天然气水合物地球化学勘查方法

天然气水合物是一种潜在的新能源,广泛分布在大陆架边缘的深海沉积物和陆域多年冻土区。地球化学勘查技术作为天然气水合物勘探的重要手段之一,愈来愈受到极大的关注。笔者综合国内外研究现状,分别介绍海域和永久冻土带天然气水合物勘查中应用的主要地球化学方法,并详述各种方法的机理和研究进展。     

中纬度带天然气水合物地球化学勘查技术

祁连山冻土区木里地区天然气水合物矿藏是迄今为止在中纬度带首次发现的水合物矿藏,为了研究中纬度带水合物地球化学勘查技术,选择木里矿区作为方法技术的试验区。试验指标内容有土壤顶空气、酸解烃、碳酸盐和甲烷碳同位素。研究表明:祁连山木里天然气水合物矿藏存在明显的近地表地球化学异常;由甲烷碳同位素和烃类组成判断地表油气化探异常为热解成因,指示该区天然气水合物成藏物质来源于油气和煤成气。进一步研究了中纬度带冻土区天然气水合物成藏模式,指出该区进行天然气水合物勘探的同时应进行石油和煤成气的综合勘探。     

陆域天然气水合物地球化学勘查技术试验研究

选择青海省木里地区天然气水合物已知区作为试验区,探索和研究了传统油气地球化学方法(酸解烃、顶空气、△C)对陆域天然气水合物勘查的适用性和有效性.试验结果表明,天然气水合物已知区浅表层土壤酸解烃、顶空气、△C等地球化学指标具有顶部异常特征,各指标按累积频率圈定了3处异常,异常范围基本吻合且与地下天然气水合物分布具有良好的相关性,初步提出了“酸解烃+顶空气+ △C”异常是地下天然气水合物赋存的重要标志.     

祁连山木里地区天然气水合物地球化学勘查

目前,陆域永久冻土带天然气水合物勘查没有形成一种有效的勘测技术,成为冻土带水合物勘探的瓶颈。笔者在祁连山木里天然气水合物发现区进行地球化学勘查方法技术试验,试验结果表明:水合物发现区浅表土壤酸解烃、顶空气等地球化学指标具有明显异常,地球化学异常与水合物为同源成因,初步提出木里地区天然气水合物地球化学勘查模式。     

羌塘盆地泥火山发育区天然气水合物地球化学勘查

泥火山是天然气水合物赋存的标志之一,是天然气水合物存在的主要证据.羌塘盆地冻土区发育大量泥火山.对泥火山发育区进行了地球化学勘查,结果表明,泥火山周围具有酸解烃、荧光光谱、碳酸盐、蚀变碳酸盐、微量元素等地球化学指标显著异常,甲烷碳同位素和三维荧光结果显示地球化学烃类异常为原油伴生气和凝析油成因,表明泥火山外围烃类富集是由油气藏渗漏形成.该结论对羌塘盆地天然气水合物勘查突破具有重要意义.     

中国多年冻土区天然气水合物地球化学勘探技术研究进展

我国多年冻土区多位于中纬度高原地区,与环北冰洋极地地区多年冻土的状态不完全相同,天然气水合物成因机理、赋存环境和基本特征更为复杂.近10年来,在自然资源部行业专项和中国地质调查局水合物试采专项的资助下,先后在青藏高原和东北多年冻土区开展了天然气水合物地球化学勘探技术攻关,总结了多年冻土区天然气水合物地球化学指标组合和识别标志,探讨了多年冻土区天然气水合物地球化学成藏机制,研发了多年冻土区天然气水合物地球化学勘查模型,初步建立了多年冻土区天然气水合物调查地球化学方法技术体系,在勘探实践中发挥了重要的作用,地球化学方法技术对天然气水合物的有效性得到了初步检验和应用,具有广阔的应用前景.     

祁连山哈拉湖坳陷天然气水合物地球化学勘查

自祁连山冻土区木里坳陷发现天然气水合物以来,南祁连盆地开始成为中纬度冻土区天然气水合物调查的重点地区.2014年在哈拉湖坳陷开展了1:10万地球化学调查,目的是为天然气水合物远景预测提供地球化学依据.调查面积3000km2,采样密度1点/2 km2,分析了天然气水合物和油气化探指标.在哈拉湖坳陷圈出了与三露天水合物矿藏类似的地球化学综合异常,面积大于30 km2,异常组合为酸解烃甲烷、酸解烃干燥系数、丁烷异构比、顶空气甲烷和荧光F320,这些指标存在组分分带现象.进一步研究表明,烃类气体主要来源于深部的凝析油伴生气和煤型气,异常区发育有利于天然气水合物形成的冻土厚度.调查结果表明,地球化学技术适用于中纬度冻土区天然气水合物勘查,能够圈出天然气水合物远景区.     

