含水合物沉积物孔隙结构特征与微观渗流模拟研究

含水合物沉积物孔隙结构特征分析和微观渗流模拟是水合物研究的基础性、关键性工作,对深入理解沉积物中水合物的分解机理、储层渗流机理和开采机理有十分重要的意义。总结了国内外含水合物沉积物的微观孔隙探测方法,对比分析了多种微观探测技术应用在水合物研究中的技术特点;重点分析了计算机断层扫描(CT)、扫描电子显微镜(SEM)和核磁共振成像(MRI)技术在含水合物沉积物孔隙结构研究中的应用现状;简述了利用微观数值模拟方法进行含水合物沉积物渗流分析的研究进展;在此基础上,展望了含水合物沉积物孔隙特征分析和微观渗流模拟研究的未来方向和挑战。     

X射线粉晶衍射-拉曼光谱法研究含甲烷双组分水合物结构及谱学特征

天然气水合物的晶体结构主要取决于客体分子种类与组成,目前单组分水合物的结构和谱学特征较为明确,但多组分水合物相关研究较少。为解决多组分水合物的结构识别问题,探讨其谱学特征,本文实验合成了甲烷-丙烷(CH₄-C₃H₈)和甲烷-四氢呋喃(CH₄-THF)两种含CH₄双组分水合物以及CH₄、C₃H₈和THF等三种单组分水合物,并采用低温X射线粉晶衍射(PXRD)和显微激光拉曼光谱进行了表征。结果表明:CH₄-C₃H₈和CH₄-THF双组分水合物的晶格常数a分别为17.2312×10^-10 m和17.2241×10^-10 m,为典型的Ⅱ型结构水合物,与相应C₃H₈和THF单组分水合物结构相同。在CH₄-C₃H₈水合物中,CH₄在大、小笼中均有分布,呈现两个特征拉曼峰(2900cm^-1和2911cm^-1);C₃H₈仅分布在大笼,与单组分水合物相比,其C—H伸缩振动峰峰位几无变化,而C—C伸缩振动峰(873cm^-1)向低频迁移约3cm^-1。在CH₄-THF水合物中,大笼被THF占据,CH₄仅填充在小笼中(2910cm^-1);双组分水合物中,THF分子C—C和C—H伸缩振动峰峰位均与单组分水合物基本一致。分析认为,含CH₄双组分水合物的结构类型与其相应的大分子水合物一致,大分子对双组分水合物的晶体结构特征具有决定作用。同时,大分子影响了CH₄分子在笼型结构中的分布,致使双组分水合物的拉曼光谱特征存在显著差异。研究结论对基于谱学特征识别多组分水合物微观结构具有重要的指导意义。     

祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究

祁连山冻土区天然气水合物气体组成复杂,储层裂隙发育,研究其形成过程对准确理解该区域天然气水合物的形成机制具有重要意义.基于祁连山冻土区水合物的气体组成配置了多组分气体,并对其在纯水、水合物矿区水及冻土岩芯介质体系中的水合过程进行了实验观测,获得了不同条件下多组分气体水合物的诱导时间及聚集形态特征,探讨了不同反应介质(水...     

气体水合物基础特性研究进展

气体水合物的结构类型、热力学与动力学、界面现象与表面形貌特征等基础特性是水合物研究的重要基础,也是水合物学科发展的基石。此外,水合物在沉积物中的微观赋存形态及其对渗流的影响也是水合物的基础特性之一,是水合物储层研究的热点。笔者主要基于近3年来的文献资料,对气体水合物的结构类型、热力学与动力学、界面现象、微观赋存形态及其对渗流的影响这4个方面的研究进行了梳理与归纳,追踪学科研究前沿,较为全面地阐述了国内外气体水合物相关研究的最新进展,也提出了气体水合物基础特性研究下一步的方向与趋势,以期为多尺度、多维度研究气体水合物的基础理论与科学问题提供借鉴。     

铀的地球化学性质与成矿——以华南铀成矿省为例

铀是强不相容元素,随着岩浆演化而不断富集,在岩浆演化末期受结构氧增加影响进入独居石、磷钇矿等副矿物中。岩浆演化通常无法直接形成达到工业品位的铀矿床。铀是对氧逸度敏感的变价元素。在表生风化过程中岩体(层)中的铀被氧化为UO_2~(2+)而极易溶解进入水体中,并可在还原环境沉淀而富集成矿,氧化还原界面是找矿的理想选区。大气水可通过断裂构造系统进入一定深度,并受热源作用形成高氧逸度的热液而萃取出岩体(层)中的铀在还原位置沉淀富集形成矿床。新元古代氧化事件以及Marinoan冰期结束使得表生风化过程中更多的U进入水体;而寒武纪生命大爆发,易在沉积盆地底部形成还原环境,有利于U的沉淀富集。受上述三方面因素控制,在华南形成了广泛分布的富铀黑色页岩层,并被之后的沉积物覆盖,成为华南各型铀矿床的铀源层。印支期构造运动使部分富铀黑色页岩层发生部分熔融形成了富铀的S型花岗岩,该类岩石亦是之后铀成矿作用的铀源岩。燕山运动后期华南发生伸展构造背景下的岩浆热事件为以大气水为主的高氧逸度热液的形成并作用于铀源岩(层)提供了有利条件,促使华南各类型铀矿床开始在白垩纪集中形成。     

锑的地球化学性质与华南锑矿带成因初探

锑属亲铜元素,易与硫结合。锑在地核(0. 14×10~(-6))、地幔(0. 006×10~(-6))和地壳(0. 02×10~(-6))中的丰度均很低,而在黑色页岩(5. 0×10~(-6))中明显富集。锑是一种典型的低温成矿元素。我国华南地区低温成矿域拥有世界60%的锑探明储量。研究结果显示锑的成矿主要经历两阶段富集过程:一是与风化和沉积作用有关的表生过程;二是地球内部热驱动过程。寒武纪时华南位于赤道附近,受冈瓦纳大陆的造山带的影响,是全球地表风化最强烈的地区之一。在新元古代氧化事件的驱动下,锑在表生风化过程中被氧化为更易迁移的水溶性的SbO_3~-。因埃迪卡拉生物群所产生的有机质,有利于萃取水体中的锑并沉淀在还原性沉积物(黑色页岩)中。华南中生代岩浆活动烘烤表层富锑的寒武纪黑色页岩,产生的成矿流体向上迁移,淋滤黑色页岩中的Sb或与黑色页岩变质脱水或熔融产生成矿流体混合;而后搬运至远离岩体的有利位置沉淀,最终形成大规模的华南锑矿带。