浅层地震在永冻区探测冻土层厚度的试验研究

作为陆域永冻土区天然气水合物矿藏的盖层,天然气水合物的分布与冻土层密切相关。利用地震方法探测冻土层是该方法寻找天然气水合物的新尝试。青藏高原永冻土区冻土厚度相对较薄,为有效地探测冻土层,需采用小道间距、小炮间距、小偏移距和高覆盖次数的反射地震方法技术。由于松散沉积地层冻结前后的速度差别较大,利用地震速度谱和冻土底界反射波能够可靠地探测冻土层的厚度。对于孔隙度较低的硬岩沉积地层,虽冻结前后的地层速度差别相对较小,但冻结层底界面上下地层的波阻抗差异也会因冻结层的存在使正常反射波组在冻结层底界处出现不连续和扰动,依据地震速度谱和倾斜地层反射波组的扰动不连续可解释冻土层厚度。     

东北漠河盆地北部冻土分布特征

漠河盆地具有良好的天然气水合物成藏前景,了解盆地内冻土发育状况对评价水合物资源潜力和有利区优选十分重要。在东北漠河地区开展音频大地电磁测深(AMT)的剖面测量工作,目的之一是查明工区内冻土层埋深厚度以及空间分布。本文通过对东北漠河盆地北部冻土层电性特征的分析,依据冻土层的高阻特性进行了厚度识别和划分,勘探结果显示,漠河盆地北部冻土呈岛状分布,冻土分布特点为北厚南薄,西部薄,中东部厚,最大厚度为120 m,平均厚度40~80 m,反映了该区具有形成天然气水合物良好的冻土条件。     

祁连山冻土区天然气水合物地质控制因素分析

对祁连山冻土区天然气水合物勘探区DK-2至DK-6钻孔地层、岩心粒度、断层破碎带以及冻土层属性进行了综合分析。结果表明,研究区水合物储存首要控制因素是可为深部气源提供流体通道的区域主断层,其他小断层和破碎带可为水合物提供部分流体来源及储存空间,气体来源以深部热解气为主;不同沉积环境地层中水合物赋存层段的粒级组分含量不同,局部粗碎屑沉积亦可为天然气水合物提供有利储存空间;而水合物的储存不仅受冻土层厚度控制,还可能与冻土层岩性有很大关系,有利的"盖层"(低孔隙度、低渗透率)可能更利于水合物的赋存。此外,江仓组地层也可能对天然气水合物有一定的岩相控制作用。     

祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征

2008~2009年实施的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”,已完成DK-1、DK-2、DK-3和DK-4孔的钻探任务。施工期间多次钻获天然气水合物实物样品,证实祁连山冻土区存在天然气水合物。祁连山冻土区天然气水合物主要以裂隙型和孔隙型2种状态产出。基于天然气水合物存在的10个方面的特征,认为天然气水合物赋存层位主要为中侏罗统江仓组,产于冻土层之下,主要储集于133.0~396.0m区间,储集层岩性多以粉砂岩、油页岩、泥岩和细砂岩为主,含少量中砂岩。钻孔中天然气水合物纵向分布不具有连续性,钻孔间横向分布规律不明显。岩石质量指标(RQD)统计结果显示,RQD低值区与天然气水合物储集层段具有较好的一致性,表明裂缝系统对于该区天然气水合物的分布具有重要的控制作用。     

羌塘盆地戈木错地区天然气水合物地震探测

戈木错测区位于羌塘盆地中央隆起带北缘,在该区开展的天然气水合物区域地质调查成果表明该区具有较好生成天然气水合物的外部气源条件,输导构造条件、冻土条件、藏保条件,并圈定了天然气水合物有利区块。为研究适合于探测冻土区天然气水合物的地震方法技术和更好地勘探有利于天然气水合物分布区,在该区开展了浅层和中深层反射地震对比试验及勘查工作。试验结果表明:除浅层地震方法获得的地震剖面的分辨率较高和探测深度较浅外,在浅层和中深层反射地震剖面上反映的地质构造和地层分布特征类似。根据地震探测结果制作了测区地质构造图,依据测区地质资料和其他物化探资料,参考木里地区已知天然气水合物储层反射波的属性预测了测区天然气水合物有利分布区,并提出了验证孔位建议。     

