南海北部油气微生物勘查研究

随着现代生物技术的发展,微生物勘探技术正走向成熟,成为一项经济有效的直接找油方法。探讨了油气微生物勘探指标的选择和甲烷氧化菌的研究方法,应用原位荧光杂交法分析了南海北部表层海水中甲烷氧化菌的丰度,结果发现每升海水中有3.59×104～7.45×106个甲烷氧化菌,并且海水中甲烷浓度与甲烷氧化菌丰度的相关性较高,相关系数达0.861,基于两个指标综合分析海洋油气藏的赋存可以提高指示精度。     

垃圾填埋场覆层甲烷生物减排技术综述

垃圾填埋场服役期间会因微生物降解有机物释放大量甲烷,即使有气体收集装置,仍有甲烷逃逸到大气中。甲烷气体是造成温室效应的重要气体之一。甲烷氧化菌是以甲烷为唯一碳源的微生物,具有其优良的甲烷氧化效能。在中小型填埋场、老旧填埋场及开启集气装置已不再经济的大型填埋场,可在填埋场覆层中掺入甲烷氧化菌,对甲烷进行生物氧化,减少垃圾填埋场的甲烷释放量,从而减少温室效应,达到环保的目的。文章回顾了近些年国内外对甲烷氧化菌及其甲烷氧化效能的相关研究,对甲烷氧化菌的分类及其甲烷氧化机理,影响甲烷氧化菌氧化效能的因素以及甲烷氧化菌在垃圾填埋场中的应用等研究成果进行了总结,并对其今后的研究和应用提出了展望。     

甲烷氧化与氨氧化微生物及其耦合功能

甲烷氧化与氨氧化过程分别对控制温室气体甲烷和氧化亚氮方面有着特殊作用,土壤及湿地等环境中的甲烷氧化菌和氨氧化菌在生态系统碳、氮生物循环中扮演着重要的角色。论述了甲烷氧化与氨氧化过程的微生物学机制,甲烷氧化菌和氨氧化菌的群落结构变化,分析了甲烷氧化菌和氨氧化菌在碳、氮循环以及它们在控制重要温室气体排放中的环境功能,阐述了甲烷氧化菌和氨氧化菌的关联作用机制。以期深入揭示甲烷氧化菌与氨氧化菌的空间分异与耦合机制,为深入探讨这类微生物的生态机制和环境功能提供科学线索。     

地表微生物在油气勘探中的应用

在认识微生物油气勘探原理的基础上,对微生物油气勘探常用指标进行了分析。油气田上方的微生物异常与背景区有明显差异,油田与气田上方不同指标的异常特征亦不同,表明地表微生物可应用于油气勘探。研究发现,甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、专性烃氧化菌、硫酸盐还原菌等在油气田上方表现出较为明显的顶端异常特征,专性烃氧化菌在气田上方显示稍弱,甲烷氧化菌在油田上方显示稍弱。     

油气微生物勘探法概述

介绍了油气微生物勘探的理论基础。甲烷氧化菌和短链烃氧化菌是两类最基本的细菌。利用甲烷氧化菌可以进行天然气勘探;对短链烃氧化菌进行检测可以探明在所研究的土样中是否存在短链烃,从而表明地下是否有油的聚集;在那些同时探测到短链烃和甲烷的地区,依据信号的强度,可以推断是否存在含大量短链烃的热成因气藏或具有气顶的油藏。微生物勘探是一门相对独立的勘探技术,基本上不需依靠地质和地震数据,并具有廉价有效的优势。可以预计．该方法将作为一种辅助技术在我国今后的油气勘探中发挥明显作用。     

油气微生物勘探法概述

介绍了油气微生物勘探的理论基础,甲烷氧化菌和短链烃氧化菌是两类最基本的细菌,利用甲烷氧化菌可以进行天然气勘探,对短链烃氧化菌进行检测可以探明在所研究的土样中是否存在短链烃,从而表明地下是否有油的聚集,在那些同时探测到短链烃和甲烷的地区,依据信号的强度,可以推断是否存在含大量短链烃的热成因气藏或具有气顶的油藏,微生物勘探是一门相对独立的勘探技术,基本上不需依靠地质和地震数据,并具有谦价有效的优势,可以预计,该方法将作为一种辅助技术在我国今后的油气勘探中发挥明显作用。     

