含水合物沉积物电阻率演化规律实验研究进展

电阻率对沉积物组成和微观结构具有极高敏感性,是反映水合物生成分解过程物性演化的重要参数。然而由于影响因素复杂,人们对电阻率随CH4水合物生成分解的演化规律仍不清楚。对含CH4水合物沉积物的电阻率实验研究进展进行了梳理,分析了电阻率的主要影响因素,总结了纯水、盐水、非饱和水等不同体系中水合物生成分解过程电阻率演化规律。研究认为,在纯水沉积物中,电阻率随着水合物的生成不断增大;在盐水沉积物中,成核阶段的排盐效应以及生长阶段的重结晶或Ostwald熟化现象都会导致沉积物电阻率的降低;对非饱和水沉积物,气体和水在重力、毛细管力作用下、孔隙溶液离子在渗透和扩散作用下,都对沉积物电阻率造成影响。基于上述分析,提出了水合物生成过程模型,探讨了电学特性实验研究未来发展方向,对水合物电学研究具有一定的参考意义。     

多孔介质体系中甲烷水合物生成动力学的模拟实验

多孔介质中的水合物动力学研究由于对实验技术与设备的要求较高,在国内开展的工作相对较少。主要研究了等容等压、等容等温条件以及不同粒径范围的多孔介质中甲烷水合物生成动力学过程。结果表明,低温高压条件能够为甲烷水合物生成提供更大的驱动力,从而明显促进水合物生成。在粒径为250-355μm的天然海砂中,压力5 MPa时,1℃的反应釜温度可以使甲烷水合物较快生成;在粒径为180-250μm的天然海砂中,温度为2.5℃时,5 MPa的压力即可使水合物较容易生成。但粒径范围125-700μm的多孔介质对水合物生成没有明显的影响。     

甲烷通量对自生碳酸盐岩和水合物饱和度的影响

为了探讨甲烷通量或SMT对自生碳酸盐岩埋深和水合物饱和度的影响,综述了第六届国际水合物论文集中的相关论文得出如下结论：海底发生富含甲烷的孔隙水渗漏和甲烷气的排出,有利于海底自生碳酸盐岩的沉积;甲烷通量和海底侵蚀可能控制了自生碳酸盐岩和SMT的埋深,然而,甲烷通量或SMT埋深是否控制沉积物中水合物的饱和度目前尚无定论。     

天然多孔介质中的溶解气体生成气体水合物

尽管海底有丰富的气体水合物 ,但我们对其生成过程还知之甚少。实验室的研究通常通过冰和气体混合物或液态水和自由气体剧烈搅动的混合物予以合成 ,但这些尚不能代表海洋环境条件。的确 ,许多地区海洋沉积物中的气体供应不能满足生成游离气的需要 ,当然也有例外。通常认为水合物由水溶液产生 ,这种假设依据的是热动力均衡计算(Ｍｉｌｌｅｒ,１９７４;Ｈａｎｄａ,１９９０) ,但问题是水合物晶体能否在溶解气体含量不足以形成游离气相时成核。因此 ,水合物怎样成核和水合物怎样由水溶液生成是了解水合物怎样在自然条件下形成的关键。国际上…     

多孔介质中不同饱和度天然气水合物的分解特性研究

开采天然气水合物对缓解世界能源危机、解决中国天然气资源短缺问题具有重要现实意义。降压法是开采天然气水合物一种较为简单、安全、有效的方法,但是目前对水合物饱和度较高条件下的降压分解特性缺乏深入认识。在多孔介质（石英砂）体系开展了天然气水合物的生成与分解实验,研究了3种不同水合物饱和度（38.1%、42.1%、46.4%）条件下的水合物降压分解特性,分解压力分别为2 MPa和3 MPa。实验结果表明：2 MPa对应的产气速率较高,但是模拟储层温度会降至冰点以下,在实际水合物开采中会引起冰堵,阻碍水合物进一步分解。当分解压力为3 MPa时,在0～2 h内,随着水合物饱和度增加,产气速率减小;从2 h到水合物分解结束,水合物饱和度越高,产气速率越高;在降压阶段,不同饱和度水合物的储层温度（T1、T2、T3）快速下降且最低温度相似;在恒压阶段,不同饱和度水合物的储层温度开始回升,水合物饱和度越高,储层温度波动越大,并且恢复至实验设定温度需要的时间越长。研究结果将为水合物试采过程防止冰堵现象发生、提高气体回收率提供重要的理论参考。     

海底水合物区甲烷的溶解度

海底水合物区有特定的温压条件限制，甲烷含量丰富超过局部的溶解度(Kvenvolden，1988)。即使全球的大部分海相环境具备水合物形成的温压条件，但是水合物主要存在于有机碳产出高或能为水合物的形成提供足够甲烷的承载流体存在的大陆     

海底水合物区甲烷的溶解度

海底水合物区有特定的温压条件限制,甲烷含量丰富超过局部的溶解度(Kvenvolden,1988)。即使全球的大部分海相环境具备水合物形成的温压条件,但是水合物主要存在于有机碳产出高或能为水合物的形成提供足够甲烷的承载流体存在的大陆边缘地区。甲烷溶解度     

