羌塘盆地天然气水合物钻探试验井取样技术与施工实践

羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程位于羌塘盆地西北部,海拔4998～5100 m。羌塘盆地是青藏高原年平均地温最低、冻土层相对较厚的地区,所处的水文地质及工程地质环境极其复杂,多年冻土层经反复冻胀融沉,地层破碎。另外,该处地层节理、裂隙、小断层和地下水极其发育,施工条件十分恶劣和困难。从取心钻具结构改进、钻头设计、冲洗液配方以及钻孔结构等方面总结了近年在羌塘盆地实施天然气水合物钻探试验井工程的实践和经验,为未来高海拔地区天然气水合物及其他矿产资源勘探提供参考。     

青藏高原多年冻土区天然气水合物形成潜力及远景

在详细论述天然气水合物研究历史和研究现状的基础上，重点讨论了东土区天然气水合物赋存状态，气体来源、地质环境，总结出冻土区天然气水合物形成模式。根据青藏高原现有资料分析，认为藏北高原羌塘盆地地质条件最好，是寻找多年冻土区天然气水合物矿藏的有利地区，预测该区天然气水合物矿藏可能有两种类型：一是煤成气型，二是油气型，煤成气型天然气水合物以二叠系乌丽群和上三叠统巴贡组聚煤中心为远景目标区，油气型天然气水合物以双潮－比洛错和玛尔果茶卡地区为最佳远景目标，并指出目前进行青藏高原天然气水合物研究宜首先开展工作的地区和研究方法。     

青藏高原天然气水合物潜在分布区预测

青藏高原冻土面积约150×104km2,是中国最大的冻土区,具备较好的天然气水合物找矿前景。运用热力学预测方法,根据青藏高原的年平均地表地温、冻土层厚度、冻土层内地温梯度（2.22℃/100m）、冻土层下地温梯度（4.18℃/100m）等参数,分纯甲烷组分、纯二氧化碳组分和各种实测气体组分,分别计算出天然气水合物的稳定带及其厚度,并编制出相应的分布预测图。结果显示,青藏高原大部分冻土区基本具备天然气水合物的形成条件,即使最难形成的纯甲烷水合物也能在部分冻土区内形成。若单纯从温压条件考虑,成矿条件最有利的地区是喀喇昆仑地区,其次为西昆仑地区,再次为羌塘盆地,最后才是祁连山等地区。综合考虑气源条件、运移条件、储层条件等,羌塘盆地是青藏高原天然气水合物形成条件和找矿前景最好的地区,其次是祁连山地区、风火山—乌丽地区,再次是昆仑山垭口盆地、唐古拉山—土门地区、喀喇昆仑地区、西昆仑—可可西里盆地等。     

羌塘盆地构造改造强度划分与油气远景区分析

位于青藏高原腹地的羌塘盆地是经历了多期构造改造的改造型盆地。通过对盆地地层暴露程度、变质作用．火山-岩浆活动和构造变形强度综合研究，将羌塘盆地划分为弱构造改造区、中等强改造区和强改造区3种改造类型。在此基础上，结合生、储、盖层特征、保存条件、构造条件和地表油气显示，采用多重信息叠合法将羌塘盆地划分为油气有利区、较有利区、较差区和不利区，其中吐坡错-确旦错-半岛湖地区、白滩湖-波涛湖地区、比洛错东-土门地区和长梁山-黑尖山地区为盆地油气有利远景区。     

羌塘盆地泉水化学特征及其意义

水文地球化学在石油、天然气找矿方面应用十分广泛,而且取得了较好的效果.天然气水合物与常规油气有相似的物源和地表化探异常形成机制,因此我们在对青藏高原羌塘盆地的天然气水合物相关的异常进行调查研究时,对取自羌塘盆地的19个泉水样品进行了化学组分、氢氧同位素、水溶甲烷和碳同位素进行了测试分析.结果表明,按照苏林的分类原则羌塘...     

羌塘盆地冻土结构特征及其对天然气水合物成藏的影响

羌塘盆地是青藏高原最大的含油气盆地,多年冻土广泛分布,具备良好的天然气水合物形成条件和找矿前景。基于羌塘盆地天然气水合物钻探试验井资料,从影响天然气水合物成藏角度提出了羌塘盆地3种主要的冻土结构类型,其中由冻融层、含冰沉积物冻土层、含冰基岩冻土层、非含冰基岩冻土层所组成的冻土结构最为常见。研究表明,冻土层结构对天然气水合物温压条件具有一定影响,当非含冰基岩冻土层存在时,其下伏的非冻土层的孔隙流体压力与上部冻土层的微孔和微裂隙特征紧密相关,有利于浅层烃类气体的封存和水合物的成藏。含冰冻土层冰地球化学特征指示冻土层形成的过程是大气降雪融化成水后未经蒸发作用直接渗入地下,受气候变冷影响,地层由浅往深逐渐冻结形成。同时,矿化度和阴、阳离子浓度的高低在一定程度上反映了不同深度沉积物的物化性质。含冰冻土层对于浅层烃类气体封盖作用的定量评价显示,随着含冰饱和度的增加,甲烷气体渗透率降低,当含冰饱和度达到80%时,冻土层能完全有效地限制甲烷气体运移。由于在气候变暖因素的驱动下,冻土层不仅能通过温压条件来控制天然气水合物矿藏存在的空间范围,而且还限制着来自部分水合物分解所产生的烃类气体向浅部运移。因而推测,在青藏高原冻土区可能存在一个由断裂体系相关联的深部烃类储层、中部天然气水合物储层和浅部天然气藏组成的油气系统。     

