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（Sh＞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。     

基于声波速度分析神狐海域水合物垂向分布特征

在分析了等效介质理论提出的2种模式的异同点后,结合神狐海域水合物钻井的测井数据与沉积物样品分析数据,基于物理模型的等效介质理论,计算了在不同水合物饱和度条件下的纵波速度,并估算了神狐海域某钻井沉积物孔隙空间中水合物的饱和度,进而分析水合物在沉积物层中的垂向分布特征.研究表明,神狐海域水合物主要分布在190～220 m之...     

天然气水合物生长形态以及对含水合物砂强度和阻尼的影响

利用经过特殊组装的天然气水合物共振装置塔（GHRC）,南安普顿大学开发出人工合成水合物的各种方法,并且测量了所产生的沉积物的各种性质,如剪切波（VS）、压缩波（VP）和它们各自的衰减值（QS^-1和QP^-1）。有两种方法值得考虑：第一种方法使用气体过剩技术,孔隙空间中已知水的体积可指示水合物的量：第二种方法在水饱和的孔隙空间的情况下用已知量的甲烷气体去制约水合物的体积。这两项技术的结果表明,在过剩气体条件下生成的水合物在低的饱和度情况下（3％）会导致沉积物结构的加强;然而,过剩水条件下即使足在水合物高饱和度情况下（40％）,也只可观察到强度的缓慢增加。此外,在过剩气体实验中,衰减结果显示出阻尼在水合物的饱和度为5％左右时出现峰值,然而在过剩水实验中,阻尼随着孔隙空间中水合物含量的增加而持续增加。通过分析以上两种方法的结果,可以看出合成水合物的方法显然会影响含水合物砂的性质,并且也必定会影响孔隙空间中水合物的形态特征.     

印度专属经济区天然气水合物的主控因素

印度国家天然气水合物计划(NGHP-01)于2006年在克里希纳—戈达瓦里河(KG)盆地、曼哈纳迪盆地、安德曼海盆地、喀拉拉—康坎(KK)盆地实施,除KK盆地外均获得了水合物样品。为了探讨上述4个盆地天然气水合物的主控因素,较全面地收集、整理、比较了各个盆地的沉积背景、沉积速率、沉积物厚度、总有机碳(TOC)含量以及水合物钻探情况,发现KG盆地沉积物厚度最大,有机质含量最高,同时水合物饱和度较大,而KK盆地沉积物厚度最小、有机质含量最低,未钻获水合物样品,曼哈纳迪盆地和安德曼海盆地的沉积物厚度、有机质含量及水合物饱和度介于中间。结合我国南海水合物的钻探实际,可以认为沉积物厚度和有机质含量对印度专属经济区天然气水合物具有重要的控制作用。     

海底气体水合物BSR的AVO模拟

在世界各地陆架外缘的地震剖面上，出现与海底近似平行的拟海底反射层BSR。BSR与气体水合物稳定域同时发生，并通常用作指示海底天然气水合物。尽管假设BSR标志含气体水合物的沉积物之底界，但位于BSR之下沉积物内低速游离气的产状及重要性仍是长期争论的课题。这篇论文通过对俄勒冈近海和波弗特海面两个地区BSR的反射系数模拟或AVO模拟，调查水合物丰度与BSR伴生的游离气。根据两地的多道地震剖面，地震速度资料和俄勒冈ODP第892站的钻井记录资料模拟，若BSR之上的气体水合物饱和度小于孔隙体积的30％，BSR的AVO研究能确定BSR之下是否存在游离气。根据AVO，能大致估算BSR之上气体水合物饱和度，但仅用地震资料，不能控制BSR之下的游离气饱和度。两个地区的AVO分析暗示出：BSR之下的游离气是导致强振幅BSR的主要原因。对两地区研究，计算BSR之上的水合物浓度不足孔隙体积的10％。     

