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。     

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。     

南海天然气水合物的形成和分布

从物理海洋、古气候、沉积环境和构造环境分析入手，研究了南海天然气水合物的形成条件。研究结果表明，在整个南海海域，天然气水合物生成的条件是存在差别的。南海，东北部，在氧同位素2、4、6期，由于菲律宾海的高盐度海水的注入，使这里的生物生产率特别高，陆坡上沉积了丰富的有机物质，加上此期间该处的沉积速率高，为天然气水合物的生成提供了物质条件；另外，自中新世末以来，由于菲律宾海板块与欧亚板块在台湾地区发生碰撞，对南海北部产生北西向挤压，加快了流体在沉积物中的活动，为天然气水合物的生成提供了良好的构造环境。因此认为南海东北部陆坡应是南海天然气水合物最丰富的地区。     

天然气水合物的成因类型初探

根据沉积物中天然气的4种成因类型，我们把天然气水合物的成因类型划分为2类：无机成因和有机成因。在对这两种不同的成因类型进行分析之后发现，海洋天然气水合物的成因类型与大地构造位置有关，其中主要为有机成因类型，无机成因类型的天然气水合物较少，主要分布在仍处于拉张状态下的弧后海盆，例如冲绳海槽盆地。     

莺歌海盆地中央底辟带天然气差异分布与运聚成藏特征

在地质地球化学综合分析研究的基础上,重点对莺歌海盆地东方区与乐东区天然气成因类型进行了系统分析总结,并结合区域构造演化、烃源岩展布特点与底辟上侵活动之成因联系等分析研究成果,深入剖析了东方区与乐东区天然气成藏特征及其控制因素。在此基础上,将研究区煤型天然气成因类型进一步细分为梅山型和三亚型2类,其分别来自中中新统梅山组和下中新统三亚组海相陆源烃源岩,且两者在东方区与乐东区分布差异明显。梅山组烃源岩厚度、生烃过程及输导体系等因素是导致两区天然气成藏过程及分布特征差异较大的主要原因,具体表现为乐东区梅山组和三亚组烃源岩生成天然气均可运移至浅层和中深层成藏;在东方区则仅梅山组烃源岩生成天然气可在浅层和中深层成藏,而三亚组烃源岩生成天然气多局限在底辟核部或构造脊周缘成藏,故导致了东方区与乐东区天然气分布之差异。两区天然气成藏均受控于底辟活动,且两区成藏特征也具有一定相似性和差异,因此,东方区与乐东区天然气成藏的相似性和差异决定了两区应采取针对性的勘探策略。     

神狐海域与西沙海槽天然气水合物成藏模式对比

南海北部神狐海域与西沙海槽天然气水合物资源量丰富,但两地区天然气水合物成藏条件及成藏机制存在一定的差异。通过两海域水深、温度压力、气源、气体运移、储层等水合物成藏要素与成藏模式的分析对比,获取了3点新认识:(1)两地区海域水深、温压条件、气源类型、气体运移条件、水合物储层类型和成藏模式基本类似;(2)综合天然气水合物气源及供给运聚系统类型剖析,提出神狐海域主要以"自源与他源渗漏复合型"水合物成藏模式为主;(3)西沙海槽水合物成藏模式属典型的"他源渗漏型"。研究结果表明,落实气源与不同类型气体运移通道的时空耦合匹配关系是该区水合物勘探评价的关键。     

东海盆地X凹陷Y气田的天然气成因、成藏模式及勘探意义

本文旨在厘清东海盆地X凹陷Y气田天然气成因,建立成藏模式,以指导下步勘探部署。本文从天然气组分、烷烃气碳同位素、轻烃、凝析油生物标志化合物等分析入手,系统研究了油气成因类型及来源,并结合构造演化史、生烃史分析,建立了Y气田成藏模式,提出了大中型气田的勘探方向。主要认识如下：（1）天然气组分碳同位素、轻烃和埋藏史分析表明,Y气田天然气为凹中始新统平湖组烃源岩在龙井运动期（距今13 Ma）生成的高成熟煤型气;（2）凝析油姥鲛烷/植烷、规则甾烷等特征,反映了凹中区平湖组烃源岩发育于弱氧化-弱还原潮坪、潟湖沉积环境,生烃母质中存在一定数量的低等水生生物;（3）Y气田具有“凹中区平湖组烃源岩、花港组大型水道砂储集体、挤压构造作用”时空耦合的成藏模式,明确了凹中挤压背斜带是X凹陷大中型气田勘探的主攻方向。     

水合物藏的类型、特点及开发方法探讨

天然气水合物作为潜能巨大、资源量丰富、燃烧值高的未来新能源,但由于其特殊的物理力学性质和赋存状态,经济开采技术仍面临诸多难题.本文以全球勘探发现存在天然气水合物的地区为基础,介绍了全球主要水合物的海陆资源分布及开采难易程度;以主要影响天然气水合物开采方式选择因素为基础,分析了天然气水合物在地层中的赋存类型、成藏模式和储...     