青海省天峻县木里地区天然气水合物地震响应特征

天然气水合物是一种新型的潜在能源,广泛分布于大陆边缘海底沉积物和陆上永久冻土带中。2008年,在祁连山冻土区首次钻获天然气水合物实物样品。2010年,在木里地区开展了反射地震方法探测天然气水合物的试验研究,通过综合分析解释反射地震资料和地质资料,初步认为含天然气水合物介质形成的反射波在地震剖面上具有低速、弱振幅、高频的特征。在成藏机制上,天然气水合物的分布与深部断裂破碎带有关,天然气沿深部断裂构造向上运移,并受冻土层的封闭而富集,在合适的温压条件下形成天然气水合物矿藏。     

羌塘盆地雀莫错地区天然气水合物成藏条件分析

基于天然气水合物钻探试验井QK-8井的调查成果,以雀莫错地区发现的高烃类气体显示为线索,从影响高山冻土区天然气水合物成藏的关键地质因素出发,系统分析了影响天然气水合物成藏的冻土厚度、烃源岩特征、储集空间、疏导系统、矿物特征及盖层条件等地质因素,明确了该区天然气水合物成藏潜力。结果显示: 雀莫错地区冻土厚度较大(约100 m); 上三叠统主力烃源岩整体表现为有机质丰度高,为Ⅱ₂型干酪根,成熟度较高(R_o为1.3%~1.5%); 储集空间以缝洞型储层为主,裂隙、孔隙型次之; 具备有效的运移通道和良好的区域盖层,同时多层段发育方解石和黄铁矿等天然气水合物伴生矿物。综合分析认为,雀莫错地区具有一定的天然气水合物成藏潜力,是下一步天然气水合物含油气系统综合能源资源调查的主要方向。     

祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征

2008年11月5日, 由中国地质科学院矿产资源研究所、勘探技术研究所和青海煤炭地质局105勘探队施工的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”DK-1孔取得重大突破, 成功钻获天然气水合物实物样品。这是我国冻土区首次钻获并检测出的天然气水合物实物样品, 也是世界上第一次在中低纬度高原冻土区发现的天然气水合物, 具有重要的科学、经济和环境意义。目前钻获的天然气水合物均产于冻土层之下, 产出深度133~396 m, 其层位属于中侏罗统江仓组。水合物以薄层状、片状、团块状赋存于粉砂岩、泥岩、油页岩的裂隙中, 或以浸染状赋存于细粉砂岩的孔隙中。祁连山冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层 薄、气体组分复杂、以煤层气为主等特征, 应是一种新类型水合物。     

青海木里地区天然气水合物反射地震试验研究

天然气水合物是一种新型潜在能源,广泛分布于大陆边缘海底沉积物和陆上永久冻土带中。2008年,在我国祁连山冻土区首次钻获天然气水合物实物样品。2010年,作者在木里地区开展了反射地震方法探测天然气水合物的试验研究,通过综合分析解释反射地震和测井及地质资料,初步认为含天然气水合物介质形成的反射波在地震剖面上具有低速、弱振幅、高频的特征。在成藏机制上,天然气水合物的分布与深部断裂破碎带有关,天然气沿深部断裂构造向上运移,并受冻土层的封闭而富集,在合适的温压条件下形成天然气水合物矿藏。     

青海南部冻土区天然气水合物成藏控制因素

基于开心岭和乌丽地区天然气水合物钻探试验井相关资料,在天然气水合物含油气系统理论的指导下,对青海南部冻土区天然气水合物的形成要素进行了分析。研究表明:青海南部冻土区具备较好的形成水合物的温度压力条件,冻土平均厚度达84m,连续稳定发育的冻土层可作为水合物天然的盖层;冻土层下平均地温梯度2.03℃/100m,甲烷水合物稳定带计算值为240~450m;那益雄组煤系烃源岩广泛发育、厚度大、TOC含量高且处于高-过成熟阶段,可以作为良好的烃源岩;区内褶皱、断层、裂隙发育,相互连通后不仅可以为流体提供高效的运移通道,还能为水合物提供良好的储集空间。钻探实践表明:研究区具有良好的天然气水合物勘探前景,天然气的来源及气体的运移-聚集是其成藏的关键控制因素,并形成以裂缝型天然气水合物为主的水合物矿藏。此外,青藏高原冻土层的发育深刻影响了天然气水合物的形成和保存,其与水合物含油气系统各要素在空间上的配置,共同控制了水合物的形成和分布。     