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。     

天然气水合物开采技术研究进展

天然气水合物开采技术的改进与完善是水合物资源走向商业开发面临的重要问题,因此天然气水合物开采技术研究一直深受重视,新成果不断涌现。通过对国内外天然气水合物开采技术研究动态的跟踪,分析总结了这一前沿领域的最新研究进展。在天然气水合物常用开采方法中,加热开采法研究进展最为明显,在传统井口注热法基础上,提出了电磁加热、原地生热、干热岩加热等许多全新的原位加热思路;降压开采法与二氧化碳置换开采法在提高开采效率方面也做了诸多尝试,取得了一些新认识。另一方面,针对天然气水合物藏开采工艺技术也进行了积极的研究,在传统单井开采方案基础上,提出了双井、多井等多种新开采方案;水平井与水力压裂技术在水合物开采工艺研究中也显现出日益活跃的趋势。天然气水合物开采技术研究领域取得的这些新进展,进一步强化了人类对天然气水合物资源开发利用的技术基础。     

祁连山天然气水合物地球化学勘查方法稳定性和异常重现性分析

根据祁连山木里地区已知天然气水合物上方不同期次近地表土壤地球化学勘查重复性试验,对土壤酸解烃、顶空气、荧光光谱、碳酸盐等指标方法的稳定性及异常重现性问题进行研究和探讨。结果表明,各项化探指标不同期次含量最大值等特征值虽然存在一定程度的差异,但是其数据波动特征和数据结构是相对一致的。顶空气甲烷、酸解烃、荧光光谱和碳酸盐方法指标前后两次测量结果均具有较高的相关性,配对T-检验显示顶空气轻烃、酸解烃和碳酸盐指标数据变化差异不显著,从统计学上看其指标数据具有较好的稳定性。顶空气甲烷、酸解烃、荧光光谱等指标地球化学异常在研究区已知天然气水合物矿区上方具有相似的空间分布特征,说明其化探指标异常空间上具有良好的稳定性和重现性;但是顶空气重烃异常模式、碳酸盐异常强度的变化,反映其具有重现性,但异常稳定性相对较差。这为地球化学勘查在陆域冻土区天然气水合物勘查中发挥作用提供了较好的基础。     

海底天然气水合物地球化学勘探新技术

天然气水合物是目前寻找新型替代能源的热点之一，其勘探、开发和利用的科学与技术是当前面临的重大课题。除地球物理方法可对天然气水合物定位外，地球化学勘探也是寻找它的重要手段。天然气水合物的几种地球化学勘探方法分别利用其直接标志和间接标志。直接标志包括烃类气体含量测定等；间接标志包括孔隙水离子浓度异常、同位素地球化学异常、标志性矿物(标型矿物)及沉积物热释光分析等方法。     

一种冻土区天然气水合物地球化学勘查新技术——惰性气体氦氖分析

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。本文选择在祁连山聚乎更天然气水合物已知区进行惰性气体勘查技术实验,研究了氦氖的测试方法,实验区为高寒沼泽景观,面积150km~2,采样密度2点/km~2,采样深度60cm,采集土壤顶空气样品300件和DK-3井岩芯样品400件,应用色谱反吹技术对顶空气样品进行了惰性气体氦氖的分析。结合地质和地球化学勘查成果进行了综合解释,认为惰性气体异常与天然气水合物矿藏关系密切,与烃类异常浓度范围一致,为顶部异常模式。实验区天然气水合物矿藏11个水合物发现井有10个位于He、Ne异常内,1个井位于异常外。分析了天然气水合物岩芯顶空气轻烃和氦氖指标的垂向分布特征,提出了天然气水合物矿藏上方土壤惰性气体的地气迁移机理。研究区近地表氦氖异常源于深部水合物矿藏和断裂构造,不受沼泽微生物的影响,是冻土区天然气水合物勘查的一种有效技术。     

