珠江口盆地东部海域天然气水合物成藏气源特征探讨

通过钻探,在珠江口盆地东部海域获取了天然气水合物实物样品,在5个取心站位目标层段进行了保压取心,获取了水合物岩心释放气样品,同时在13个层段获取了水合物分解气体样品。钻探取心的5个站位都在航次现场选择层段制备了顶空气样品。所有气体均进行了气体组成与同位素分析,结果表明:水合物气体组成以甲烷占绝对优势,甲烷含量96.5%～99.8%;乙烷含量极少,为(175～554)×10~(-6),未检测出C_(2+)以上烃类气体。水合物气体甲烷碳-氢同位素分析测试结果表明,δ~(13)C_(1 )为-68.4‰～-71.2‰,δDC_1为-182‰～-184‰,据此判识水合物气体成因类型为生物成因气。水合物气源成因类型与水合物产出形态没有直接关系,多种产出类型的水合物可能与储层发育及形态特征有密切联系。主要气源位于1000m以内的浅地层中,主要以侧向运移方式运移至稳定域有利部位形成水合物。     

南海北部神狐海域沉积物中烃类气体的地球化学特征

烃类气体是形成天然气水合物的物质基础,浅表层沉积物顶空气中烃类气体的异常特征可用来探测深部是否存在天然气水合物藏.对南海北部神狐海域浅表层沉积物以及钻探采获的含或不含天然气水合物的沉积物的顶空气样品中烃类气体组分和同位素组成进行了测试分析,结果表明:291个1 mbsf(bsf,below sea floor)沉积物顶...     

钻孔岩心游离气对天然气水合物成因的指示意义

中国是世界上少数几个同时在海域和陆域冻土区取得天然气水合物找矿突破的国家,这为我国天然气水合物成矿气源研究提供了良好的研究条件。本文通过对南海神狐海域及祁连山冻土区不同层位、不同赋存状态的水合物气体数据进行分析,研究了各层位烃类气体的地球化学特征,并探讨其成因。研究结果表明,海域和陆域钻孔岩心游离气与水合物气具有基本一致的气体组分特征和同位素特征,表明气体成因类型相同。同一钻孔中,气体随埋深不同表现出不同的气体组分特征,甲烷碳同位素显示负偏,均表明气体存在垂向运移。岩心游离气对水合物成因类型判识具有指示意义,可作为判识水合物或潜在水合物成因类型的一种有效方法。     

墨西哥湾西北部陆坡气体水合物资源评价

气体水合物是一种似冰状的结晶物质 ,烃类和非烃类气体赋存于水分子笼形格架内。全球海底气体水合物储集层可能含有２×１０１４（Ｓｏｌｏｖｉｅｗ，２０００）～７．６×１０１７ ｍ３（Ｄｂｒｙｎｉｎ等，１９８１）的甲烷。目前 ,在墨西哥湾西北部陆坡水深４４０～＞２４００ｍ处采集了５０个热成因和细菌成因的气体水合物样品。通过活塞柱状取样和科学考察深潜器 ,研究者已经从海底取到细菌成因Ⅰ型构造的甲烷水合物和热成因Ⅱ型和Ｈ型的气体水合物。近年来 ,ＧＯＭ (墨西哥湾 )深水区已经成为对石油勘探具有重要意义的地区。１９９９…     

气体水合物中甲烷的地球化学特征

通过对气体水合物样品中烃类气体组分和甲烷碳同位素组分的检测,表明自然界中存在Ⅰ型、Ⅱ型和Ｈ型３种类型的气体水合物,在水合物结构中甲烷客体分子主要源自沉积有机质中ＣＯ２的微生物还原作用,也存在热成因甲烷,少数地区为微生物成因和热成因混合甲烷,微生物成因甲烷总是占优势。     

海底多组分水合物分解气好氧氧化实验研究

海洋区域蕴藏了丰富的天然气水合物资源,是地球上巨大的碳储库之一。当海洋环境发生变化时,部分水合物会分解释放出大量天然气,其向上运移过程中会发生厌氧或好氧氧化反应,从而减少由海洋向大气的碳排放量,起到消耗截流的作用。本文选取含烷烃好氧氧化菌的海底沉积物进行了水合物分解气的微生物好氧降解模拟实验,实验中用混合气(C_1+C_2+C_3)来模拟多组分水合物分解气。实验结果显示,在微生物作用下烃类混合气发生好氧氧化降解反应至消耗殆尽,反应优先顺序为C_1C_2C_3,降解速率C_1C_2C_3。且随着烃类组分含量的减少,其碳氢同位素组成发生了微生物降解分馏效应,并呈现出不同程度的富集趋势。C_1、C_2和C_3的碳同位素富集变化量分别为71.05‰、12.03‰和4.61‰,碳同位素分馏系数(εC)的平均值分别为-11.219‰、-2.951‰和-1.539‰;氢同位素富集变化量分别为368.64‰、156.00‰和111.97‰,氢同位素分馏系数(εH)的平均值分别为-56.092‰、-99.696‰和-73.303‰。可见,三者的碳位素富集程度C_1C_2C_3,而氢同位素富集程度C_2C_3C_1。此外,水合物分解气在微生物降解过程中气体成分组成及碳氢同位素特征发生了改变,对判别气体成因起到一定的干扰作用,因此,利用分解溢出气体样品进行气体溯源时需要适当考虑这一影响因素。     

