青海木里三露天天然气水合物预判气测录井应用研究

气测录井以其可以灵敏、快速监测钻遇不同地层赋存烃类气体信息的优势而成为常规油气和非常规油气资源勘查的一种成熟技术手段。考虑到当钻具研磨赋存有天然气水合物的岩层时势必会导致其分解释放大量烃类气体并被气测录井仪器灵敏有效地监测,首次尝试利用气测录井方法在我国陆域冻土区-青海木里三露天天然气水合物调查区 进行钻探实时预判,建立天然气水合物的野外现场实时预判方法。最后,以DK8-19钻孔为例说明气测录井实时预判方法的应用、存在的问题及建议。实际应用结果表明,单一利用气测录井方法实时预判天然气水合物层段与地质和分析测试综合认识结果的吻合度可达到85.71%,而将上述三种方法结合可进一步提高野外识别天然气水合物的准确度。     

青海木里三露天天然气水合物钻孔岩心构造裂隙特征

通过对三露天井田天然气水合物钻孔岩心观察与统计分析,从线密度、倾角、充填程度等方面对裂隙的特征进行讨论,明确研究区天然气水合物赋存类型以及构造裂隙的基本特征,最后讨论了裂隙对天然气水合物形成的作用。结果表明：井田内 天然气水合物绝大多数赋存于粉砂岩、暗色泥岩、油页岩中,其中62.5%赋存于构造裂隙中;研究区构造裂隙以低倾角(占50.37%)、未被充填裂隙为主(占73.68%),且水合物上覆地层裂隙 密度均不同程度减小。研究区裂隙的发育特征对天然气水合物成藏起到重要的作用：研究区73.68%的裂隙为未充填,为烃类气体的运移和聚集提供了空间;50.37%的裂隙为低倾角,垂直方 向上的渗透率值较小,不同层位的连通性差,极大地限制了烃类气体向上扩散,使其得以聚集保存;最后,裂隙发育程度的降低,同样抑制了烃类气体向上扩散,起到了相对“盖层”的作用 。     

乍得Bongor盆地天然气地球化学特征及成因

Bongor盆地位于乍得境内的中非剪切带西北部,是中新生代重要的含油气盆地之一。笔者从Bongor盆地天然气组分组成及组分碳、氢同位素分析入手,综合运用常规有机地球化学分析方法,探讨了Bongor盆地不同构造单元天然气的成因及成熟度差异。分析认为,Bongor盆地天然气化学组成主要由烃类气体、非烃类气体和微量稀有气体组成,其中烃类气体属于生物热催化过渡带气、原油伴生气和凝析油伴生气等有机成因气,非烃气体主要包括无机成因的氮气、二氧化碳和氢气等。在天然气成因研究的基础上,笔者还开展了Bongor盆地烃类气体的组成及来源分析,包括气气对比和气源对比,研究认为,不同构造单元的烃类气体虽然组成相同,但相对含量略有差异,表明不同构造单元的天然气具有相似的母质来源：M组和P组的暗色泥页岩;但也不排除K组暗色泥页岩的生烃贡献。不同构造单元天然气烃类气体的成熟度差异较大,这是由于天然气源自不同层位烃源岩或同一层位烃源岩在不同演化阶段的生烃产物。     

不同类型天然气水合物真空分解过程实验研究

在放置于恒温室内的真空装置内,对合成的冰粉-气体水合物(包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷-氮气、异丁烷、混合气水合物)、冰粉-不同粒度多孔介质甲烷水合物和祁连山冻土区及南海神狐海域天然气水合物进行了分解实验研究,初步探讨了不同气体水合物分解动力学特征和分解规律。实验结果表明,合成的冰粉-气体水合物的分解过程相似,除丙烷水合物和异丁烷水合物外,分解压力基本呈单调增长,均未出现明显的自保护效应;不同粒度多孔介质中甲烷水合物分解过程,压力增长呈现“快→慢→快”的特点,主要原因可能是多孔介质中的水合物尺寸较大,分解时更易产生自保护效应;祁连山冻土区天然气水合物的分解压力曲线与不同粒度多孔介质中甲烷水合物的相似,总体呈现“快→慢→快”的特点,水合物自保护效应明显;南海神狐海域天然气水合物分解气体压力变化虽然总体与祁连山冻土区天然气水合物压力增长过程相似,但同时呈现“阶梯状”增长,这可能与两种不同水合物岩心的岩性和水合物在岩心中的分布模式和赋存状态有关。     

