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。     

海洋天然气水合物生成机制的实验研究

天然气水合物在海洋环境中与在纯水溶液中的生成条件有很大的不同。海洋天然气水合物的生成除了受温度和压力的影响外,还要受到孔隙水的化学组成、流体中气体的浓度及沉积物类型的影响。本文综述了国外海洋天然气水合物的实验研究成果及其进展,重点介绍了海洋天然气水合物生成与分解的热力学条件及各种影响因素,并探讨了今后该领域的研究方向和问题。     

沉积物孔隙水地球化学异常:天然气水合物存在的指标

沉积物孔隙水氯度、氧同位素和硫酸盐浓度梯度是指示天然气水合物存在的指标之一，成功的实例 表明：孔隙水氯度明显降低，而δ^18OSMOW向深部升高，线性的，陡的硫酸盐梯度和浅的硫酸盐－甲烷界面（SMI），都是天然气水合物可能存在的标志。     

天然气水合物客体分子与同位素组成特征及其地球化学应用

对1999-2011年间发表的全球18个地区(包括海洋、内陆海与湖泊、陆域冻土区)244件天然气水合物样品的气体分子与同位素组成数据进行了归纳与总结,结果发现:C1是自然界中天然气水合物的最主要组成成分,C2-C6烷烃和CO2也是其常见的客体分子,C6+、H2S等较少存在于水合物分解气中。海洋、内陆海与湖泊、陆域冻土区天然气水合物的客体分子种类存在一定的差异,且碳氢同位素的组成范围也比较宽泛。根据气体分子与同位素组成数据可有效判识天然气水合物的气体来源与成因类型,甚至在研究水合物形成与分解控制因素、气体迁移与成藏过程等方面也具有重要的指示作用。     

地震资料在估计深海沉积物中原生天然气水合物含量中的应用

海洋沉积物中天然气水合物的含量可以根据真振幅处理后的多道地震资料测量含水合物带的层速度的反射振幅来估计。通常,单一运用层速度或振同资料不足以估计天然水合物的含量。本文介绍一种美国大西濂大陆边缘布莱克俏地区运用层速度校准后振同的降低量来估计天然气水合物的含量的方法。整个地区的振幅数据校准工作一旦完成,仅需反射振幅信息就能估计天然气水合物的含量。该方法在某些只有单道地震勘探资料的地区尤其有效,但必须至     

天然气水合物的成因及其碳同位素判别标志

天然气水合物的形成主要受温度、压力和气体成分与含量等因素的控制。天然气水合物的气体成分通常以甲烷为主，其成因有细菌还原和热分解两种，分别具δ^13C值＜－60‰和δ^13C＞－60‰的特征。     

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。     

采用孔隙水的氧同位数分馏和δ^18O异常估算天然气水合物含量

大西洋西部布莱克海岭ODP164航次994，997钻孔沉积物孔隙水δ^18O值在上部200mbsf为0.3--0.5‰（SMOW），随深度增加而出现下降趋势；然后在含水合物带（200-450mbsf)出现明显的正异常波动，△=0.2-0.5‰，最后随深度从-0.4‰增加到700mbsf时的-0.2‰。含流水作业事物带δ^18OIW的正偏移可能是沉积物岩心中水合物分解造成的，天然气水合物样品富δ^18O,δ^18O值为2.7-3.5‰，水合物和其周围孔隙水的δ^18O值算得，在12-16℃，31MPa(海平面下3km)条件下的其分馏系数为1.0034-1.0040。根据该分馏系数和布莱克海岭水合物带同位数异常推算，该沉积物孔隙中水合物的饱和度为6-12%。     

天然气水合物油气系统模拟新技术方法与应用

为弄清天然气水合物油气系统模拟的原理和实现过程及应用,系统分析了水合物油气系统发展历程和技术特色,总结了该技术在墨西哥湾、水合物脊、阿拉斯加北坡及中国天然气水合物研究中的应用。研究认为：天然气水合物油气系统模拟是在研究类似含油气系统中的生烃、排烃、运移、聚集和逸散模拟基础上,对地质模型网格和地质时代进行细化设置,达到对不同地质时期水合物的分布、热成因/生物成因甲烷气的运移、稳定带内水合物形成时期和资源量进行模拟的目的。系统的模拟可以证实含气流体的运移是天然气水合物聚集成藏的重要控制因素,可以预测天然气水合物稳定带的空间分布、地质演化,热成因气和生物成因气生成、运移、聚集并形成天然气水合物的过程,还可以定量计算水合物资源量。目前,中国对于该技术的应用还处于起步阶段,应该深入学习国外成功经验,大力推广,以提高中国天然气水合物理论研究及勘探开发水平。     