海洋甲烷水合物BSR的地震研究

根据多道地震反射资料分析，温哥华岛近海的北喀斯喀特俯冲带边缘有一清楚的BSR区。海底以下300m处的反射层代表笼形物或甲烷水合物层的底界。1300m水深和3600m长的地震检波器组合允许BSR振幅随炮检距变化，并进行高分辨速度分析和垂直入射资料模拟，所有三种类型分析结果能够较好地解释海底以下大约300m处BSR之上10－30m厚的高速层，并有一明显的底界和过渡顶界。在这层内，大约1／3的沉积物孔隙空间为冰状水合物充填。地震无法探测BSRs之下的游离气，这些结果对水合物BSR的形成与分布的模拟起到重要的控制作用。     

压缩加载条件下含水合物沉积物蠕变特性分析

水合物开采可能诱发海底滑坡或其他工程地质灾害。实现水合物商业化开采需要中长期稳定产气,长期荷载下储层的蠕变特性是地层稳定性评价的基础力学参数。利用南海水合物储层粉黏土为试验介质在压缩加载条件下的系列固结排水蠕变测量试验结果,对粉黏土的蠕变特性进行了分析。结果表明,加载过程中,含水合物沉积物经历瞬时变形、固结变形和蠕变变形3个阶段;随着加载应力和水合物饱和度的提高,蠕变应变不断增加;修正的Singh-Mitchell蠕变模型可以较好预测不同应力水平和水合物饱和度下粉黏土的蠕变特性。     

细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型

描述含水合物沉积介质的应力-应变关系,建立含水合物沉积介质的力学模型,预测水合物储层的变形规律,是有效开发水合物资源的基本前提。以经典邓肯-张模型为基础,结合细砂质含水合物沉积介质力学三轴试验数据,提出了适合细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型及其参数,并验证了模型的准确性。结果表明,该模型及其参数可以很好地描述细砂质含水合物沉积介质的应力-应变的非线性弹性关系。     

渗漏型甲烷水合物的生成实验

天然气水合物是未来潜在的清洁能源,与扩散型水合物相比,渗漏型水合物具有埋藏浅储量大的特点,因此,具有更大的开采和利用价值。在自制的7.5 L透明高压反应釜中模拟研究了沉积物中渗漏型甲烷水合物的生成过程,考察了水合物生成过程中温度、压力、电阻率以及流量的变化;计算了甲烷水合物的生成速率;并对水合物生成过程进行了可视化研究。实验结果表明,渗漏型甲烷水合物可快速生成,在初始温度3.5 ℃、初始压力6.2 MPa、渗漏通量14.7 mol/(m2·s)的条件下,水合物最大生成速率为0.12 mol/s,电阻率最大可以达到2.2 Ω·m。     

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…     

气体水合物中甲烷的地球化学特征

通过对气体水合物样品中烃类气体组分和甲烷碳同位素组分的检测,表明自然界中存在Ⅰ型、Ⅱ型和Ｈ型３种类型的气体水合物,在水合物结构中甲烷客体分子主要源自沉积有机质中ＣＯ２的微生物还原作用,也存在热成因甲烷,少数地区为微生物成因和热成因混合甲烷,微生物成因甲烷总是占优势。     

天然气水合物甲烷量及资源量的计算

１　天然气水合物的分布１．１　永久冻土带天然气水合物的分布陆地环境的天然气水合物仅分布在永久冻土带。目前已经确认或推测的地点有８处,其中俄罗斯北部５处,阿拉斯加和加拿大北极海沿岸区３处（Ｋｖｅｎｖｏｌｄｅｎ,１９９８;Ｃｏｌｌｅｔｔ１９９３,１９９４）。１．２　海区天然气水合物的分布根据Ｋｖｅｎｖｏｌｄｅｎ等（１９９３）统计,天然气水合物在水域（海域以及湖沼环境）的分布有４７处。到１９９６年,加上日本周边海域的发现,共计５７处。其中,太平洋（白令海、颚霍茨克海、日本海）２７处,大西洋（加勒比海、…     

硫酸盐-甲烷界面与甲烷通量及下伏天然气水合物赋存的关系

硫酸盐-甲烷界面在富甲烷和含天然气水合物的海洋沉积区已经成为一个重要的生物地球化学识别边界。在硫酸盐-甲烷界面之上,沉积物中的硫酸盐因参与分解有机质和甲烷厌氧氧化反应而被消耗,而其界面之下沉积物中的甲烷则不断生成,含量逐渐增加。根据该界面附近硫酸盐浓度和甲烷浓度的变化特征,可以判断该区甲烷流体通量的大小,从而指示下伏天然气水合物的可能赋存状况。南海北部陆坡的柱状沉积物孔隙水数据的分析显示,硫酸盐-甲烷界面埋深比较浅,表明该海域的甲烷通量较高。这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,并暗示着该区下伏海底可能有天然气水合物沉积层赋存。     

气体水合物储集层中原地甲烷含量的直接测定

气体水合物储集层中原地甲烷含量的直接测定ＧｅｒａｌｄＲ．Ｄｉｃｋｅｎｓ等某些气体能与水结合形成在高压和低温条件下稳定的固体—气体水合物。许多有甲烷来源的海洋沉积物中存在着适合气体水合物形成的条件。大陆边缘的地震反射剖面表明，在海底沉积物上部几百米中，...