特约主编致读者

随着我国经济的快速发展,对能源资源尤其是油气资源的需求正在急剧增加,油气产量已远远不能满足经济发展的需求。因此,解决我国的能源短缺、选择新的替代能源不仅是当务之急,而且是一项长期的国家能源战略任务。正是在这一背景下,天然气水合物作为未来一种清洁高效的能源走进我们的视野。天然气水合物为冰状固体,是在低温、高压条件下,由气体充填于水分子中而形成的三维笼状结构的固态物质。由于在自然界中,形成天然气水合物的气体主要为甲烷,因此 通常称为甲烷天然气水合物,俗称“可燃冰”。天然气水合物主要赋存于具有低温、高压环境的海洋大陆边缘和高纬度冻土带。 我国从1999年正式启动西沙海槽天然气水合物资源调查,经过近20年的调查研究,取得一系列的重大找矿突破。中国地质调查局广州海洋地质调查局分别于2007年、2013年、2015及2016年4次在南海北部陆坡海域实施天然气水合物钻探,均成功钻获天然气水合物,证实了我国南海北部陆坡蕴藏着丰富的天然气水合物资源,标志着我国天然气水合物调查研究水平步入世界先进行列。钻探和调查研究结果证明,南海北部陆缘从西部-中部-东部具有不同的地质构造特点,天然气水合物成藏条件的差异性明显,对其成藏过程、成藏模式及时空分布产生深刻影响。 通过深入分析天然气水合物成藏特征及其成藏主控因素,揭示地球物理和地球化学异常特征,探讨天然气水合物成藏的机制、地质模式、赋存状态及天然气水合物主要灾害地质因素特征,可为我国海洋天然气水合物资源勘探和开发在基础地质研究方面提供重要的理论指导和技术支撑。为此,《地学前缘》决定组织出版一期“南海天然气水合物研究进展”主题的专辑。 本专辑共收录论文11篇。广州海洋地质调查局总工程师杨胜雄等介绍了我国南海北部神狐海域钻探区天然气水合物成藏特征及主控因素,通过随钻成像测井、电阻率频谱及相对饱和度讨论了神狐海域天然气水合物的赋存状态及其开采价值。广州海洋地质调查局副局长张光学等介绍了南海东北部天然气水合物成藏演化地质过程,认为上新世以来的地质事件是天然气水合物形成分解的诱发因素,冰期、 间冰期变化与天然气水合物形成分解有一定耦合关系。天然气水合物形成时代应早于上覆的自生碳酸盐岩,晚于其赋存的母岩沉积层,研究区上部天然气水合物矿层的上段形成于晚更新世,下段形成于中更新中期-晚更新世,下部天然气水合物矿层形成中更新世早期-中更新世中期。刘昌岭研究员等则在实验室内,采用现代分析仪器对南海北部陆坡神狐、珠江口盆地东部海域钻探区天然气水合物及其赋存的沉积物样品进行了系统的分析测试,研究了天然气水合物的微观结构、水合指数、气体组成等基本特征。陈芳教授等研究了珠江口盆地东部陆坡末次冰期天然气水合物冷泉活动的记录与时间。徐华宁教授等研究了珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因。郭依群教授等介绍了南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物分布特征。梁前勇博士等对南海北部陆坡天然气水合物区海水甲烷含量分布特征及其影响因素进行了探讨。马云博士等介绍了南海北部东沙陆坡主要灾害地质因素特征。梁劲教授等介绍了台西南盆地含天然气水合物沉积层测井响应规律特征及其地质意义。苏丕波博士等分析了神狐海域扩散型天然气水合物在地震剖面上的亮点与暗点显示。王力峰博士等研究了南海东北部陆坡天然气水合物钻探区BSR推导的流体运移速率。 本专辑论文在天然气水合物成矿机理、找矿标志、实验测试及环境评价上取得了一系列新的认识。首次将随钻成像测井引入对天然气水合物赋存状态、成藏序列、成藏模式和主控因素的研究;首次提出天然气水合物矿藏共经历了3次天然气水合物藏发育期和2次天然气水合物藏破坏期;首次查明天然气水合物冷泉甲烷渗漏活动的时间及其发生的可能机制;获得了实验室沉积物对天然气水合物赋存形式及微观分布的影响;建立了“亮点”与“暗点”技术对天然气水合物的地震识别模式。希望本专辑的出版,能为中国天然气水合物基础研究起到一定的推动作用。 感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力！     