微生物介导的土壤甲烷循环及全球变化研究

甲烷是主要的温室气体之一, 目前在大气中的含量达1.7×10-6m3·m-3, 比工业革命前增加了115%, 并以1%年增长速度稳定增长. 甲烷吸收太阳远红外光的能力比CO2高20～30倍, 对全球增温的贡献率达15%. 多年来对大气甲烷的产生、转运和循环以及调控的研究表明, 80%以上的甲烷是通过微生物的活动产生的, 一部分在进入大气前被微生物吸收利用, 这样, 大气中甲烷的净含量绝大部分是甲烷产生微生物和甲烷营养微生物相互作用的结果. 因此, 研究甲烷产生菌和甲烷氧化菌的活动规律和生态学特征, 有利于揭示微生物介导的甲烷循环过程, 并探索减排的措施. 已知有80多种甲烷产生菌和100余种甲烷氧化菌, 它们的种类和生态多样性比较广泛, 环境差异和波动影响它们的生理代谢活性, 从而导致甲烷排放的波动性和不确定性. 在未来全球变化条件下, 天然湿地作为重要的甲烷源之一, 如何响应和反馈环境的变化是研究的重点领域.     

油气微生物勘探法概述

介绍了油气微生物勘探的理论基础。甲烷氧化菌和短链烃氧化菌是两类最基本的细菌。利用甲炕氧化菌可以进行天然气勘探;对短链烃氧化菌进行检测可以探明在所研究的土样中是否存在短链烃,从而表明地下是否有油的聚集;在那些同时探测到短链烃和甲烷的地区,依据信号的强度,可以推断是否存在含大量短链烃的热成因气藏或具有气顶的油藏。微生物勘探是一门相对独立的勘探技术,基本上不需依靠地质和地震数据,并具有廉价有效的优势。可以预计,该方法将作为一种辅助技术在我国今后的油气勘探中发挥明显作用。     

海洋天然气水合物勘查和识别新技术:地质微生物技术

当前国内外海洋天然气水合物勘查和评价发展趋势要求有更多具有精细探测和评价功能的技术,这给地质微生物水合物探测技术的研发和应用提出了需求和挑战。简要介绍了当前水合物成藏或沉积环境研究中所涉及的主要微生物类别及其主要关系,它们绝大多数是适应海底深部低温高压环境的厌氧极端生物。其中重要类群是为天然气提供气源的产甲烷古生菌、参与甲烷厌氧氧化过程的甲烷氧化古生菌和硫酸盐还原细菌。介绍了国内外几个地质微生物探测技术的实例,包括历史悠久的"微生物油气勘探"技术、近十年来发展起来的微生物计数法、群落结构和标志类别法;另外,对新露头角的微生物生物标志物法等其他方法也给予简要介绍。     

木里地区水合物轻烃微渗漏微生物群落及烃氧化菌响应特征研究

为了研究水合物轻烃微渗漏对近地表微生物群落的影响作用,采用二代测序技术,对木里冻土区见水合物钻孔DK1、DK9和无水合物孔DK6附近土壤中的微生物群落进行了研究。相对于无水合物钻孔DK6,水合物钻孔的微生物群落结构发生了改变,尤其是烃氧化微生物在水合物钻孔具有明显的数量优势;水合物钻孔DK1以烷烃氧化菌为优势烃氧化菌群,水合物钻孔DK9以甲烷氧化菌为优势烃氧化菌群,这与DK1和DK9的水合物气体组分差异表现一致,无水合物钻孔DK9则无明显优势烃氧化菌群。以丁醇为唯一碳源的选择培养也得到了一批常见的烃氧化菌,这些可培养烃氧化菌可用于水合物相关烃类微渗漏的指示。上述以烃氧化菌群为代表的微生物群落及可培养烃氧化菌对木里天然气水合物响应特征的研究说明了基于轻烃微渗漏模型的微生物勘探技术应用于木里天然气水合物勘探具有可行性。     

