决于所用模型版本的不同而有所变化）。这些饱和度数值与布莱克海台的测井结果（在地震测线边上）相吻合，测井的结果为12%。游离气的饱和度在1%和2%之间。饱和度的估算对输入的速度值极为敏感，因此精确的速度确定对储量的改正十分关键。     

ODP研究天然气水合物的科学目标

研究天然气水合物的成功计划需要研究沉积岩中影响水合物形成和分解的相关过程。这样 ,ＯＤＰ项目建议书应选定下述内容 :（１）确定沉积物的气被溶解、形成水合物和进入游离气等相态。（２）识别和定量分析从天然气水合物稳定的温压状态中天然气进入和逸出之散射与对流过程。（３）确定在沉积物中什么地方可发育天然气水合物。（４）确定水合物的存在对沉积物成岩作用的影响。（５）查清为什么由于水合物的存在而改变了沉积物的物理性质。（６）提高和调整估算天然气水合物储量的间接检测技术。（７）确定是否甲烷气能有效地从地质储层中转…     

巨型天然气水合物储层原始甲烷数量的直接测量

在高压和低温的稳定条件下 ,某些气体可以与水结合在一起形成固体———天然气水合物。在许多有甲烷供给的海洋沉积物中存在形成水合物的条件。大陆边缘的地震反射剖面表明在海底上部几百米的沉积物中通常存在天然气水合物 ,其下伏更深的地带则含游离气。若大量甲烷储集在这些储集层中 ,溢出的天然气可能在气候变化期间扮演重要角色。事实上海洋沉积物中的天然气水合物储层可能是地球上最大的化石燃料储集层。在此 ,我们报告了作为气水合物和游离气储集在大西洋西部布莱克海脊沉积层系内的原地甲烷丰度的直接测量。我们的结果表明作为固体气…     

海洋沉积物的磁化率——天然气水合物的新指标

天然气水合物是21世纪最具开发潜力的新型能源。它在低温、高压条件下稳定存在,主要分布于大陆边缘、深水盆地及冻土带,在环境和灾害等方面都具有重要影响。目前,人们已发展了地质、地球物理、地球化学等多种天然气水合物的识别方法和指标,但不同的方法或指标具有各自的局限性和适用范围,同时天然气水合物是否存在也需要多种识别技术的集成...     

秘鲁近海气体水合物带底界的地震反射特征分析

位于秘鲁近海的ODP第688站位的地震资料显示出：该区存留有似海底反射层（简称BSR）,其深度与气体水合物稳定的深度相当。虽然在太平洋和大西洋的科学钻探岩芯中已经发现了气体水合物,但通常在有BSR显示地区避免钻探,这是因为钻探容易引起含水合物的沉积物民封闭的游离气的释放,造成危险。利用反褶积和真振幅恢复技术,可对地震资料重新处理,达到对BSR定量分析。从而地震资料提取声波参数,从第688站位的钻孔测量物性资料,利用前述两项资料可合成地震记录,并同实际地震资料进行比较,来估算游离气带的厚度。结果显示出：BSR沿侧向呈不连续分布,在BSR表现为强振幅的地带,其下游离气带厚5．5－17m;在BSR呈弱振幅之处,游离气带厚度不足5．5m,甚至完全缺失。     

海底天然气水合物的地震资料处理与分析

介绍了利用多道反射地震资料，采用反射振幅随炮检距变化AVO（Ampltude versus Offset)技术和其他地震正、反演方法，通过研究地震剖面上的拟海底反射层（BSR）分布、地震弹性参数特征，来探讨BSR上、下方含天然气水合物沉积层和含游离气沉积层的内部结构和某些主要物理性质，如沉积物的空隙率、天然气水合物的饱和度等，由此来评估海底天然气水合物的资源前景并研究其成矿机制。     

天然气水合物的地球物理识别标志

地球物理标志是天然气水合物识别标志的重要组成部分,包括测井识别标志和地震识别标志两个方面。系统地总结了含天然气水合物沉积层在电阻、电位、井径、声波、密度、中子和成像测井等方面的测井异常,常规剖面和属性剖面上的地震响应异常,以及东海海域的地球物理异常特征,旨在为我国天然气水合物地球物理识别技术的研究提供基础材料。     

利用地震反射法评价海底天然气水合物资源

海底天然气水合物是２１世纪的重要新能源,本文介绍了利用地震反射法来识别海底天然气水合物的存在和分布特征,并春资源量进行评价的方法。根据地震剖面上的拟海底反射层（ＢＳＲ）识别水合物的存在,并结合地震弹必参数和利用沉积物的孔隙率等等征,来评估海底天然气水合物的资源前景。     

东海天然气水合物的区域地质特征及可能的远景区

从水深、沉积物厚度、沉积速率、有机质含量、地形和地貌来看，冲绳海槽盆地具有天然气水合物形成的区域地质条件，水合物出现的水深在500m以上，冲绳海槽南段水合物潜力最大。与智利三联点相类比，该区水合物可能主要分布在陆坡中部浅地层中。从冲绳海槽盆地的海底温度、海底热流和折射地震层速度资料的分析来看，该区具有水合物稳定存在的温压条件，其中南段和北段的稳定带厚度比中段更大一些，从已解释的穿越冲绳海槽盆地的地震剖面来看，有BSR迹象的剖面段约有300km，主要分布在中段的南部，从底水甲烷和卫星热红外异常分析来看，冲绳海槽盆地南段海域因存在经常性的卫星热红外增温异常和高值底水甲烷异常，因而水合物成藏的条件可能最好。     

天然气水合物的地球化学识别标志及探测技术

介绍了天然气水合物地球化学识别标志及相关的分析测试技术,包括海底沉积物空隙水中阴离子和同位素地球化学异常、标型矿物、海底底层水中CH4异常等。应用地球化学、地球物理、地质方法对天然气水合物进行综合研究,可提高天然气水合物勘探的精确度。     

用地球化学方法勘查中国南海的天然气水合物

天然气水合物是一种未来新型能源,赋存于低温高压环境下的海洋沉积物中,但也可形成于大陆永久冻土带中。天然气水合物资源量巨大,具有经济和环境上的研究意义。近年来,国际上己对天然气水合物的产况、分布和形成机理开展了大量研究,但国内这方面的工作还刚刚开展。对中国南海的调查表明该区存在天然气水合物赋存的有利地质条件、温压条件和富含有机质的沉积条件。在南海的许多海区还发现了指示天然气水合物存在的地震标志(BSR)。介绍了在南海天然气水合物勘查中的地球化学异常标志。这些地球化学异常的产生可能与天然气水合物的形成或分解过程有关。研究内容包括沉积物中气体含量(主要为甲烷和乙烷),甲烷的碳同位素,孔隙水中阴离子(Cl^-、SO4^2-等)、阳离子(Ca^2 、Mg^2 、Ba^2 、Sr^2 ,B^3 和NH4^ 等)浓度和δ^18,δD,δ^11B,及^87Sr／^86Sr等同位素组成,此外还对海底沉积物的热释光特征和紫外、可见、近红外反射光谱特征开展了探索性研究。通过进一步加强理论和实验研究,结合地球物理和地球化学资料,在不远的将来将会在南海发现和圈定天然气水合物矿藏。