海底可视技术在天然气水合物勘查中的应用

海底可视技术是一种可以直观地对海底地形地貌、表层沉积物类型、生物群落等进行实时观察的调查手段。本文介绍了海底摄像、电视抓斗、深拖系统和ROV四种海底可视技术，并对海底可视技术在南海北部陆坡天然气水合物勘查中的应用进行阐述。利用海底可视技术，在南海北部陆坡发现了天然气水合物气体“冷泉”喷溢形成的自生碳酸盐岩和活动于天然气水合物冷喷溢口或渗流口周围的菌席、双壳类、管状蠕虫等化能自养生物群，圈定出该陆坡由天然气水合物气体“冷泉”喷溢形成的巨型碳酸盐岩面积达430km^2。     

热释汞:一种冻土区天然气水合物地球化学勘查新技术

开发地球化学勘查新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。本文选择在祁连山聚乎更天然气水合物已知区进行土壤热释汞勘查技术试验,试验区为高寒沼泽景观,面积150 km^2,采样密度2点/km^2,采样深度60 cm,采集土壤样品300件,应用测汞仪对土壤样品进行了热释汞分析。试验结果表明,土壤热释汞在天然气水合物矿藏边界出现高值异常,在天然气水合物上方是低值带,与烃类异常浓度范围一致,为串珠状异常模式,热释汞最大值为127.37×10^-9,平均值为32.59×10^-9,异常下限为39.24×10^-9。结合地质和地球化学勘查成果进行了综合解释,认为祁连山聚乎更地区热释汞异常与天然气水合物矿藏关系密切,源于深部水合物矿藏,对天然气水合物进一步调查具有重要的参考价值。     

天然气水合物资源量研究进展

综述了三十多年来各国学者对全球天然气水合物资源量的研究进展,总体上可分为三个阶段:(1)20世纪70年代—80年代早期(1017～1018m3量级);(2)80年代晚期—90年代早期(1016m3量级)和(3)90年代晚期至今(1014～1015m3量级)。分析发现,最早的估算结果比现今的偏大2～3个数量级。随着人们对水合物认识的加深,在资源量评估方面会显得更加理性。     

南海天然气水合物研究进展

自1999年起,我国陆续开展南海天然气水合物调查及勘探研究工作。2007年5月在南海神狐海域成功钻获天然气水合物实物样品,标志着天然气水合物找矿工作的重大突破,显示出南海丰富的天然气水合物资源前景。本文综述了南海天然气水合物发育的有利地质条件,赋存的地质、地球物理和地球化学证据,水合物分布和发育特征及成藏模式,指出目前研究工作中还存在的一些问题:勘探实践获得的天然气水合物地球物理和地球化学响应与实际存在水合物并非一一对应;大多数研究只针对水合物形成的某一方面的条件开展(如气源、流体运移体系等);同时,水合物稳定带和水合物资源量估算均较为粗略。因此,明确天然气水合物地质、地球物理和地球化学响应机理、开展水合物成藏系统和成藏动力学研究以及更加精确且符合实际的估算水合物资源量将会是今后南海天然气水合物研究的重点。     

天然气水合物的研究进展

天然气水合物是当今世界油气地质勘探家研究的热点,其能源价值、勘探技术和潜在的环境问题越来越受到科技、能源以及环保部门的关注。该文对天然气水合物的结构、特点、成因、分布以及可能引发的环境问题进行了综述,较详细地介绍了国内外的研究概况。     

天然气水合物钻井液研究进展

随着世界能源问题日渐突出,天然气水合物作为一种新型能源备受关注。由于天然气水合物的特殊性质,在冻土层或海洋环境下都对勘探和开采提出了极其严格的要求。钻井液对保障天然气水合物安全钻探发挥着重要的作用,因此对水合物钻井液的研究一直是天然气水合物勘探技术研究中的重要内容。本文重点介绍了水合物抑制剂和钻井液体系研究进展情况,并分析了天然气水合物钻井液研究发展趋势。     

海域天然气水合物资源勘查工程进展

近年来,由中国地质调查局组织实施的"海域天然气水合物资源勘查"工程,按照工程总体部署,主要开展了我国南海北部海域的天然气水合物勘查、环境监测与评价,以及成矿理论、勘查与试采关键技术、实验模拟等研究工作,获取了海量基础数据,取得了一系列突破性进展和原创性成果,初步摸清了我国海域天然气水合物资源家底,为试采工程的实施提供了有力支撑.该工程全力支撑了中国地质调查局天然气水合物工程技术中心、国土资源部海底矿产资源重点实验室、国土资源部天然气水合物重点实验室建设,推动了科技创新与地质调查深度融合,促进了水合物学科的发展.