泥炭的热模拟研究──过渡带气形成机理探讨

本文对现代泥炭进行了低温长时间模拟实验研究,并探讨了过渡带气的形成机理。甘南泥炭气、液态烃产率高。液态烃由热解油和残余气仿沥青“Ａ”两部分组成,热解油中以Ｃ_５─Ｃ_１４较轻馏分为主,残余氯仿沥青“Ａ”则以非烃、沥青质为主。随热演化程度增高,烃类增加,非烃和沥青质急剧减少。模拟气体组成以非烃气体（ＣＯ_２等）为主,随温度升高,气态烃产率升高,烃类气体中以甲烷为主。２００℃～４００℃温度下产生的甲烷碳同位素δ１３Ｃ为－５３.８２～－３３.６６‰。研究表明低热演化阶段伴随腐殖物质的降解和干酪根的分子重排作用能产生甲烷同位素较轻的生物－热催化过渡带气。     

东营凹陷流体超压封存箱与油气运聚

东营凹陷古近系由于压实不均衡和生烃作用导致超压的广泛发育,这些发育程度不同的超压体系可以构成不同级别的超压封存箱系统,控制着油气的运移和聚集。东营凹陷超压封存箱中的地质地球化学特征显示封存箱可以划分为三部分:箱缘成岩地带(封隔层),对油气起着封闭作用;烃类的有利释放带,其中超压得到一定程度释放,烃类较大程度上排出,可以称为排烃的高峰带;烃类滞留带,该带中超压未能得到很好释放,烃类也多滞留于其中,为排烃的不利地带。幕式排放是超压封存箱排液的一种重要排液方式,存在“压力幕”和“构造幕”两类方式。“构造幕”的机制是外部构造活动的破坏,其排烃方式主要是沿着断裂面及构造裂缝运移;“压力幕”的机制是超压体系内部“剩余”能量的积累和释放,其排烃方式主要是沿着压裂形成的微裂缝排放。在发生幕式排烃作用的超压体系内,排烃效率、烃指数分别较上下层段明显增大和减小。幕式排烃具有的高能量、快运移的特征,使得其在油气勘探中具有重要的意义。东营凹陷可以划分为浅层的常压开放性流体动力学系统和中部的超压封存箱流体动力学系统两类流体动力学系统(排除深层滞留系统),分别对应常压开放性它源油气成藏动力学及超压封存箱型自源油气成藏动力学两类不同成藏机制。     

漠河盆地多年冻土区天然气水合物地球化学调查及远景评价

漠河盆地是我国冻土发育的主要地区之一,发育良好的天然气水合物成藏系统,具有天然气水合物形成的良好条件。为了圈定天然气水合物远景区,识别油气聚集体,判别天然气水合物成因,在漠河盆地冻土较发育地区开展了1∶5万天然气水合物地球化学资源调查。结果表明：(1)在森林沼泽景观区,顶空气和荧光光谱指标是天然气水合物勘查的主要指标,借鉴青海木里冻土区天然气水合物地球化学勘查成功的经验,结合AMT、地质等资料分析,元宝山凹陷是天然气水合物较为有利的远景区;(2)岩心样品甲烷碳同位素分析显示,烃类气体分异明显,浅层烃类气体基本为生物气,深部烃类气源主要为混合成因气,个别解吸气为微生物气和热解气;(3)试验性应用了分形-GIS技术,可以细致可靠地进行异常区范围划定,消除干扰因素,有效地圈定水合物远景区。     

神狐钻探区天然气水合物成藏地质条件分析

以天然气水合物成藏系统理论为指导,对神狐钻探区天然气水合物成藏地质条件进行了系统研究。研究结果表明：神狐钻探区具有优越的烃类生成体系和流体运移体系。天然气水合物气源以生物气-热成因气混合气为主,气源岩生烃潜力大;断层、气烟囱以及断层滑脱面可以为含烃流体在纵向和横向上的运移提供优势运移通道。地温特征和成藏就位体系-沉积物岩性及其岩性组合特征是控制该区水合物层在空间尺度上分布不均匀的主要原因,地温和地温梯度越低,沉积物粒度越粗,且具备“上细下粗”的沉积物岩性组合更有利于水合物的形成。     