Coalbed methane: From hazard to resource

Coalbed gas, which mainly consists of methane, has remained a major hazard affecting safety and productivity in underground coal mines for more than 100 years. Coalbed gas emissions have resulted in outbursts and explosions where ignited by open lights, smoking or improper use of black blasting powder, and machinery operations. Investigations of coal gas outbursts and explosions during the past century were aimed at predicting and preventing this mine hazard. During this time, gas emissions were diluted with ventilation by airways (e.g., tunnels, vertical and horizontal drillholes, shafts) and by drainage boreholes. The 1970's ‘energy crisis' led to studies of the feasibility of producing the gas for commercial use. Subsequent research on the origin, accumulation, distribution, availability, and recoverability has been pursued vigorously during the past two decades. Since the 1970's research investigations on the causes and effects of coal mine outbursts and gas emissions have led to major advances towards the recovery and development of coalbed methane for commercial use. Thus, coalbed methane as a mining hazard was harnessed as a conventional gas resource.     

天然气水合物研究中的几个重要问题

综述了当前关于天然气水合物研究中的几个重要问题，提出了今后的主要研究方向，全球大约有10^19g碳以天然气水合物的形式储存在沉积物中，大约是其它所有化石燃料沉积物形式储存量的2倍多，因此，天然气水合物被认为是21世纪具有商业开发无景的潜在的战略资源，天然气水合物是一种亚稳态物质，极易受到温度和压力条件的影响，海底天然气水合物的分解将会影响沉积物的物理化学性质（如剪切强度和流变性等），地球物理性质（如地震波速和电导性），以及地球化学性质（如孔隙流体成分）的明显变化，导致诸如海底滑塌等地质灾害的发生，天然气水合物的分解会产生导致“温室效应”的甲烷气体，该气体进入大气圈中会引起全球气候和环境的变化。     

木里盆地侏罗系煤层气主控因素及成藏模式

我国天然气需求逐年上升,寻找常规天然气的接替能源已迫在眉睫。木里盆地中-下侏罗统煤炭资源丰富,煤层厚度大,煤层气资源潜力巨大。综合利用野外地质调查、样品分析测试、煤炭钻井录井及含气量现场解吸,对木里盆地木里组煤层赋存特征、成藏地质条件、主控因素及煤层气成藏模式进行了研究,结果表明:木里盆地煤层厚度大,埋藏适中,以气煤和焦煤为主,整体处于中-高变质阶段,含气量较高,煤层气资源潜力良好;煤层的变质程度及顶、底板的封盖能力控制了煤层气的富集;木里盆地侏罗系煤层气主要有宽缓向斜富集和大型单斜构造富集2种成藏模式。煤层气主控因素分析及成藏模式研究为后续开展木里盆地的煤层气勘探开发提供了借鉴和依据。     

木里盆地侏罗系煤层气主控因素及成藏模式

我国天然气需求逐年上升,寻找常规天然气的接替能源已迫在眉睫。木里盆地中—下侏罗统煤炭资源丰富,煤层厚度大,煤层气资源潜力巨大。综合利用野外地质调查、样品分析测试、煤炭钻井录井及含气量现场解吸,对木里盆地木里组煤层赋存特征、成藏地质条件、主控因素及煤层气成藏模式进行了研究,结果表明: 木里盆地煤层厚度大,埋藏适中,以气煤和焦煤为主,整体处于中—高变质阶段,含气量较高,煤层气资源潜力良好; 煤层的变质程度及顶、底板的封盖能力控制了煤层气的富集; 木里盆地侏罗系煤层气主要有宽缓向斜富集和大型单斜构造富集2种成藏模式。煤层气主控因素分析及成藏模式研究为后续开展木里盆地的煤层气勘探开发提供了借鉴和依据。     

Source identification of methane in groundwater in shale gas development areas: A critical review of the state of the art,prospects, and future challenges