南海ODP1146站位烃类气体地球化学特征及其意义

ODP1146站位位于东沙群岛南部的尖峰北小型裂谷盆地内。系统的顶空气和酸解烃分析结果表明,在0～250m（海底合成深度）区间的烃类气体含量较低且变化不大,但在390～590m特别是在550～590m区间存在较明显的高烃异常。这一高烃异常可能与天然气水合物有关,是邻区天然气水合物分解后释放出的高烃流体沿层间裂隙或断层侧向迁移的结果。甲烷碳同位素的测定结果显示其δ^13C1值为-24.0‰～-37.8‰（PDB标准）,结合烃类气体的分子比值C1／（C2＋C3）,1146站位的烃类气体应是热解气或是以热解气为主的混合气,但在中上部可能存在部分微生物气。     

神狐海域天然气水合物的特征及其气源

我国天然气水合物首钻的钻探结果显示,南海北部陆坡神狐海域的天然气水合物呈分散浸染状分布在以粗粉砂、中粉砂、细粉砂和极细粉砂为主要组分的松散沉积物中。沉积物顶空气组成分析显示,神狐钻探区沉积物中的游离气体主要是烃类气体,另外也有微量的CO2,其中,甲烷含量界于62.11%~99.91%之间,平均含量达到了98.04%。而天然气水合物的气体同位素组成显示,神狐海域形成天然气水合物的烃类气体主要是微生物通过CO2还原的形式生成。在此基础上,进一步分析了神狐海域研究区上中新统上部和上新统微生物成因甲烷的生产力,认为神狐海域具备良好的适合微生物成因甲烷大量生成的地质条件。     

大洋蛇纹岩化无机成因甲烷水合物稳定带底界模拟

随着深海调查研究的不断深入,发现大洋基性和超基性岩与水相互作用可发生蛇纹岩化作用产生无机成因甲烷等烃类气体,可能在大洋区海底形成水合物。为评估大洋蛇纹岩化无机成因甲烷水合物生成热力学条件及水合物稳定带分布特征,本文利用实测的原位温度、水深等条件,结合甲烷水合物-水-游离气三相平衡温压条件,计算了马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山、北大西洋Fram海峡超慢速扩张脊和Lost City慢速扩张脊3个不同地质构造环境的蛇纹岩化发育的大洋区海底环境甲烷水合物稳定带底界,并对其水合物发育潜力进行了评估。研究表明马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山和北大西洋Fram海峡超慢速扩张脊满足天然气水合物发育的热力学条件,可能发育有甲烷水合物,相应的水合物稳定带底界深度分别约为858～2 515和153～232 mbsf。大西洋Lost City喷口附近发育甲烷水合物可能性较小。     

南祁连盆地木里冻土区天然气水合物气源分析

南祁连盆地木里冻土区天然气水合物的气体成因或来源存在不同观点,目前还没有统一认识,这直接影响到水合物的资源评价及下一步勘探方向。文章依托前人研究成果及新近钻探木参1井、木参2井及SK-0井资料,对比分析中侏罗统与上三叠统尕勒得寺组两套烃源岩,结合天然气水合物气体组成与碳氢同位素特征进行综合研究,结果表明:南祁连盆地木里冻土区天然气水合物的气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列,为有机成因,成气母质主要为腐泥型干酪根的油型气,是热演化程度较低的原油伴生气;少量与微生物成因气有关,与煤层气关系不大。中侏罗统有机质丰度高、类型较好,镜质体反射率Ro在0.48%~1.14%之间,处于生油高峰期,生油过程中原油伴生气为天然气水合物的主要气体来源;上三叠统尕勒得寺组有机质丰度较高、类型较好,但成熟度高,处于生凝析气或裂解气阶段,总体生排烃能力差,从气源对比分析来看对天然气水合物气体来源贡献不大。     