鄂尔多斯盆地苏里格西部气田"源控"主导的天然气成藏研究

苏里格西部气田致密砂岩气藏大面积复合连片分布,其主要含气层段二叠系盒8段-山1段为河流-三角洲沉积体系砂体。通过分析研究区天然气地球化学特征,并结合盆地烃源岩分布与生烃特征,揭示了研究区“源控”作用下的天然气成藏特征及成藏过程中的气水关系。结果表明:研究区天然气整体具有从西南向东北、从西向东及自下而上的运移特征,反映了处于生烃中心“三角地带”的研究区接受了来源于生烃中心的异地成因气与现今持续的原地成因气。在源岩控制作用下,苏里格西部气田天然气运聚成藏过程中,天然气驱动地层水区域性向北、向上运移,使研究区具有“南气北水”和地层水“上多下少”的气水分布总格局。     

流体包裹体在油气地质地球化学中的应用

流体包裹体研究是油气形成和成藏定量化研究的重要手段。本文总结了油气藏中流体包裹体的地质地球化学意义及其在石油、天然气研究中的应用,探讨了烃源岩和储层流体包裹体在确定源岩演化、沉积环境、有机母质类型、成熟度、油气运移充填期次等方面的应用,指出目前流体包裹体油气地球化学研究应关注的几个前沿方向：①在流体包裹体分析实验技术中,单个包裹体分析技术在油气地质定量化研究中具有重要的作用;②通过有机包裹体自然剖面与模拟实验对比研究烃类流体运移分馏,为建立油气成藏过程地球化学示踪指标提供基础参数;③通过储层中不同期次有机包裹体的化学组成、同位素组成、生物标志化合物与圈闭中已经聚集成藏的油气地球化学特征的对比研究,确定圈闭中油气的成因、来源和充填过程;④有机包裹体成烃作用研究为碳酸盐岩生烃和深层油气成因理论提供依据;这些方向的研究成果为深化油气理论、提高勘探水平具有重要意义。     

四川地区晚二叠世沉积环境与生物礁

四川晚二叠世龙潭期和长兴期具有特殊的硅质来源,属于富含硅质的台盆相。本文根据礁体生长的古构造和沉积环境的分析,探讨控制生物礁成群成排分布的机理。指出礁体的形成与成滩有密切关系。     

准噶尔盆地西北缘克百地区天然气成因与潜力分析

通过准噶尔盆地西北缘克拉玛依-百口泉百地区天然气赋存特征、组成、类型与来源的分析,明确了佳木河组与石 炭系烃源岩对气藏气的贡献,指出应加强烃源岩地质与地化特征、成气潜力的研究。天然气既有原油溶解气,也有较纯的 气藏气。原油溶解气在二叠系和中生界油藏中均有分布,来源于风城组烃源岩,与原油同源同期运移聚集而成,属于油型 气。气藏气主要分布在五八区的佳木河组和直接覆盖于佳木河组之上的上乌尔禾组,为佳木河组烃源岩高成熟阶段以独立 气相运移聚集成藏的天然气,属于煤型气,佳木河组气源岩对佳木河组内部及其上覆紧邻地层气藏的分布有重要控制作用。 石炭系烃源岩对深部位煤型气有贡献。已发现气藏的构造下倾部位或更深部位应该有一定的天然气勘探潜力,是下一步的 重要勘探方向。     

Origin of natural gases and their differences between the eastern and western parts of central Tarim Basin

The origin of natural gases in central Tarim Basin is very complicated and there has been no definite conclusion in this aspect. Based on the results of systematic research on their composition and carbon isotopic characteristics, natural gases in central Tarim Basin are composed mainly of hydrocarbon gas, Ordovician natural gas with the characteristics of crude oil-cracking gas, and Carboniferous natural gas not only originating from kerogen cracking, but also from oil cracking. There are significant differences in composition and carbon isotope of natural gases between the eastern and western areas. The causes for the differences in geochemical characteristics of natural gases are presented as follows: different thermal evolution degrees of organic matter. Natural gases in the western region may have generated from the Middle- Upper Ordovician source rocks, and natural gases in the eatern region may be derived from the Cambrian source rocks, which entered into high to over mature stages; the gases migrated from west to east and caused the different compositional and carbon isotopic characteristics of natural gases; difference in the strength of thermal sulfate reduction between the eastern and western parts, with the reduction in the eastern part being stronger than that in the western part.     

