南祁连木里冻土区天然气水合物气源探讨北大核心CSCD

南祁连木里冻土区天然气水合物气源问题备受关注。本文借助生物标志化合物、气体组分和同位素等方法,分析探讨了该地区天然气水合物的气源问题。生物标志化合物分布特征上,木里地区水合物钻探岩芯伴生液态烃与三叠系碳质页岩中抽提的可溶有机质具有相似性,显示母质类型皆以水生低等物源输入为主,形成于还原条件下的咸水-微咸水沉积环境,但与该地区侏罗系煤及碳质页岩母质类型以陆源输入为主存在较大差别。对不同时代烃源岩解析气的碳同位素研究结果表明,侏罗系为煤型气特征,与水合物中油型气气源存在明显不同;解析气的3He/4He值反映该地区主要为壳源气。综合研究认为,木里冻土区天然气水合物气源主要来自三叠系烃源岩,具有有机质裂解和浅部壳源特征。     

南祁连盆地木里冻土区天然气水合物烃源岩特征及评价

中国地质调查局2008年在南祁连盆地木里冻土区采集到了中国陆域第一例天然气水合物实物样品,对于天然气水合物的气体来源存在不同的认识。利用新完钻3口井样品的化验分析结果,分析了中侏罗统和上三叠统烃源岩有机地球化学特征。结果表明,中侏罗统江仓组、木里组煤系地层烃源岩有机质丰度较高,TOC(总有机碳含量)大于1%的样品占78.9%;氯仿沥青"A"含量大于0.1%的占总数的72.2%;有机质类型以Ⅱ_2、Ⅱ_1型为主;镜质体反射率R_o多介于0.7%~1.2%之间;71个样品生烃潜量平均值为8.8mg/g,总体处于生烃高峰期的生油阶段或凝析油阶段,属于好、很好烃源岩,为天然气水合物主力生烃层系。上三叠统尕勒得寺组亦为煤系地层烃源岩,TOC含量大于1%的样品占76.9%;氯仿沥青"A"含量小于0.05%;有机质类型以Ⅲ、Ⅱ_1型为主;镜质体反射率Ro介于1.1%~1.77%之间;总体处于生湿气或干气阶段,但由于构造抬升影响其生烃潜量,平均值仅为0.35mg/g,当前整体生烃能力较差,为非烃源岩或较差烃源岩,对天然气水合物成藏贡献不大。     

祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征

2008年11月5日,由中国地质科学院矿产资源研究所、勘探技术研究所和青海煤炭地质局105勘探队施工的祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程DK-1孔取得重大突破,成功钻获天然气水合物实物样品.这是我国冻土区首次钻获并检测出的天然气水合物实物样品,也是世界上第一次在中低纬度高原冻土区发现的天然气水合物,具有重要的科学、经济和环境意义.目前钻获的天然气水合物均产于冻土层之下,产出深度133~396 m,其层位属于中侏罗统江仓组.水合物以薄层状、片状、团块状赋存于粉砂岩、泥岩、油页岩的裂隙中,或以浸染状赋存于细粉砂岩的孔隙中.祁连山冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层薄、气体组分复杂、以煤层气为主等特征,应是一种新类型水合物.     

祁连山木里冻土区天然气水合物地球化学异常成因分析

在祁连山木里天然气水合物发现区,进行水合物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层,具有明显的深部热解气成因的烃类气体异常。地球化学测井剖面研究显示:在深层冻土中烃类气体以渗滤作用为主进行垂向运移,达到近地表土壤层中则以扩散作用向上迁移,最终在浅表沉积物中形成地球化学异常。     