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。     

青藏高原天然气水合物资源预测

青藏高原分布着中国规模最大的多年冻土带,发育有良好的中、新生代海相地层及海相、陆相盆地,为高原天然气水合物矿藏的形成创造了有利条件。本文根据陆上天然气水合物的形成条件,从多方面讨论了水合物形成的可能性及其矿藏有利的分布位置,认为青藏高原完全有条件形成天然气水合物矿藏,最有利的分布区是藏北地区含油气盆地储集层的露头区。对水合物矿藏的研究不但具有资源意义,而且还有潜在的环境意义。     

羌塘盆地双湖地区曲色组冷泉碳酸盐岩及其地质意义

羌塘盆地南部双湖地区曲色组地层发育大量碳酸盐岩结核,这些结核多呈丘状、椭球状、透镜状、似层状、脉状、树枝状产出。其物质组分主要为泥微晶碳酸盐矿物,少量粘土矿物、石英及草莓状、半自形黄铁矿等。草莓状黄铁矿平均粒径在5.0μm左右,内部可见葵花状构造。发育凝块状、气孔状和渗漏孔等特殊构造。产双壳类、菊石类、蠕虫状或树枝状生物及超微生物化石,生物密度极高。碳同位素明显负偏,硫同位素则明显正偏,其特征与现代海底天然气水合物的渗漏、释放所形成的冷泉碳酸盐岩机理一致,因而推测为古代海底天然气渗漏喷发形成。大量海底天然气泉口的存在,可能表明羌塘盆地双湖地区早侏罗世大洋缺氧事件与海底天然气水合物喷发存在极大关联。     

羌塘盆地沉积物热释光特征及潜在意义

热释光测量在探测陆地或海洋油气方面已显示出良好的应用效果,天然气水合物与常规油气在物源及运移机制上非常相似,可将热释光方法借鉴到天然气水合物的调查研究中。羌塘盆地147件沉积物样品的热释光测定结果表明,该区沉积物热释光具有近似对数正态分布的特征。结合前人研究结果及调查分析认为,该区热释光异常与深部油气或天然气水合物的对应模型为:矿藏上方出现热释光高值异常。研究区热释光高值异常出现2处集中分布区域,大致指示深部油气或天然气水合物藏的位置。研究结果对羌塘盆地油气或水合物的进一步调查研究有重要的参考价值。     

青藏高原多年冻土区天然气水合物的研究前景和建议

天然气将是２１世纪的主要能源品种,作为非常规天然气水合物被誉为２１世纪的新能源。它的研究受到世界上许多国家的高度重视。青藏高原羌塘多年冻土区具备形成重烃类天然气水合物的温度和压力条件,同时可以存在由“自保护效应”引起民的轻烃类天然怕事物。开展青藏高原多年冻土区天然气水合物研究,对我国宏观能源战略决策、开拓新学科 领域和保持人类社会可持续发展的均有重要理论意义和广阔的应用前景。从目前人才结构、资料积     

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。     

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.     

漠河盆地多年冻土区天然气水合物地球化学调查及远景评价

漠河盆地是我国冻土发育的主要地区之一,发育良好的天然气水合物成藏系统,具有天然气水合物形成的良好条件。为了圈定天然气水合物远景区,识别油气聚集体,判别天然气水合物成因,在漠河盆地冻土较发育地区开展了1∶5万天然气水合物地球化学资源调查。结果表明：(1)在森林沼泽景观区,顶空气和荧光光谱指标是天然气水合物勘查的主要指标,借鉴青海木里冻土区天然气水合物地球化学勘查成功的经验,结合AMT、地质等资料分析,元宝山凹陷是天然气水合物较为有利的远景区;(2)岩心样品甲烷碳同位素分析显示,烃类气体分异明显,浅层烃类气体基本为生物气,深部烃类气源主要为混合成因气,个别解吸气为微生物气和热解气;(3)试验性应用了分形-GIS技术,可以细致可靠地进行异常区范围划定,消除干扰因素,有效地圈定水合物远景区。     

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。     

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.     

中国天然气水合物

天然气水合物是一种规模巨大的新型潜在能源,因其具有分布广、规模大、埋藏浅、能效高、污染低等优点,是后石油时代的最佳接替能源之一。世界各国特别是各能源短缺国家非常重视天然气水合物的调查研究工作,其研发重点已从资源勘查逐渐向开发利用方面转移。中国正在进行第三个阶段天然气水合物工作,已在海陆发现3处天然气水合物产地,并在祁连山成功实施天然气水合物试开采,计划在2017年实施海底天然气水合物试开采。随着勘查试开采技术的不断进步和国家一系列扶持性政策的实施,中国将与世界先进国家同步实现天然气水合物的商业性开发,并最终实现产业化。     

青藏高原北羌塘盆地胜利河上侏罗统海相油页岩的发现

随着研究程度的深入,藏北羌塘盆地的油气勘探潜力越来越受到国家的重视。但是由于自然地理条件的制约,羌塘盆地内还有许多有待于发现的问题。2006年在胜利河西、玛尔果茶卡东南上侏罗统索瓦组中发现一套优质的油页岩,该套油页岩有2层,稳定延伸大于2.5km。该套油页岩的发现,不仅为分析北羌塘盆地晚侏罗世盆地演化和古地理格局具有重要意义,而且丰富了羌塘盆地侏罗纪烃源岩的类型,对进一步评价羌塘盆地的油气资源潜力具有重要意义。