含油气盆地油气同位素地球化学研究概述

以气体地球化学国家重点实验室工作为主，简要概述了对我国含油气的同位素地球化学研究。1．烃气的同位素地球化学：讨论了天然气成因新模式与气藏烃气同位素组成的关系，低演化阶段天然气同位素分馏的二阶段模式，云南中小盆地天然气低演化系列同位素特征及用储层解析气作油气源对比。2．稀有气体同位素地球化学：阐述了^3He/^4He值与中国构造分区，幔源氮的复合成藏和幔源甲烷问题以及气源对比等。3．液态烃同位素地球化学：简述了轻烃碳氢同位素特征及氢同位素作为判别古沉积介质盐度的指标，概述了未熟一低熟油同位素特征及在自然剖面上油和源油抽提物碳同位素分馏特征及其机理。     

窑街矿区煤成气及其储集条件

窑街矿区煤系中的暗色泥岩、油页岩、煤层和泥灰岩是生成天然气的烃源岩,研究其地球化学特征和煤岩特征并据此确定了该区天然气的成因类型。研究表明,该区天然气是窑街群中的烃源岩经过漫长的地质作用演化而来,它们经过运移,储存于煤系砂岩的孔隙和基岩裂隙中,在有利于储油气圈闭里,形成了小型的油气藏。      

松辽盆地十屋断陷深层油气成藏过程与模式

松辽盆地十屋断陷深层油气藏经历了多期成藏与多期演化,根据烃源岩生排烃史模拟结合储层流体包裹体分析,十屋断陷深层油气藏主要经历了3期油气成藏过程,登娄库期末是早期原生油气藏的主要形成期,以形成油藏为主;泉头期末是十屋断陷深层油气藏大规模形成期,形成的油藏和气藏并重,早期油气藏继续接受本区成熟源岩生成的油气而不断扩大,同时早期原油在此阶段逐渐裂解成气;嫩江期末十屋断陷深层油气藏强烈改造,以形成次生油气藏和大量天然气藏为主。十屋断陷发育2类油气成藏模式:一类是中央隆起带"多期成藏中晚期强调整型"油气成藏模式,这是十屋断陷的主要成藏模式;另一类是位于深凹带和斜坡带"早期成藏晚期弱调整型"油气成藏模式。     

The modeling of carbon isotope kinetics and its application to the evaluation of natural gas

The modeling of carbon isotope kinetics of natural gas is an issue driving pioneering research in the oil and gas geochemistry in China and internationally. Combined with the sedimentary burial history and basin geothermal history, the modeling of carbon isotope kinetics provides a new and effective means for the determination of the origin and accumulation history of natural gas pools. In this paper, we introduce themodeling of carbon isotope kinetics of natural gas formation and its applications to the assessment of natural gas maturity, the determination of the gas source, the history of gas accumulation, and the oil-gas ratio. It is shown that this approach is of great value for these applications. The carbon isotopic characteristics of natural gas are not only affected by the gas source and maturity of the source rock, but also are related to the accumulation condition and geothermal gradient in a basin. There are obvious differences in the characteristics of carbon isotope ratios between instantaneous gas and cumulative gas. Different basins have different kinetic models of carbon isotope fractionation, which depends on the gas source condition, the accumulation history and the sedimentary-tectonic history. Since the origin of natural gas in the superimposed basin in China is very complicated, and the natural gas pool is characterized by multiphase and variable gas-sources, this paper may provide a new perspective on the study and evaluation of natural gas.     

川西前陆盆地次生气藏天然气来源追踪

浅层次生气藏在川西前陆盆地占重要地位,天然气虽都直接或间接来自须家河组煤系烃源岩,但具体来自须家河组三套煤系中的哪一套烃源岩始终是个难题.这影响了川西天然气成藏方面的研究,也给勘探带来很多困惑.对川西原生和次生气藏天然气地球化学特征进行对比分析,结合川西天然气成藏地质条件和成藏特点,发现次生气藏天然气的来源各不相同,主要由隐伏断裂和所沟通的原生气藏来决定.典型气田研究结果表明,平落坝气田浅层次生气藏天然气来自与须五段煤系烃源岩有关的原生气藏,而白马庙气田次生气藏天然气则来自与须一段煤系有关的原生气藏.     

天然气成因类型及判别标志

本文通过前人对天然气类型划分的分析,基于多年的研究结果,以“多源复合、多阶连续”的天然气成因新模式,提出了科学的天然成因类型划分方案,并讨论了不同成因类型天然气的地球化学特征,建立了天然气成因类型的判识标志。