南海沉积物中甲烷水合物的实验研究

<正>天然气水合物是由天然气中小分子气体(甲烷、乙烷等)在一定的温度、压力条件下和水作用生成的一类笼型结构的冰状晶体。形成天然气水合物的主要气体成分为甲烷,甲烷气体体积超过99.9%的天然气水合物通常称为甲烷水合物,它是一种典型的Ⅰ型水合物,广泛分布于海底以下0～1500m深的沉积带或陆地上的永久冻土带中,是自然界中甲烷存在的一种重要方式。迄今在世界各地海洋及大陆冻土带中已探明的天然气水合物     

天然气水合物地球化学特征

天然气水合物是在低温、高压以及有足够气体供应条件下形成的一种天然气(主要为甲烷)与水组成的似冰状固态化合物。天然气水合物中包含的甲烷碳是全球甲烷资源的重要组成部分,是一种数量巨大的潜在能源[1]。而且由于甲烷的温室效应,天然气水合物分解释放的甲烷进入大气中会严重     

海洋沉积物中天然气水合物的形成、分布与演化预测

我们运用一个新的分析公式，解出了动量，质量和能量联立方程。这个方程控制着海洋沉积物中天然气水合物的聚集和演化，而且可以推导出水合物稳定区的顶底位置，水合物实际产生区的顶底位置，沉积物中水合物聚集速率的时间，以及在扩散和平流两端元系统中聚集速度与深度的关系。得出的主要结论如下：（1）天然气水合物在海洋沉积物中实际出现的底界通常并不与天在气水合物稳定带底一致，比稳定带底要浅。同样，有确切的物理解释来说明天然气水合物稳定带底界一致，比稳定底界要浅。同样，有确切的物理解释来说明天然气水合物稳定带顶界（通常在海底）和天然气水合物生成带顶界的不一致。（2）如果似海底反射界面（BSR）标志着游离气带的顶界，那么在某些地背景下BSR实际上应当发生在比稳定带底更深的地方。（3）甲烷天然气水合物温压稳定域内存在的甲烷甲对于天然气水合物的生成是不够的。只有甲烷溶解在流体中的质量分数超过甲烷在海水中甲烷的溶解度，或者甲烷通量超过了对应于甲烷扩散运移率的临界值时天然气水合物才能生成。可以利用这些临界通量综合地球物理或地球化学资料限定生物成因和热成因的甲烷最小产生率。（4）对于大多数扩散－分散系数值，以扩散为主的天然气水合物体系是以在稳定带底界附近的天然气水合物薄层为特征的，以扩散为主的天然气水合物体系是以在稳定带底附近的天然气水合物薄层为特征的。以平流为主的系统有厚的天然气水合物层，而且对于高的流体通量，在层底比在沉积序列浅层有更大规模的聚集。基于以上结果以及在某些以扩散为主的体系中生成最小的天然气水合物区也需要很高的甲烷通量，我们推测所有的自然界的天然气水合物系统，甚至那么如被动边缘的相对低通量的环境都可能以平流占主导地位。     

甲烷水合物合成实验和稳定条件的研究

由于人们提出化石燃料资源的枯竭问题而议论非传统天然气矿产开发问题时,开始注意到过去未曾听说的甲烷水合物。所谓非传统天然气矿产,是指具有与传统天然气矿产不同的成因和产状的新型天然气矿产,其中有甲烷水合物、地下深部以甲烷形式生成的深层天然气以及与煤共生的煤成气等三类非传统天然气。它们当中,甲烷水合物因大量埋藏在近地表的地层中,作为有可能实际开采的非传统天然气矿产而引人注目。甲烷水合物是白色、冰状的固体物质,为甲烷和水的化合物。但是,与冰不同,甲烷水合物中含有天然气的主要成分可燃性甲烷气。因此,一旦接…     

日本气体水合物勘探研究概况

１　引言天然气水合物是笼型化合物的一种类型,其中含有水分子格架中甲烷等天然气。在标准条件下,每一立方米甲烷水合物中理论上含有１７２ｍ３容积的甲烷。但是,在天然气水合物中,甲烷容量可达４０到１６５倍多。因此,天然气水合物被认为是未来的非常规潜在资源。它们分布在北极和南极的永久冻土带和包括日本列岛周缘地区在内的大陆边缘深海区。相平衡图表明气体水合物产出的最高温度是高于高压下的冰点温度。甲烷水合物形成的压力在０℃时高于２６个大气压,而１０℃时则高于７６个大气压（图１）。假设１０ｍ水深的压力为１个大气压…     