南海陆坡天然气水合物饱和度估计

基于双相介质理论和热弹性理论,建立了沉积层纵波速度与天然气水合物饱和度、弹性性质及地层孔隙度之间的关系。通过对比饱和水的理论P波速度与实际P波速度,可以得到天然气水合物饱和度。根据ODP184航次的电阻率、声波速度、密度等测井资料以及地质资料,初步推断南海陆坡存在天然气水合物。根据声波测井的纵波速度估算出南海1146和1148井天然气水合物饱和度分别为孔隙空间的25％～30％和10％～20％,1148井个别沉积层天然气水合物饱和度可达40％～50％。沉积层的纵波速度与饱和水速度差值越大,天然气水合物饱和度越高。     

含水合物沉积物声学特性的实验研究

天然气水合物沉积层声学特性的研究对于水合物的勘探及资源评价均有重要意义.目前,对纯水合物已有较多的岩石物性数据,但对含水合物沉积物的声学参数则研究较少.关于沉积物中水合物饱和度对声学性质的影响已有一些研究,但还不足以验证前人提出的理论模型,从而修正原有模型或建立新的模型.青岛海洋地质研究所取得了人工岩心中水合物饱和度与声速关系的初步研究成果,建议对系列人工岩心进行深入实验研究,建立一套水合物饱和度与声学特性关系的实验模型.     

含水合物沉积物相对渗透率研究进展

气-水相对渗透率是天然气水合物现场试采的关键参数。如何测量和评估储层相对渗透率是提高产气效率、实现天然气水合物产业化需要解决的基础问题。从含水合物沉积物相对渗透率的实验测试、数值模拟和模型建立3个方面,总结了含水合物沉积物相对渗透率的研究进展,研究发现,现有含水合物沉积物实验测试大多采用非稳态法,相对渗透率曲线图显示：在同一含水饱和度下,水合物饱和度越大,水的相对渗透率越小,气的相对渗透率变化规律较为复杂;水合物饱和度的变化改变了沉积物的孔隙空间结构,进而影响气-水相对渗透率。数值模拟大多利用孔隙网络模型或持水曲线进行相对渗透率计算,探索水合物生长习性、孔隙赋存特征,并揭示颗粒尺寸、水合物饱和度、润湿性、表面张力等不同因素对气-水相对渗透率的影响差异。梳理多种相对渗透率模型,发现新近提出的考虑毛细作用和孔径分布的含水合物介质相对渗透率模型在模拟含水合物沉积物中的多相流以及解释水合物饱和度的变化方面具有优势。建议下一步克服该模型计算成本较高的缺陷,实现含水合物沉积物多相流物理精确建模。     

天然气水合物超声和时域反射联合探测技术

首次将超声探测技术和时域反射技术集成于一个系统中,可实时探测沉积物中水合物饱和度和声学参数。进行了58个轮次的水合物生成与分解实验,超声、时域反射和温压异常3种方法所探测到的生成点、分解点吻合,这说明利用超声技术和时域反射技术联合探测沉积物中水合物的饱和度与声速是十分有效的,将有助于更好地了解含水合物沉积层的物理性质,为海洋天然气水合物的地球物理勘探和资源评价提供基础性参数。     

利用海洋地震数据估算气体水合物与游离气资源量

位于南卡罗来纳近海的布莱克海台的海洋地震数据及测井表明：含有气体水合物的沉积层覆盖于含游离气的沉积层之上，造成了明显的地震似海底反射（BSRs)。我们将一个理论的岩石物理模型应用到二维的布莱克海台海洋地震数据，以确定气体水合物与游离气的饱和度。高孔隙度的海洋沉积物可以模拟为一个颗粒状的系统，其弹性波速度与孔隙度、有效压力、矿物成分、孔隙充填物的弹性属性以及孔隙空间中水、气体及气体水合物的饱和度相关。将此模型应用到地震数据时，我们首先通过叠加速度分析获得层速度。其次，除孔隙度，水、气和气体水合物的饱和度等参数外，通过地质信息获得岩石物理模型的其他输入参数。为了从层速度信息中估算孔隙度和饱和度，我们首先假定整个沉积物中不含气体水合物或游离气，然后，根据岩石物理模型由层速度直接计算孔隙度。在气体水合物与游离气出现的区域，这些孔隙度的数据特征出现异常（无气体水合物或游离气的沉积物中期望的标准数据特征与获得的数据特征相比较而言），低估水合物区域中的孔隙度，而高估含游离气区域的孔隙度。我们用带有异常值的孔隙度数据减去标准的孔隙度特征数据（不含气体水合物和气体）来计算剩余孔隙度。然后,我们应用岩石物理模型剔除气体水合物或气体饱和度引起的异常，最终获得理想的二维饱和度图。因此，这样得到的气体水合物最大饱和度占孔隙空间的13－18％之间（取决于所用模式的型式）。在布莱克海台钻井中（不在地震测线上）测量的饱和度大约为12％，这与计算结果一致，游离气体的饱和度在1－2％之间变化。饱和度的估算值对于输入的速度值相当敏感，因此，采用准确的速度对得到合理的储层特性相当关键。     