青海祁连山冻土区发现天然气水合物

祁连山冻土区位于青藏高原北缘,多年冻土面积约10×10~4km~2,具有良好的天然气水合物形成条件和找矿前景.2008～2009年间中国地质调查局在青海省天峻县木里煤田聚乎更矿区施工祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程,迄今共完成钻探试验井4口,总进尺2059.13m,分别在DK-1、DK-2和DK-3钻井中钻获天然气水合物实物样品,取得了找矿工作的重大突破.天然气水合物产于冻土层之下,埋深133～396m.水合物呈白色、乳白色晶体,点火能燃烧,红外热像仪测温后呈明显的低温异常,放进水里强烈冒泡,水合物分解后能不断冒出气泡和水滴,并残留下特征的蜂窝状构造.激光拉曼光谱仪检测呈现特征的水合物光谱曲线,测井曲线也具有较明显的高电阻率和高波速标志.祁连山天然气水合物具有冻土层薄、埋深浅、气体组分复杂、以煤层气成因为主等明显特征,是一种新类型水合物.这是我国冻土区首次钻获的天然气水合物实物样品,也是全球首次在中低纬度高山冻土区发现天然气水合物实物样品,具有重要的科学意义和经济意义.     

祁连山冻土区天然气水合物现场识别方法

天然气水合物是一种赋存在低温、高压条件下,陆上永久冻土区和海底沉积物中的规模巨大的新型能源。在冻土区的天然气水合物研究过程中,钻探取样和天然气水合物岩芯研究仍是识别和推断天然气水合物最直接有效的方法。因此,如何在钻探现场快速有效地识别出天然气水合物及相关异常特征就显得极其重要。近几年在祁连山天然气水合物勘探过程中,探索性地总结出适用于冻土区的天然气水合物现场识别方法,主要包括肉眼观测、孔口气涌观测、岩芯红外测温、岩芯裂隙孔隙水盐度测定、岩芯气体解析与组分测定和岩芯次生构造与伴生矿物鉴别等方法。利用该套现场识别方法和随钻岩芯编录,有效地查明了祁连山冻土区天然气水合物在岩芯中的产状和分布特征,为该区天然气水合物资源评价和试开采试验提供了重要依据。     

青海木里三露天冻土天然气水合物气源性质研究

祁连山木里地区自2008年首次钻获到天然气水合物实物样品以来,其气源问题一直成为焦点。此次重点对神华青海能源开发有限责任公司投资项目实施的青海木里三露天天然气水合物系列钻井的岩心解析气的组成与甲烷碳及氢同位素、岩心顶空气的组成等进行了分析,结合不同钻井天然气水合物本身的气体组成和甲烷碳及氢同位素特征,进一步探讨了该区天然气水合物气源的成因与性质。结果显示：研究区内气源为混合成因,其中东部地区气源以微生物成因气为主,并混合少量热成因气;中西部地区气源以热成因气为主,其热解气具有原油裂解气特征,少部分具微生物改造气特征,同时还混合有部分微生物气及少量煤成气。     

青海木里三露天冻土天然气水合物成藏模式研究

摘要：祁连山地区天然气水合物分布较为复杂,急需对该区天然气水合物成藏控制因素与成藏模式进行深入研究。本次重点对青海木里三露天天然气水合物系 列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合分析,结果显示：该区天然气水合物气源以油型热解成因气为主,少部分在浅部混有部分微生物成因气及煤成气,这些油型热解成因 气源主要由下部或更深部上三叠统或二叠系提供;当气源岩生成烃类气体后运移至浅部直接或间接由断裂连同泥岩、油页岩等封堵形成浅部气体聚集;浅部气体聚集体局部加入微生物成因气 或煤成气,经过不晚于中更新世早期形成的岛状永久冻土作用,在天然气水合物稳定带内与水结合形成天然气水合物,当它们处在天然气水合物稳定带之外便在更浅部以异常高压气层或游离( 吸附)气存在。由于气源类型与供应条件、运移与聚集条件、天然气水合物稳定带范围的不同,它们之间的匹配关系在不同位置具有很大的差异性,从而影响该区天然气水合物在横向平面上和 纵向剖面上分布与产出的不均性。     

祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程概况

2008～2009年,中国地质调查局组织中国地质科学院矿产资源研究所、勘探技术研究所、青海煤炭地质105勘探队等单位,在祁连山木里地区实施“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”,迄今共完成DK-1、DK-2、DK-3和DK-4 4个钻探试验井,总进尺2059.13m,并在井深133~396m区间钻获多层天然气水合物,取得了找矿工作的重大突破,证实中国冻土区存在规模巨大的天然气水合物潜在能源。祁连山冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层薄、气体组分复杂、以热解气为主等特征,应是一种新类型的水合物。初步研发集成出一套冻土区天然气水合物调查方法、钻探施工工艺和配套装备,为下一步的调查研究奠定了基础。     