Shale gas exploration and development carry the risk of causing groundwater contamination and enhancing the greenhouse effect through methane leakage. Identifying the source of abnormal methane in groundwater of shale gas development areas is becoming a research hotspot in the fields of groundwater and climate change. This paper reviews the traditional methodology in identifying sources of methane and its deficiency in groundwater application. Then potential and advantages of using noble gases were discussed on how to overcome these limitations of the traditional method. Finally, based on noble gas, the current application status and future challenges of methane source identification in groundwater were analyzed. It can be summarized as:(1) due to chemical and/or microbial processes in the aquifer system, the traditional methodology for methane source identification, which utilizes molecular and isotopic compositions of hydrocarbon gas, has multiple interpretationsand large uncertainties;(2) the non-reactive nature and well-characterized isotopic compositions of noble gases in the atmosphere, hydrosphere, and crust, make noble gases ideal indicators of the sources of methane in groundwater. Moreover, the mechanism of formation and release of crustal noble gas prevent shale gas signatures from being interfered with by natural gas;(3) the key scientific tasks surrounding the use of noble gases for methane source identification include quantitatively separating the components of atmosphere-derived, mantle-derived, and crust-derived noble gases from the bulk noble gases in groundwater. It quantifies the solubility fractionation of noble gases induced by water-gas interaction during methane migration to the aquifer. The application of noble gases can bring a new perspective to tracing the source of methane in groundwater and is of great significance to the protection of groundwater quality in shale gas development areas and mitigation of climate change.     

Carbon Geochemistry of Gas Hydrate‐associated Sediments in the Southwestern Taiwan Basin

Marine gas hydrates, one of the largest methane reservoirs on Earth, may greatly affect the deep sea sedimentary environment and biogeochemistry; however, the carbon geochemistry in gas hydrate-bearing sediments is poorly understood. In this study, we investigated the carbon variables in sediment core 973-3 from the southwestern Taiwan Basin in the South China Sea to understand the effect of environmental factors and archaeal communities on carbon geochemistry. The carbon profiles suggest the methanogenesis with the incerase of dissolved inorganic carbon(DIC) and high total organic carbon(TOC)(mean = 0.46%) originated from terrigenous organic matter(mean δ~(13)C_(TOC) value of-23.6‰) driven by the abundant methanogen ‘Methanosaeta and Methanomicrobiales'. The active anaerobic oxidation of methane is characterized by the increase of DIC and inorganic carbon(IC), and the depleted δ~(13)C_(IC), coupled with the increase of TOC and the decrease of δ~(13)C_(TOC) values owing to the methanotroph ‘Methanosarcinales/ANME' in 430–840 cm. Environmental factors and archaeal communities in core 973-3 are significantly correlated to carbon variables owing to methane production and oxidation. Our results indicate that the carbon geochemical characteristics are obviously responding to the formation and decomposition of gas hydrates. Furthermore, pH, Eh and grain size, and Methanosaeta greatly affect the carbon geochemistry in gas hydrate-associated sediments.     

简评《地质辞典》中的“煤层气”词条

简要评述了《地质辞典》中“煤层气”词条释义方面存在的谬误；指出该词条作者不仅没有给读者任何正确、有用的信息，更为严重的是对煤层气资源工业价值的否定性评价阻碍了我国煤层气的研究、勘探开发进程。因此《地质辞典》再版时，应对煤层气词条进行全面修订，以免继续误导读者。     

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。     

中国煤炭甲烷管控与减排潜力

甲烷是最主要的非二氧化碳温室气体,受到越来越多的重视。煤炭甲烷是我国最主要的甲烷排放源类型,我国也是世界煤炭甲烷排放量最大的国家,煤炭甲烷的有效排放管控与高效开发利用兼具温室气体减排、能源气体开发利用和灾害气体防治三重意义。基于系统调研和研究工作积累,概述了煤炭甲烷排放管控背景,总结了全球与代表性国家煤炭甲烷排放及其管控现状,阐释了我国煤炭甲烷开发利用与排放管控历程及发展趋势,讨论和前瞻了我国煤炭甲烷减排路径与减排潜力。已有研究工作表明:我国煤炭甲烷排放主要来自煤炭地下开采风排瓦斯,且较长时期内仍是我国煤炭甲烷的主要来源;随着我国关闭矿井增多,由此产生的关闭矿井甲烷排放量呈增长趋势,是我国煤炭甲烷不容忽视的来源。随着碳中和目标的提出,温室气体减排的政策导向逐渐成为我国煤炭甲烷排放管控的重点,明确了煤炭甲烷减排方向。我国煤炭甲烷排放管控形成了以煤层气勘探开发利用、煤矿瓦斯抽采利用、关闭/废弃矿井瓦斯抽采利用、乏风瓦斯利用等全浓度利用,煤炭采前、采中和采后全周期利用为特征的关键技术路径。我国煤炭甲烷排放管控面临巨大压力和严峻挑战,诸多政策、机制、技术问题亟待破解。突破复杂地质条件适配性煤层...