东海陆架北部表层细粒级沉积物的级配及意义

本文依据东海陆架北部 2 3个表层沉积物样品的粒度分析资料 ,就东海陆架北部表层细粒级沉积物的级配及意义进行了研究。结果表明 ,研究区表层沉积物中细粒级部分以 <0 .0 16 mm为优势粒级 ,可占到总细粒级沉积物的 75 %以上。济州岛西南泥质区以细于 0 .0 0 8mm粒级的沉积物占据优势 ,长江口泥质区则以 <0 .0 16 mm粒级的沉积物为主 ,两泥质区细粒级沉积物的级配很不相同     

崎岖列岛海域沉积物粒度特征比较研究

崎岖列岛海域表层沉积物平均粒径在0.1~0.2 mm之间的细砂通常具有较好的分选性,平均粒径细于4Φ的沉积物通常分选性较差;平均粒径在4.5Φ~7.5Φ的沉积物通常表现为正偏态,且粒度越粗,偏度越正偏;平均粒径粗于4Φ的砂质沉积物偏度无显著的正偏或负偏倾向;崎岖列岛海域中值粒径位于4Φ~5Φ的样品数较少,因该粒级位于悬移质与跃移质之间。     

黄河口埕岛海域悬浮沉积物沉降规律原位观测

运用时间序列沉积物捕获器,原位捕获了黄河口埕岛海域某观测点的沉降沉积物,并结合同步的波浪、海流、水深等水动力参数观测以及后续土样粒径分析等研究手段,计算了沉降通量,推断了沉降沉积物的来源,并结合理论计算探讨了悬浮沉积物沉降过程的影响因素以及沉降量在再悬浮量中所占的比例。研究结果表明:黄河口埕岛海域的悬浮沉积物沉降通量约为120~280 g·m-2·d-1,与该海域的再悬浮通量有着很好的正相关关系,推测很可能主要来源于海底沉积物的再悬浮;在该海域,即使过剩剪切力持续大于0,悬浮沉积物仍然会发生沉降,并且可以大于过剩剪切力小于0时的沉降量,推测与该地区粉质土海床的液化特性有关;再悬浮沉积物大约有5%发生原位沉降,绝大部分沉积物保持悬浮或者被输运至异地,这与该地区海底遭受强烈侵蚀的现象相一致。     

辽东湾东部砂质区沉积物粒度特征及其物源指示意义

对取自辽东湾东部砂质区的4个柱状样沉积物进行了粒度分析,对比了其粒度特征。结果表明,辽东湾潮流沙脊区北侧LDC47孔沉积物中跃移组分含量在70%左右,由两条直线组成,反映了该孔沉积物受到两个不同方向和速度的涨、落潮的往复双向流所控制,具有潮流沙脊特征,该孔沉积物主要来自老铁山水道。LDC30孔沉积物上部(0~2.10 m)跃移组分由一条直线构成,含量小于40%;下部(3.0~2.10 m)沉积物跃移组分仍由单一直线组成,且含量小于5%,该孔上部沉积物可能为高水位体系域下的河口沉积,下部细颗粒沉积物可能为滨海湖沼或潮坪沉积。LDC71和LDC82孔沉积物上细下粗,跃移组分小于10%,由一直线组成,悬浮组分远大于跃移组分,可能为高水位体系域下前三角洲沉积。上述3个钻孔属近岸砂质沉积,其沉积物可能来源于周边河流的输沙以及沿岸基岩的侵蚀。     

