南海天然气水合物项目纳入973计划

我国南海北部陆坡是天然气水合物发育的理想场所。近年来,在中国地质调查局统一组织下,广州海洋地质调查局经过9年的调查研究,发现了天然气水合物赋存的地质、地球物理、地球化学和生物证据,圈定了有利远景区,初步评价认为南海北部具有良好的天然气水合物资源前景,并于2007年5～6月经钻探在南海北部神狐海域获取了天然气水合物的岩心样品。     

小道距高分辨率三维地震探测新技术助力海域天然气水合物勘查

<正>近日,由中国地质调查局青岛海洋地质研究所联合中国海洋大学开展的"天然气水合物小道距高分辨率三维地震探测"项目圆满完成了野外资料采集工作,并顺利通过了专家组验收,为今后我国海域天然气水合物资源勘查再添关键技术支撑。随着我国天然气水合物勘查开发利用的快速发展,常规的二维地震探测精度已无法满足精细刻画天然气水合物矿体的要求。2011年以来,青岛海洋地质研究所联合中国海洋大学开展了"天然气水合物小道距高分辨率三维地震探测"技术     

测井技术在水合物储层识别中的应用前景

海洋天然气水合物是一种潜在的巨大能源。地球物理测井在天然气水合物探测与储量评价领域发挥了重要作用,并且随着以勘探天然气水合物为目的的钻井数量的增多日益受到重视。主要介绍了常规测井方法、成像测井和核磁测井在识别天然气水合物储层中的应用,发展海洋天然气水合物的识别技术,准确了解天然气水合物的分布与蕴藏量,对我国海洋天然气水合物产业的建立具有关键作用。     

全球天然气水合物资源潜力评价及勘查试采进展

天然气水合物是一种清洁高效的环保型化石能源,分布于世界深水海域和多年冻土带环境之中,资源潜力巨大。最新的评价预测结果表明,全球水合物沉积物中碳资源量介于500~3 000Gt。作为一种新型的非常规能源,目前其资源量评价预测尚存在不确定性,而且并非所有的天然气水合物都可开采利用。不同赋存形态的天然气水合物构成了能源金字塔,展示了不同类型水合物资源潜力大小及可开发利用的程度。因此,天然气水合物资源潜力评价预测与开发利用正越来越多地受到人们的关注与重视。尽管中国在南海的试采工作取得了重大突破,但如何经济、安全地世界性开采这种新能源仍需要开展更多的研究工作。     

波阻抗反演在琼东南海域水合物检测中的应用

为了更好地研究天然气水合物的展布形态和赋存情况,对琼东南海域天然气水合物勘探区的地震资料进行波阻抗反演。首先利用基于精细速度分析的高分辨率层速度反演方法来建立低频阻抗模型,然后采用了基于波动方程Born近似的直接反演和基于模型优化的间接反演两种方法进行反演研究。结果表明,研究区数据体波阻抗高低分异明显,地质现象比较清楚,能够比较准确地反映地下水合物矿体的展布情况,且可靠性较高,可用于后续的水合物储层分析及综合研究。本文在无井约束的条件下,采用波阻抗反演技术开展适用于天然气水合物的识别研究,对未来的水合物勘探具有重要的现实意义。     

海域天然气水合物开采的地质控制因素和科学挑战

目前,国际上对天然气水合物产状、分布和特征的认识已取得显著进展,开展了一系列陆地多年冻土区和海域天然气水合物试采,但天然气水合物开采仍面临科学挑战。本文在综述全球天然气水合物勘探开发现状的基础上,阐述了天然气水合物储层分类及其开采的地质控制因素,提出了海域天然气水合物有效经济开采面临的资源评价、开采技术方法、储层地质参数和工程地质风险等4方面的科学挑战。要实现海域天然气水合物的有效经济开采,资源评价是基础,开采技术方法是关键。判定天然气水合物储层是否可采需要精确的储层地质参数,能否实现有效开采取决于工程地质风险的控制。     

国外海域天然气水合物资源量评价方法对我国的启示

天然气水合物资源量评价结果关系着对水合物资源价值、环境影响和潜在危害等科学问题的认识,是天然气水合物资源勘探开发工作中首要且最重要的内容。水合物资源量评价方法的选择、改进和发展决定了资源评价工作的质量和结果的可信度。通过分析国内外现有水合物资源量评价方法,明确了水合物资源量的含义(资源量/储量);依据成藏和生烃2种不同的评价思路,总结了4种评价方法;探讨了国外海域水合物资源量评价经验对我国的启示,认为通过掌握水合物成藏规律,采用基于生烃思路的方法,可以整体把握影响因素变化趋势,从而获取有效区域评价参数;通过结合已有地震、测井和钻井资料,采用基于成藏思路的方法,可以精细刻画各目的层的构造和沉积特征,增加资源量评价结果的可信度。     