海底天然气水合物形成的数学模型

我们建立了一个预测海洋沉积物中天然气水合物的数量和分布的数学模型，认为大陆边缘有机质沉积积累的环境是天然气水合物稳定存在的区域。由于细菌的作用。有机质向甲烷转变有利于形成水合物并消耗了有机碳。我们得到了沉积物中水合物和气体数量的质量平衡方程，并解释了孔隙流体中溶解甲烷和盐类浓度的变化。沉积压实及相关流体的影响明确模型化。尽管我们主要关注仅由沉积输入碳的理想化的被动大陆边缘。我们也提及了深源流体的供应。数学计算显示．沉积速率、有机质的质量和数量、以及表征生物生产力效率的速率常数为该模型的关键参数。应用该模型预测了布莱克海台代表的环境，并将其与ODP164航次的观测结果进行了比较。我们得到，没有任何外来淡水的条件下，包括稳定带以下的区域在内，预测结果与实测的氯离子剖面十分吻合。我们同样预测，水合物不可能占据7％的孔隙体积，这也与观测的结果一致。     

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…     

GIS及其在天然气水合物数据库建设中的应用

20世纪90年代以来，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统(Geographical Information System。GIS)深入到了各行各业乃至千家万户。成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。GIS软件取得了如下的进展：1、开放GIS的研究：主要是制定GIS互操作与数据共享标准；2、关系数据库和GIS的结合：利用RDBMS存储GIS数据；3、GIS构件的开发：GIS系统正迅速走向构件化；4、互联网。尤其是万维网已经成为GIS的新的操作平台。GIS的发展趋势是：(1)GIS网络化-WebGIS；(2)GIS标准化-OpenGIS；(3)数据商业化；(4)系统专门化；(5)GIS企业化；(6)GIS全球化；(7)GIS大众化。本文介绍了GIS的特点、组成、功能、空间数据特征、空间分析及其在水合物数据库建设中的应用，供相关科技人员参考。     

稳定同位素在天然气水合物地球化学勘查中的应用简介--以"布莱克海隆"海区为例

介绍了国外在布莱克海隆（包括ODP164航次994、995、997站位）进行天然气水合物勘查过程中应用稳定同位素的研究实例；通过对这3个站位样品的甲烷、CO2、DIC（dissolved inorganic carbon)、有机碳以及自生碳酸盐的δ^13C分析，指出浅部（0－30m)甲烷和DIC的δ^13C值随深度迅速降低又迅速升高的变化可以作为天然气水合物存在的地球化学指标。994站位孔隙水δ^18O值深度从0.30‰下降到-0.37‰；氢同位素δD随深度略有下降（从11‰到-12‰），这与水合物形成时氢氧重同位素相对富集于固相有关，表明天然气水合物的存在。997站位δ^37Cl从海底沉积物表层以下30m处为接近海水的最大值0，至钻孔底746.85m处降为-3.68‰，可能也与天然气水合物的形成有关。     

天然气水合物相平衡研究的实验技术与方法

介绍了水溶液中天然气水合物相平衡研究的各种实验技术及测定方法 ;对于沉积物中水合物相平衡条件的研究 ,着重探讨了电阻法、超声法及 TDR法等探测技术。实验装置的发展完善和探测技术的提高 ,将极大地推动沉积物中天然气水合物的相平衡条件的研究。     

海洋潜在的能源一天然气水合物

天然气水合物广泛分布在海洋和极地沉积物中。在这种沉积物中具备足够低的温度和足够高的压力使得甲烷气结晶变成水合物。由于水合物的广泛分布和其潜在的能源潜力—据估计其约为地球上所有化石燃料能源的两倍．引起了全世界科学界的关注。然而。至今为止对水合物的性质和分布还了解不够，还没有合适的技术能对水合物进行定量的评价。根据地形、海底温度、沉积条件以及有机碳等资料指出在印度近海具备天然气水合物形成的条件。因此有必要在印度大陆边缘系统开展地质、地球化学和地球物理分析，以识别和估算天然气水合物的储量，评价其资源潜力。类似“气烟囱”或气体溢出持征、地震剖面上的BSR、氯化物或硫化物异常都是识别水合物的有用标志。层析成像、AVO、波形反演是定量分析水合物和游离气含量的重要手段。此外，在地震方法无法识别的地方，电阻率异常也有助干天然气水合物的识别。本文给出一些划出水合物赋存区边界和定量分析水合物及其下伏游离气含量的重要研究成果和技术。     

天然气水合物的测井解析

1　甲烷水合物的物性及测井响应1 .1　天然气水合物的物理性质为了评价含天然气水合物岩石的孔隙度和饱和度 ,首先应了解天然气水合物的物理性质。(1 )密度0 91 g/cm3的密度值是由Daviason(1 973 )计算得出的Ⅰ型天然气水合物的理论值。深海钻探计划在危地马拉海域中美海沟的 570钻孔发现了 1 0 0 %的块状天然气水合物带 ,通过钻孔取心和测井 ,获得 1 0 4～ 1 0 69/cm3的视密度值 ,经过氢修正的真密度值为 0 92～0 93 g/cm3,与理论值一致。(2 )弹性波速度关于天然气水合物的弹性波速度 ,近年来多采用与Pandit和King(1 982 )的实验结…     

沉积物粒度与天然气水合物的依存关系

天然气水合物矿藏的形成与分布除了需要特定的温压条件外,更需要合适的沉积条件。总体来说,粗粒的沉积物易于天然气水合物的储集;但是,在气源非常充足的情况下,细粒的沉积物也可作为天然气水合物的储集体。