木里地区永久冻土层的形成及对天然气水合物的成藏影响

以青海木里天然气水合物成藏地区为研究对象,总结分析了现有木里地区永久冻土和天然气水合物的特点;基于青藏高原第四纪的气候调查相关证据和现有地质勘探资料,利用FLAC3D模拟计算永久冻土的形成过程,计算结果表明,现有的永久冻土可能形成于晚全新世新冰期(4000～3000至1000 a BP),约经历170 a的降温后形成稳...     

Growth behavior and resource potential evaluation of gas hydrate in core fractures in Qilian Mountain permafrost area,Qinghai-Tibet Plateau

The Qilian Mountain permafrost area located in the northern of Qinghai-Tibet Plateau is a favorable place for natural gas hydrate formation and enrichment, due to its well-developed fractures and abundant gas sources. Understanding the formation and distribution of multi-component gas hydrates in fractures is crucial in accurately evaluating the hydrate reservoir resources in this area. The hydrate formation experiments were carried out using the core samples drilled from hydrate-bearing sediments in Qilian Mountain permafrost area and the multi-component gas with similar composition to natural gas hydrates in Qilian Mountain permafrost area. The formation and distribution characteristics of multi-component gas hydrates in core samples were observed in situ by X-ray Computed Tomography (X-CT) under high pressure and low temperature conditions. Results show that hydrates are mainly formed and distributed in the fractures with good connectivity. The ratios of volume of hydrates formed in fractures to the volume of fractures are about 96.8% and 60.67% in two different core samples. This indicates that the fracture surface may act as a favorable reaction site for hydrate formation in core samples. Based on the field geological data and the experimental results, it is preliminarily estimated that the inventory of methane stored in the fractured gas hydrate in Qilian Mountain permafrost area is about 8.67×10¹³ m³, with a resource abundance of 8.67×10⁸ m³/km². This study demonstrates the great resource potential of fractured gas hydrate and also provides a new way to further understand the prospect of natural gas hydrate and other oil and gas resources in Qilian Mountain permafrost area.©2023 China Geology Editorial Office.     

青海木里三露天井田构造特征及其与天然气水合物分布关系

通过对青海木里冻土区三露天井田三维地震资料进行处理,在岩石物理分析和地震响应特征分析模拟的基础上,获得了研究区深部构造和地震特殊处理如AVO 特征分析等结果。结果显示,该区天然气水合物的分布与构造关系极为密切,研究区的天然气水合物分布主要受构造控制。在构造发育区,断裂和裂隙发育,其内的天然气水合物分布特征明 显,这一结果与实际钻探结果亦相吻合。     

中国陆域天然气水合物调查研究主要进展

我国是世界上既有海域水合物也有陆域水合物的少数几个国家之一。中国地质调查局高度重视陆域水合物调查研究,2016年正式设立“陆域天然气水合物资源勘查与试采工程”,通过对我国重点冻土区开展地质、地球物理和钻探调查,研发有效的陆域水合物调查、钻探和资源评价技术,初步摸清资源家底,评价资源潜力。自2002年开始探索性调查以来,已在青海省发现木里天然气水合物产地1处、昆仑山垭口盆地和乌丽地区疑似产地2处及系列找矿线索,评价出南祁连盆地、羌塘盆地及漠河盆地三大成矿远景区、12个成矿区带,资源潜力巨大; 在祁连山木里地区成功实施单直井和水平对接井试采,并取得了陆域天然气水合物成矿理论、勘采技术、环境调查和平台建设系列成果。以上成果有力推进了我国天然气水合物资源勘查试采进程,支撑国务院将天然气水合物设为第173个新矿种,初步形成“海陆并举、资环并重”的良好局面。     