天然气水合物储集层的控制因素

从目前已发现的水合物实物样品来看,水合物储集层主要受岩性和裂隙的控制。在甲烷通量较小的情况下,天然气水合物主要储集在岩性相对粗的砂质沉积物中,而在甲烷通量较大的情况下,岩性对天然气水合物储集层的控制作用减弱,疏松未固结的泥质沉积物同样也可成为块状水合物的良好储集层。裂隙作为气体运移通道在天然气水合物储集层中起着重要作用,垂向或近于垂向分布于沉积物中,是在甲烷通量较大的泥质沉积物中由气体超压或构造运动造成的,因此,岩性和裂隙对水合物储集层的控制作用是可以相互转化的。     

海底天然气水合物稳定带的特征分析

水合物稳定带（HSZ）控制着海底天然气水合物的成矿作用和分布规律，其厚度及分布范围决定了天然气水合物的蕴藏量，所以水合物稳定带的分析对天然气水合物的成矿与分布规律、成因与演化机制以及资源研究具有重要的指导意义。水合物稳定带本身受海底温度、压力和甲烷量等因素的影响，其变化会影响水合物稳定带的范围、稳定带底界的位置，并制约着天然气水合物的稳定性和甲烷气的释放。     

海底天然气水合物地球化学探测技术

海底天然气水合物是未来的新型能源，地球化学探测与分析技术在天然气水合物勘探、研究和开发中发挥巨大作用。简要介绍了天然气水合物地球化学探测方法及相关的分析测试技术，包括海底沉积物、海水、海面低层大气中烃类气体(主要为甲烷)、孔隙水中阴阳离子和同位素地球化学异常等。并对发展天然气水舍物地球化学探测与分析新技术提出建议。     

日本天然气水合物开采试验获得成功

据日本经济产业省消息 ,开采天然气水合物的实验已获成功 ,并将在今后 1 0年开发实用技术 ,用于近海海底天然气水合物的开采。试验在加拿大西北部进行。一口深 1 2 0 0 m的井钻到天然气水合物层 ,通过井注入温水后 ,天然气水合物中的甲烷便溶在温水中 ,然后把溶有甲烷的温水抽回地面 ,进行分离得到甲烷。科学家预测 ,地球海底天然气水合物的蕴藏量约为 50 0亿亿立方米 ,相当目前世界年能源消费量的 2 0 0倍日本天然气水合物开采试验获得成功@蔡峰     

台西南盆地天然气水合物甲烷量估算

南海北部陆坡区的台西南盆地是天然气水合物潜在分布区之一,水合物稳定带的研究对天然气水合物成矿与分布规律以及资源评价都具有重要意义,根据SO-177中德合作航次南海北部陆坡天然气水合物地质的调查资料,结合天然气水合物的相平衡条件和相应的压力-温度方程,计算了台西南盆地A区和B区的水合物稳定带厚度,并讨论了水合物稳定带厚度的分布特征。另外,对A区和B区天然气水合物中甲烷资源量进行了初步估算,估算结果为:A区甲烷资源含量为8.5739×1011～5.1443×1012m3,B区甲烷资源含量为1.4518×1012～8.7111×1012m3,A区和B区甲烷资源总量约2.3029×1012～13.8544×1012m3。初步估算结果显示,台西南盆地天然气水合物甲烷资源量潜力巨大。     

海洋天然气水合物模拟实验技术

天然气水合物模拟实验技术是天然气水合物勘查研究的一项基础技术，简要介绍国内外模拟实验技术的概部，主要特点是可视化程度高，测试精度高和检测手段多；重点介绍了青岛海洋地质研究所海洋天然气水合物模拟实验室的技术指标，这些技术指标可以适应目前海洋天然气水合物模拟的需求，利用光通过率的变化测定了甲烷在纯水中的P－T间的关系，验证了本实验装置的科学性。     

海底天然气水合物的研究进展

PROGRESSIONONMARINEGASHYDRATESTUDY随着能源的日益紧张,非常规天然气中的天然气水合物,以其能量高、分布广、规模大等特点正崭露头角,有望成为对世纪的重要能源。天然气水合物（Gashydrate）是天然气（主要是甲烷）和水分子组成的固体结晶物质。它存在于低温高压条件下,主要出现于＞300～500m水深的海底沉积物中和寒冷的高纬度区域（特别是永冻层地区）。据估计陆地上20．7％和大洋底90％的地区具有形成天然气水合物的有利条件。全世界水合物中的甲烷碳达1016kg或20X1015m3的甲烷气,较常规天然气大2～3个数量级,而大…     