青海木里三露天冻土区天然气水合物形成与分布地质控制因素

到目前为止,我国陆域冻土区天然气水合物仅限于青海木里三露天地区,钻井揭示该区天然气水合物分布较为分散,那么是什么地质控制因素影响到该 区天然气水合物分布的不均匀性？基于此问题,此次在过去工作基础上,重点对神华投资项目实施的青海木里三露天天然气水合物系列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合 分析,探讨该区天然气水合物气源成因类型、气源有效供应量、不同产状和性质断裂对天然气水合物形成与分布的控制作用。研究结果显示,研究区三露天发现天然气水合物的中西部地区气 源以热解成因气为主,没有发现天然气水合物的东部地区气源则以微生物成因气为主,显示研究区气源成因类型对天然气水合物形成与分布具有重要控制作用。研究区西部地区气源有效供应 量最好,中部地区次之,东部地区最差,这种气源有效供应状况直接影响着研究区中西部地区与东部地区天然气水合物形成与分布的差异性。F₁、F₂逆冲断层控制着研究区中西部天然气水合物的形成与分布;F₁逆冲断层在研究区东中部地区产状和性质发生改变,不利于天然气水合物的形成与分布;F₃₀正断层性质影响到研究区西部地区局部天然气水合物的形成与分布。     

祁连山冻土区天然气水合物激光拉曼光谱特征

采用显微激光拉曼光谱技术在77K和常压下对祁连山木里煤田聚乎更矿区钻获的冻土区天然气水合物进行了测试,得到中国冻土区天然气水合物典型的激光拉曼谱图,从微观角度证实DK3孔的133.30m、139.52~139.92m和141.00m 3段不同埋深的岩心中均有天然气水合物存在。对冻土区水合物的拉曼谱图进行详细研究,结合文献资料,初步判定3段不同埋深的水合物结构均为sⅡ型,并参照不同客体气体分子的特征振动信号对谱线的归属进行分析,得出了水合物中大致所含的气体组分。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体成因及其意义

对祁连山冻土区天然气水合物钻井岩心游离气样品开展研究,测试烃类气体的组分和碳氢同位素,判断天然气水合物的气体成因类型及成藏模式。结果显示烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷、丙烷等重烃组分。甲烷碳同位素分布范围最广,气体成因来源相对简单,没有明显受到次生改造作用的影响。该区天然气水合物属于热解成因,判断来自深部的三叠统尕勒得寺组烃源岩。本研究可为我国高原冻土天然气水合物勘探和开发提供理论依据。     

祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征

2008~2009年实施的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”,已完成DK-1、DK-2、DK-3和DK-4孔的钻探任务。施工期间多次钻获天然气水合物实物样品,证实祁连山冻土区存在天然气水合物。祁连山冻土区天然气水合物主要以裂隙型和孔隙型2种状态产出。基于天然气水合物存在的10个方面的特征,认为天然气水合物赋存层位主要为中侏罗统江仓组,产于冻土层之下,主要储集于133.0~396.0m区间,储集层岩性多以粉砂岩、油页岩、泥岩和细砂岩为主,含少量中砂岩。钻孔中天然气水合物纵向分布不具有连续性,钻孔间横向分布规律不明显。岩石质量指标(RQD)统计结果显示,RQD低值区与天然气水合物储集层段具有较好的一致性,表明裂缝系统对于该区天然气水合物的分布具有重要的控制作用。     

冻土区天然气水合物试采对接井冲洗液技术

2015年,在祁连山木里冻土区进行了天然气水合物试采对接井施工。根据木里地区的地层条件,针对孔壁易出现的水化、坍塌、掉块等现象,制定了冲洗液配方,通过合理调整处理剂的用量,达到良好的护壁及润滑效果。使用过程中对密度、粘度、含砂量、失水量等参数进行了监测,并对冲洗液性能作出及时调整。应用结果表明,该冲洗液配方具有良好的综合性能,能够满足冻土区天然气水合物试采井钻探施工要求。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分的特征和成因

祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和c同位素分析测试结果表明,祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷和丙烷;δ13C。均大于-50‰,R值普遍小于100,显示出明显的热解气特征。结合钻探区的地质背景和岩性特征,初步判断气体大多来源于深部迁移上来的油型气,并有部分原地煤成气的混合。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分 的特征和成因

祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和C同位素分析测试结果表明,祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷和丙烷;δ13C1均大于-50‰,R值普遍小于100,显示出明显的热解气特征。结合钻探区的地质背景和岩性特征,初步判断气体大多来源于深部迁移上来的油型气,并有部分原地煤成气的混合。     

青海木里三露天井田构造特征及其与天然气水合物分布关系

通过对青海木里冻土区三露天井田三维地震资料进行处理,在岩石物理分析和地震响应特征分析模拟的基础上,获得了研究区深部构造和地震特殊处理如AVO 特征分析等结果。结果显示,该区天然气水合物的分布与构造关系极为密切,研究区的天然气水合物分布主要受构造控制。在构造发育区,断裂和裂隙发育,其内的天然气水合物分布特征明 显,这一结果与实际钻探结果亦相吻合。     

祁连山冻土区天然气水合物分解气碳氢同位素组成特征

开展祁连山冻土区天然气水合物气体同位素研究,是解决其气体成因、来源等科学问题的一个重要手段。本研究采集祁连山南麓多年冻土区水合物科学钻探DK2和DK3孔共8个含水合物的岩芯样品,采用真空顶空法收集样品中水合物的分解气,分别用气相色谱(GC)、气相色谱同位素比值质谱(GC-IRMS)测定其气体成分和同位素组成,测试结果表明:祁连山冻土区天然气水合物样品的气体碳氢同位素变化较大,甲烷、乙烷和丙烷的碳同位素(δ13C)变化范围分别为-52.6‰～-48.1‰、-38.6‰～-30.7‰和-34.7‰～-21.2‰,而二氧化碳的碳同位素(δ13C)最低为-27.9‰,最高为16.7‰;甲烷、乙烷和丙烷的氢同位素(δD)变化范围分别为-285‰～-227‰、-276‰～-236‰和-247‰～-198‰。通过对这些碳氢同位素进行综合研究,包括气体分子组成与同位素的关系分析、甲烷的碳氢同位素之间的关系判断等,结果表明研究区天然气水合物的气体主要来源于热解气,而且是在淡水环境中形成的有机成因气。     

青海省天峻县木里地区天然气水合物发现区 浅表地球化学特征

在青海木里天然气水合物发现区分别采集50件浅表土壤样品和顶空气样品,采用顶空间轻烃法、酸解烃法和蚀变碳酸盐法研究其浅表地球化学特征。结果表明,顶空气中可检测出C1—C3,土壤中检测出C1—C5,酸解烃各指标之间具有显著的相关性,碳酸盐指标与酸解烃也呈显著的正相关。地表烃类气体来源为原油伴生气、凝析油伴生气和煤型气,与水合物同源,显示出深部热解成因气的特征。     

祁连山冻土区天然气水合物游离气测量技术试验

在青海木里已知水合物发现区,利用west便携式土壤通量测量仪和Picarro公司的G2132-iAnalyzer甲烷碳同位素分析仪开展游离气甲烷现场测量技术试验.游离气甲烷含量特征值和地球化学异常空间分布特征显示,研究区已知水合物矿藏上方存在良好的游离气甲烷地球化学异常,异常展布受到控矿断裂和地下水合物矿藏的影响,具有对应关系.有机地化和甲烷碳同位素证实祁连山冻土区天然气水合物属于热解成因.研究区游离气甲烷地球化学异常成因主要为热解成因与微生物成因,冬季开展游离气甲烷试验能减少地表微生物作用的干扰.试验结果表明,游离气甲烷现场测量技术适用于木里地区天然气水合物地球化学勘查,能够指示水合物矿藏,其最佳采样时间为冬季,是天然气水合物勘查的有效补充技术.