热释光：一种冻土区天然气水合物地球化学勘查新技术

开发不受沼泽微生物影响的地球化学勘查技术是提高中纬度冻土区天然气水合物探井预测成功率的重要课题之一。选择在祁连山聚乎更天然气水合物已知区进行土壤热释光勘查技术实验。实验区为高寒沼泽景观,面积150 km2,采样密度2点/km2,采样深度60 cm,采集土壤样品300件,应用热释光测量仪对土壤样品进行了热释光分析。实验结果表明,天然气水合物矿藏上方出现天然热释光高值异常,与烃类异常浓度范围一致,为顶部异常模式。结合地质和地球化学勘查成果对异常进行了综合解释,认为祁连山聚乎更地区天然气热释光异常与天然气水合物矿藏关系密切,源于深部水合物矿藏。研究对天然气水合物的进一步调查具有重要的参考价值。     

Petrophysical Properties of Natural Gas Hydrates-Bearing Sands and Their Sedimentology in the Nankai Trough

Abstract. The Nankai Trough parallels the Japanese Island, where extensive BSRs have been interpreted from seismic reflection records. High resolution seismic surveys and drilling site-survey wells conducted by the MTI in 1997, 2001 and 2002 have revealed subsurface gas hydrate at a depth of about 290 mbsf (1235 mbsl) in the easternmost part of Nankai Trough. The MITI Nankai Trough wells were drilled in late 1999 and early 2000 to provide physical evidence for the existence of gas hydrate. During field operations, continuous LWD and wire-line well log data were obtained and numerous gas hydrate-bearing cores were recovered. Subsequence sedimentologic and geochemical analyses performed on the cores revealed important geologic controls on the formation and preservation of natural gas hydrate. This knowledge is crucial to predicting the location of other hydrate deposits and their eventual energy resource. Pore-space gas hydrates reside in sandy sediments from 205 to 268 mbsf mostly filling intergranular porosity. Pore waters chloride anomalies, core temperature depression and core observations on visible gas hydrates confirm the presence of pore-space hydrates within moderate to thick sand layers. Gas hydrate-bearing sandy strata typically were 10 cm to a meter thick. Gas hydrate saturations are typically between 60 and 90 % throughout most of the hydrate-dominant sand layers, which are estimated by well log analyses as well as pore water chloride anomalies.
It is necessary for evaluating subfurface fluid dlow behavious to know both porosity and permeability of gas hydrate-bearing sand to evaluate subsurface fluid flow behaviors. Sediment porosities and pore-size distributions were obtained by mercury porosimetry, which indicate that porosities of gas hydrate-bearing sandy strata are approximately 40 %. According to grain size distribution curves, gas hydrate is dominant in fine- to very fine-grained sandy strata.     

青海木里三露天地区天然气水合物资源量初步评价

在前人工作基础上,重点以青海煤炭地质一0五勘探队在青海木里三露天实施的系列天然气水合物钻井资料为基础,根据已发现天然气水合物产出层位、岩性、深度、气体异常、厚度变化、主控断层等信息,同时通过对地质异常、三维地震、测井化探、微生物多种方法技术的成果对比和分析,在平面上确定出研究区天然气水合物分布区块,进一 步运用体积法估算了青海木里聚乎更煤矿区三露天地区天然气水合物资源量,并对其经济可采性进行了初步评价。结果显示,三露天地区天然气水合物烃类气体控制的地质储量和推测的地质 储量分别为213.85万m³和452.60万m³;结合对三露天调查区天然气水合物的地质认识、资源量、开采技术条件等因素的综合分析,认为调查区天然气水合物赋存情况复杂、资源量偏低、开 采技术不成熟,目前暂不具备经济开采价值。     

青藏高原天然气水合物的形成与多年冻土的关系

天然气水合物是一种新型清洁能源,赋存在多年冻土区和海洋沉积物等低温高压环境中.青藏高原多年冻土面积占高原总面积的一半以上,是可能的天然气水合物赋存区.根据青藏高原多年冻土条件和天然气水合物形成的热力学条件,讨论了多年冻土地温梯度、冻土厚度与天然气水合物形成的热力学条件之间的关系和青藏高原存在天然气水合物的可能性.结果表明,青藏高原多年冻土区基本具备形成天然气水合物的热力学条件,最适宜的热力学条件是多年冻土地温梯度接近或略大于多年冻土底板附近融土的地温梯度,且融土地温梯度越小,越容易形成天然气水合物.估算得到天然气水合物最浅的顶界埋深为74 m左右,最深的底界埋深达上千米.