地震属性在海洋天然气水合物识别中的应用

海洋拖缆主动源多道地震技术是应用于海洋天然气水合物资源调查的主要技术方法。不同于常规油气藏勘探,海底天然气水合物成藏机制复杂多样,海底似反射(Bottom Simulating Reflector,BSR)特征与水合物赋存并非完全对应。为提高海洋天然气水合物矿体识别的可靠性,地震属性技术在水合物资源调查中发挥着越来越重要的作用。本文对我国南海北部海域天然气水合物调查中的关键属性进行了对比、分析及筛选试验研究。试验针对海洋高分辨多道三维地震数据,采用三维地震层速度控制综合处理技术完成了BSR区域的成像,提取了与BSR相关的多种地震属性,并对BSR地震属性体的内部特性进行了分析,实现了BSR特征水合物矿体的识别,并提取了BSR上方和下部结合层带的地震属性。研究结果表明,在水合物赋存地层极其复杂的条件下,地震属性分析技术在海洋复杂浅地层水合物识别方面具有可行性和技术优势。     

海洋天然气水合物开采方法及产量分析

海洋天然气水合物的巨大储量刺激了世界各国能源部门努力研究如何从天然气水合物储层生产天然气。根据水合物形成的条件,只有当水合物处在其相平衡条件以外,水合物才能分解。因此,水合物的开采方法只能为热熔法、抑制剂刺激法、减压法和地面分解法。为了对天然气水合物储层中气体的生产有个定量的评估,本文以水合物开采井为例,运用数学方法推导了水合物井中气体的产生量。结果表明,在天然气水合物储层中,天然气释放量是井内水合物分解温度、压力及水合物层气体渗透性的敏感函数。该函数可以用于天然气水合物井气体开采量的计算及对水合物储层可开采性评价。     

全球天然气水合物勘查试采研究现状及发展趋势

天然气水合物是一种规模巨大且高效的新型清洁能源,其资源量是全球石油天然气和煤炭等化石能源资源量总和的2倍。日益增长的能源需求和对气候的重大影响,使人们对天然气水合物巨大资源潜力的兴趣倍增,因此,天然气水合物亦被科学家称为"未来全球能源发展的战略制高点"。近10多年来,美国、加拿大、日本、中国等均先后开展了陆地和海洋天然气水合物勘查与试采实验,印度和韩国亦准备近期开展海洋天然气水合物试采。总之,全球天然气水合物勘查试采的高潮正在蓬勃掀起。笔者分析阐述了世界天然气水合物研究的4个发展阶段,剖析了全球天然气水合物资源分布及主要国家天然气水合物资源潜力,并在此基础上,重点分析阐明了国内外天然气水合物勘查试采进展以及未来发展趋势,以期对我国天然气水合物勘查试采与研究工作有所裨益。     

世界热点地区高饱和度天然气水合物有利沉积储集条件

天然气水合物是全球未来能源的接替资源，高饱和度(S_h>50%)水合物储层是未来面向工业化开采的首要选择。截止到目前，高饱和度天然气水合物有利沉积相带与储层条件之间的关系仍缺乏系统研究。根据公开发表的文献资料，系统总结了墨西哥湾、日本南海海槽、韩国郁陵盆地、印度Krishna-Godavari盆地以及南海神狐海域等全球5个天然气水合物热点钻探区64口井取芯及井-震联合资料，对含水合物储层岩性、沉积环境、水合物饱和度等参数进行的详细总结分析表明：在必要的温压环境和气源条件下，深海平原区块体搬运沉积和浊流等高沉积速率的深水砂质沉积物赋存孔隙型水合物，水合物可分布在砂岩、极细砂岩、粉砂岩、粉砂质黏土和泥等粒级沉积物中，但高饱和度水合物主要赋存于粉砂-细砂岩中，储层孔隙度与饱和度具有一定的正相关性。中国南海神狐海域发现含有孔虫黏土质粉砂或粉砂质黏土这种特殊的细粒沉积物，其水合物饱和度可达到中高水平(20%～76%)。上述研究成果及认识奠定了下一步寻找优质天然气水合物储层的地质基础，也可为高饱和度水合物商业化勘探开发提供理论依据。     