渤海表层沉积物中粘土矿物的研究

粘土矿物广泛分布于各种沉积物中。集聚在现代海洋沉积物中的粘土矿物是多种地质因素综合作用的自然产物,也是地质作用、自然地理条件和地球化学过程的具体反映。因此,研究粘土矿物组分是解决沉积条件的主要线索。     

黄河口沉积物中无机磷酸盐的存在形态

本文对1989年5月和8月采集的黄河口附近浅海表层沉积物及柱状沉积物进行了磷酸盐形态(吸附态磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷和钙磷)的分析,并对几个样品的不同粒级也分别作了形态分析。结果表明,钙磷占无机磷的大部分;闭蓄态磷次之;铝磷和吸附态磷再次之;铁磷含量极微。除钙磷(由于有矿物磷的存在)在粉砂粒级中含量最高外,其它各形态磷的含量均随粒度变细而增高。     

沉积磁组构在长江三角洲晚第四纪古土壤研究中的应用

本文研究了长江三角洲的地区晚第四纪古土壤的沉积磁组构，其磁化率各向异性度Ｐ值较低，一般在１．０２０左右；磁线理Ｌ值和磁面理Ｆ值，也较低，均＜１．０２０；基质颗粒度ｑ值主要分布在＜０．５和＞０．７两个范围之内，代表正常沉积之中夹杂着相当量的事件，沉积。由此得出结，长江三角洲地区晚第四纪古土壤的母质是河流冲积物。     

山东半岛东北部海底表层沉积物粒度分布特征和沉积作用研究

通过对海底表层沉积物的粒度分析,探讨了山东半岛东北部滨浅海底质沉积物的类型和分布特征。结果表明,该区的底质类型主要为粘土质粉砂、砂质粉砂和粉砂质砂三种类型,其中粘土质粉砂约占该区沉积物分布面积的60%以上,呈侧倒的“Y”字形由西北向东南展布,沉积物各粒级组的含量与海流的方向和强弱有明显的相关性。     

渤海湾西部表层沉积物悬移组分元素特征及物源意义

对渤海湾西部海底表层沉积物样品粒径小于0.063mm的悬移组分进行16种元素测试,分析了各元素特征及分布规律。元素平均丰度与黄土及渤海泥质沉积物基本一致,说明渤海湾西部表层沉积物悬移组分的物源主要与黄河源区黄土高原的黄土有关。研究区16种元素可分为两类,I类是Sc、Co、Fe、V、Al、Ca、Mg、Th、U、Cr;II类是Zr、Hf、Ba、Na、Sr、K。同类元素丰度的平面分布规律相似,呈现正相关性;异类元素丰度的平面分布规律相反且呈负相关性。研究区主要分为两个地球化学分区,两区基本以北纬39°05′线为界,I区位于南部和中部,以高Sc、Co、V、Th、U、Cr、Fe、Al、Mg、Ca等I类元素为特征;而II区位于北部,以高Zr、Hf、Ba、Sr、Na、K等II类元素为特征。渤海湾西部表层沉积物悬移组分的元素特征及分区,可能与研究区内不同季节沿岸环流方向改变,进而导致不同物源母质沉积物输运混合作用有关。     

南海东北部表层沉积中生源和矿物碎屑组分分析及其古环境意义

通过对南海东北部128个表层沉积样品的定量研究，揭示隆源和矿物碎屑各组分的分布，也显示了组分分析作为一种简单、快速的研究方法在海洋古环境研究中的潜力，研究区生源碎屑的分布明显受与水深相关的深海溶解作用所控制，水深3500-4000m的现代南海CCD以下，钙质生物的含量急剧减少，而硅质生物的含量急剧增加，研究区表层沉积中的碎屑矿物主要来源于亚洲大陆，吕宋镐的风化产物只起次要作用，且其分布主要受与离岸距离远近和海流相关的搬运作用所控制。