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。     

双频测深仪在海底浅层物质分类中的应用

双频测深仪在进行水深地形测量的同时，通过对声波透射信号的分析，可以判别海底浅层物质类型属性。介绍了声波透射地层的物理特性和测量方法，列举了工程测量中双频测深仪的模拟记录和数字记录的图像，对典型的悬浮淤泥、软泥、沙质和基岩的浅层资料进行了分析，并比较了地质取样资料，说明使用双频测深仪判别海底浅层物质类型是可行的。     

内潮模拟的数值模式

提出根据内潮数值模式所要解决的主要问题进行分类的方法,将现有内潮数值模式分为三 种类型：生成模式、传播模式和统一模式。生成模式主要研究在表面潮与地形的相互作用下内 潮在层化海水中的产生过程,传播模式研究内潮生成后的传播过程,统一模式则将生成和传播 过程一起研究。分别介绍了近年来最新的各类模式和大部分早期模式的主要组成部分和特征, 指出内潮模式发展需要解决的问题和发展方向。     

基于2D多道地震和测井资料分析天然气水合物相关的地震烟囱分布及成因--以东海郁陵盆地为例

通过对多道地震反射特征和测井数据的分析,发现东海郁陵盆地有明显的地震烟囱,并根据其几何形状、地震反射模式、测井响应和岩心特征等分成两种类型。类型I表现为具有空白或杂乱地震反射模式的丘状特征。测井和岩心解释显示类型Ⅰ发育有经均匀改造的泥岩和裂缝充填型天然气水合物。这种类型的地震烟囱主要分布在构造高部位以及几乎只在上新世沉积地层中出现。相反,类型Ⅱ表现为具有垂向叠置的挠曲地震反射模式的管状特征。基于测井数据和岩心,类型Ⅱ地震烟囱在并未突破原先沉积构造的基础上充填了裂隙充填型天然气水合物。这种类型沿着深部断裂分布,并主要发育于第四纪沉积地层中。本文初步认为,盆地局部的抬升导致海底第四纪沉积地层再改造作用是类型I地震烟囱发育的原因,而类型Ⅱ主要是第四纪时期流体通过深部断裂再度活化产生的裂缝垂向运移导致。     

南海东北部陆坡海底微地貌特征及其天然气渗透模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测探和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体/大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。具有海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能称为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。     

南海东北陆坡海底微地貌特征及其天然气渗漏模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测深和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体／大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。以海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能成为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。     

区别于DSDP-ODP的深海保压保温天然气水合物钻探取心技术

到目前为止，任何深海天然气水合物原位岩心样品的钻探、取心技术都离不开ODP(大洋钻探计划)或DSDP(深海钻探计划)专用船舶钻探技术，该技术主要通过从工作母船上连接几百到几千米钻杆到海底，实现500—1000m的钻探，再通过不同类型PCS(保压取心器)与PTCS(保压保温取心器)取心工具实现样品采集。重要特点是投入经费巨大。新型保压保温取心钻具是将钻具直接固定在深海海底，实现样品的原位保真采集，针对国内外两类着底式天然气水合物钻探、取心技术进行了分析，对于深海浅表层天然气水合物原位样品采集作业反映了创新的思维、技术模式、设计方案与科学方法     

岬湾海滩沉积动力地貌研究

岬湾海滩是砂质海岸稳定性及其演变的重要内容.介绍了岬间海湾平面形态平衡模型、海滩平衡剖面模式、海滩剖面主要类型的判别以及海岸泥沙运动,其中着重评述了现今岬间海湾平面形态平衡模型和海滩平衡剖面模式.通过它们的优缺点分析,认为人工神经网络模型是未来新型平面形态模型改进的方向;海滩平衡剖面模式分段使用,亦或2种或多种模式配合...     

基于OceanDataView的中尺度涡分析研究

以西太平洋海域 2 个中尺度涡为例,利用 AVISO 卫星高度计观测的海平面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)数据、HYCOM 模式的温度、盐度数据及水下滑翔机实测数据,分析了 Ocean Data View 软件(ODV)在实现该区域中尺度涡运动特征规律研究的实用性,探讨了中尺度涡分析处理的关键技术和方法。 结果表明：利用 ODV 软件能够快速绘制海平面高度异常值和海表面流速的平面图,进而准确判别中尺度涡类型、追踪中尺度涡在海表面的水平空间尺度及演化特征;也可绘制任意航迹温、盐深断面图用于分析中尺度涡的垂直结构和判别涡结构类型;同时 ODV 软件也提供了垂直涡结构实测数据与模式数据对比分析模式,为中尺度涡研究提供强有力的分析工具和技术支撑方法。     

海底沉积物类型判别及其平面分布图绘制

介绍了用Microsoft Excel软件对海洋碎屑沉积物类型进行判别的方法,包括函数的调用和具体操作过程。该方法操作简单、快捷,使对大量样品进行沉积物类型的判别变得极其容易。同时,对传统的海底沉积物类型分布图的绘制进行了改进,形成了一套较为简便、实用的方法。     

天然气水合物生成数值模拟的DAVIE模型和意义

天然气水合物生成数值模拟是以水合物热力学理论为基础,结合计算机方法来模拟水合物在海底环境下生成和分解、分布和富集的热力学、动力学过程。Davie模型是首个能够预测海洋沉积物中天然气水合物体积和分布的定量模型,它系统地模拟了海底天然气水合物的海洋环境和质量平衡,并将其应用到已知水合物分布地区进行对比,取得了很好的效果。     

关于石油生成的高尔德理论

美国天文学家托马斯·高尔德通过天文学研究,提出了一个石油和天然气生成的新理论。高尔德理论可能是对现行石油生成理论的严峻挑战。他认为,石油和天然气早在四十五亿年前地球形成时就已经产生。按照高尔德理论,地球内部的碳化合物在高温、高压作用下生成碳氢化合物,其中一部分流向地球表面,通过油井排出。