天然气水合物的聚集和形成及南海地质条件分析

天然气水合物目前已经成为世界范围的一个研究热点，而我国的天然气水合物研究起步则相对较晚，通过阅读国内外有关文献，总结了天然气水合物在海底的分布特征，聚集和形成机制，产状及其形成机理，甲烷羽的形成过程，天然气水合物在沉积物中的聚集位置通常有两种情况：一是较浅的沉积物（海底以下几米）中，受控于泥底辟，泥火山，断层等；二是较深的沉积物（海底以下几十米，甚至更深）中，受控于流体，当断层延伸至海底时，通常在水合物聚集处的上部发现甲烷羽，天然气以溶解气，游离气或分子扩散的形式运移，在温，压适宜的沉积物中，即水合物稳定带内聚集并形成水合物，水合物的形成过程是：最初形成晶体，呈分散状分布于沉积物中，之后逐渐聚集，生长成结核状，层状，最后形成块状，在细粒的浅层沉积物中，通常以较慢的速度生长，形成分散状的水合物；而在粗粒沉积物中，水合物通常呈填隙状，并且这种产状可能位于较深层位中，我国南海在温度，压力，构造条件，天然气来源等方面都能满足天然气水合物的形成条件，并且在南海也发现了一些水合物存在的标志，如似海底反射层（BSR）以及孔隙水中氯离子浓度的降低。因此，天然气水合物在我国南海海域可能有很好的前景。     

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…     

天然气水合物环境中近海底孔隙流体的演化

天然气水合物(笼形化合物)是由水分子和甲烷等低分子量气体组成的晶质固体化合物。在凯斯卡迪亚边缘的南水合物脊(Hydrate Ridge)顶部发现了天然气水合物以及甲烷淀积物(与甲烷有关的碳酸盐),后者具有高镁方解石和文石的独特结构。     

海洋天然气水合物合成的模拟实验研究

为了研究海洋天然气水合物生成过程中元素的地球化学行为,研制了一套天然气水合物实验装置和一套实验流程.利用这套实验装置,在天然海水-甲烷体系中合成天然气水合物.探讨了不同影响因素,包括温度、压力、振动、过滤方式等对天然气水合物合成实验结果的影响.     

天然气水合物气体成因及其来源

天然气水合物中烃类气体主要有微生物和热因两种，应用天然气水合物烃类气体的C1／（C2＋C3）比值以甲烷的δ^13C同位素组成可以较好地区分气体成因，而甲烷的δD同位素组成可以用于判别CO2还原或醋酸根发酵的微生物成因方式。根据CH4以及CO2的δ^13C同位模式计算以及孔隙水的Br^-含量可以推测天然气水合物的气体来源。     

更具开发前景的浅成天然气水合物

浅成天然气水合物呈致密块状赋存在海床面上或海床附近,在全球大陆坡上有广范的分布,由于其饱和度高及赋存部位浅因而被认为更适于开采。与甲烷渗漏、气体烟囱和水合物丘密切相伴的浅成天然气水合物,是在构造活动带由高通量的富甲烷流体以集束方式沿断层或断裂破碎带上升形成的。推测在我国南海北坡也可能存在浅成天然气水合物。     

蒙特卡罗法在天然气水合物资源量计算中的应用

天然气水合物甲烷资源量的估算是天然气水合物研究中的热点问题。运用体积法计算含水合物沉积物中的甲烷资源量时,存在参数赋值不确定的问题,从而影响了计算结果的可信度。采用蒙特卡罗法,通过计算样本的频率可以较好地评价和描述计算结果的信度,弥补体积法的不足。对采用蒙特卡罗法估算甲烷资源量的原理进行了分析和探讨,并以麦肯齐三角洲和南海海域水合物为例,计算了水合物赋存区的甲烷资源量。     

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物资源评价

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物发育广泛,水合物天然气资源量估计约(10～14)×1012m3。构造控制的混合成因(生物甲烷和热成因天然气)水合物含量高、资源密度大,经济潜力高;盆地生物成因甲烷水合物呈细分散状发育,沉积物中水合物含量低、资源密度小、经济潜力低。综合地质、技术和开采成本3方面因素,在目前全球几个工程程度较高的水合物发育区中,墨西哥湾水合物的经济潜力最大,其中工作程度最高的7个水合物发育区中,MC852/853区的经济潜力最高。