南海神狐海域非均质性天然气水合物储层的分频反演

南海北部陆坡神狐海域天然气水合物钻探结果显示,这一区域水合物储层具有纵横向分布不均质性、规模小且变化快的特点,使得精确评价水合物资源量面临诸多困难。根据井震数据分析了水合物分布特点,利用分频反演方法对该区水合物的空间分布进行预测。分频反演是利用测井和地震资料,采用支持向量机(SVM)的方法研究不同探测频率下的振幅响应(AVF),将AVF作为独立信息引入反演,建立起测井和地震波形间的非线性关系,充分利用地震中全频带信息,实现高分辨率的反演结果。采用该方法进行预测的结果与实际钻井情况非常吻合,验证这一技术适用于预测非均质性天然气水合物空间分布。基于预测结果并结合区域地质特征综合分析表明:水合物分布不均匀的主控因素除温压条件外,晚中新世之后的频繁构造运动使较深部的热解气沿着断层、气烟囱向上运移,形成厚块状"流体运移通道型"天然气水合物藏,而浅部沉积物中以扩散方式在渗透性良好的储层形成薄层状天然气水合物藏。     

天然气水合物开采井孔出砂问题研究

天然气水合物是一种重要的非常规能源,但水合物开采出砂问题成为制约其走向商业化开发的关键因素。南海北部陆坡是我国天然气水合物的重要赋存区,其水合物主要以分散状弱胶结方式赋存,研究其出砂问题显得极为迫切。研究表明储层出砂的根本原因是储层介质强度降低,而水合物储层介质强度受到水合物胶结模式、水合物饱和度、孔隙流体压力、流速及生产压差等影响。本文在对比分析天然气水合物储层出砂与常规油气藏出砂特征的基础上,总结了弱胶结疏松砂岩油藏出砂研究方法,为天然气水合物储层开采井孔出砂的研究提供思路和参考。     

墨西哥湾北部陆坡天然气水合物成藏系统

为了深入了解墨西哥湾北部陆坡天然气水合物赋存状况、水合物储层特征以及资源评价,借助天然气水合物成藏系统概念,在收集和整理国内外学者的研究成果的基础上提出了散失均衡体系。对该区天然气水合物气体供应、流体运移、聚集成藏及水合物散失均衡体系进行了综合分析,认为散失均衡体系应该作为天然气水合物成藏系统的重要组成部分予以重视。     

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...     

海底高频地震仪在南海北部天然气水合物探测中的应用

天然气水合物是石油天然气的理想替代能源,是当前能源、环境领域的研究热点。我国2007年神狐海域水合物钻探表明,天然气水合物的空间分布不均,水合物矿体内部物性差异较大。为了研究海域水合物及游离气的矿层结构,准确评估研究区天然气水合物资源量,采用三维地震与海底高频地震(HF-OBS)联合采集技术,获取水合物矿区的多波地震反射数据。充分利用纵横波速度信息,刻画研究区天然气水合物矿体的外形与内部结构,分析含天然气水合物沉积层的沉积环境与沉积物类型关系,进而获得这一海域天然气水合物分布规律的综合地质认识。     

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。     

水合物储层工程地质参数评价系统研发与功能验证

海洋天然气水合物储层的工程力学参数对准确评价水合物开采过程中的工程地质风险至关重要。静力触探和十字板剪切技术结合能够获得储层原位纵向连续性良好的工程力学参数,在天然气水合物开发工程-地质一体化探测与评价方面具有巨大潜力,但目前鲜见该系列技术在水合物勘查及试采中的应用。为了摸清天然气水合物储层的静力触探参数、十字板剪切参数响应规律及影响因素,进而为水合物储层工程地质特征现场评价提供依据,自主研发了天然气水合物储层工程地质参数评价试验系统。该系统能够开展含水合物沉积物五桥静力触探测试(锥尖阻力、侧摩阻力、孔隙水压力、电阻率、摄像),十字板剪切测试,并与电阻率层析成像测试结合,解释天然气水合物储层的工程地质参数响应机理。基于该系统分别针对砂土、粉砂质黏土沉积物(不含水合物)开展了功能验证性实验,并与南海神狐海域粉砂质黏土层的现场实测数据进行比对,结果证明试验数据重复性良好,试验结果与现场实测数据有可比性,系统可靠。该系统对于验证新型水合物开发工程-地质参数一体化探测技术提供了基础平台。     

径向基函数神经网络在计算天然气水合物饱和度中的应用研究

天然气水合物饱和度的计算通常采用阿尔奇公式、双水模型、Wood 方程等方法,这些方法均基于孔隙度的求取,并需要配合岩心分析来获得公式中的有关参数,存在误差传递导致结果不正确的问题.由于天然气水合物是以固态形式赋存于地层当中,因此研究适用于含天然气水合物储层的评价模型也是解决准确评价天然气水合物储层需考虑的因素.针对沿用油气测井评价方法计算天然气水合物的孔隙度和饱和度中存在的问题,采用径向基函数作为人工神经网络,计算了我国首次采获水合物样品的神狐海域某井天然气水合物的饱和度,以其中一口井的分析数据为样本训练并建立径向基函数神经网络,有效地求出了另一口井的天然气水合物饱和度,其结果与现场孔隙水分析的饱和度基本吻合.避开了天然气水合物饱和度的模型建立及参数求取难题.     

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。