祁连山冻土区烃源岩地球化学特征及天然气水合物气源分析

祁连山冻土区90个烃源岩样品测试分析的结果表明,侏罗系烃源岩基本处于成熟阶段;有机质为Ⅱ2型和Ⅲ型,主要来自陆相高等植物输入,为山间河湖沼泽相沉积;有机质丰度较高,是中等—好烃源岩。该区石炭系—三叠系烃源岩基本处于高成熟阶段;有机质主要为Ⅱ型,有机质来源为混源输入,为陆表海—滨海三角洲相沉积;有机质丰度较高,为中等—好烃源岩。天然气水合物主要为混合成因气。综合分析认为,侏罗系烃源岩正处于成熟阶段,有部分生气,而三叠系烃源岩处于主生气期,因此,推测三叠系和侏罗系烃源岩可能是该区天然气水合物的有利供气源岩。     

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。     

天然气水合物及其实测的地球物理测井特征

沉积盆地内能够形成天然气水合物的先决条件包括：富含分散有机质的沉积物中充有地下水、深水区的水动力处于滞流状态、存在生物成因的气体、压力与温度具有特定的相关关系等。许多科学家提出天然气水合物主要有两种成因机制：（1）先存天然气田因温度或孔隙压力的有利变化而转变为天然气水合物；（2）微生物成因气或热成因气从下部运移至天然气水合物稳定带。     

墨西哥湾下伏含盐盆地密西西比扇体中的天然气水合物和原油：石油系统的特征

在靠近墨西哥湾下斜坡与深海平原的交接处的阿特沃特海下谷(AT)425火山喷块区，水深约1920～1930m处的海底有Ⅱ型结构天然气水合物(甲烷-乙烷水合物)和原油。该处位于墨西哥湾下伏含盐盆地界线内清楚的构造区——东密西西比扇体(MFF)中。热成因烃类的存在证实了在东MFF深部存在活动的石油系统。MFF中天然气水合物含的C2-C5烃类气体的^13C极低，使得其与上斜坡和中斜坡其它气体明显不同。AT425处石油中的生物标志物(m／z=191及217)同样与上墨西哥湾斜坡及Smackover斜坡的原油的标志物明显不同。AT425处原油的生物标志物与具有强烈的含硅粘土流体区沉积的、可能有高等植物有机质沉积的海洋源岩一致。墨西哥湾下陷带内存在的页岩或泥岩源岩引起了诸如源岩沉积时的古地理等新问题。墨西哥湾含盐盆地下陷带南部和东部在中生代突然出现的高地可以解释AT425处产生原油和天然气的页岩或泥岩源岩产状。     

BIT指标对神狐海域SH7B站位水合物赋存层段生源输入判识及意义

实际的天然气水合物明显不同于冷泉碳酸盐岩样品。南海已有诸多冷泉碳酸盐岩的研究,针对具有水合物实际产出的神狐海域沉积物样品开展了GDGTs分析测试研究,试图为其成因、来源、AOM作用、生源等提供信息。研究结果表明:SH7B站位96.5~225.2m的岩心样品中,传统指标总有机碳的δ13 C值和C/N值对南海神狐海域天然气水合物赋存段的沉积物之生源输入指示效果不明显;GDGTs主要以类异戊二烯GDGTs为主,水合物赋存段(155~177m)较非水合物赋存段,支链GDGTs相对百分含量明显增多,类异戊二烯GDGTs相对百分含量明显减少。BIT值进一步明确说明:水合物赋存段比非水合物赋存段,沉积物的陆源有机质输入明显增多。前人研究表明~6 Ma左右南海北部接受了较强的河流碎屑和季风碎屑输入,此次事件造成水合物赋存段(6.0~6.74 Ma)陆源有机质输入增多,结果导致沉积物颗粒粒度增大,孔隙空间增多。较粗颗粒物的大量注入可以改善储层物性,形成上细下粗的有利储集体系,从而为神狐海域天然气水合物提供良好储集空间。     

天然气水合物客体分子与同位素组成特征及其地球化学应用

对1999—2011年间发表的全球18个地区(包括海洋、内陆海与湖泊、陆域冻土区)244件天然气水合物样品的气体分子与同位素组成数据进行了归纳与总结,结果发现:C1是自然界中天然气水合物的最主要组成成分,C2-C6烷烃和CO2也是其常见的客体分子,C6+、H2S等较少存在于水合物分解气中。海洋、内陆海与湖泊、陆域冻土区天然气水合物的客体分子种类存在一定的差异,且碳氢同位素的组成范围也比较宽泛。根据气体分子与同位素组成数据可有效判识天然气水合物的气体来源与成因类型,甚至在研究水合物形成与分解控制因素、气体迁移与成藏过程等方面也具有重要的指示作用。     

气体水合物在石油勘探中的重要性及其应用

气体水合物是一种笼状的包含甲烷气分子的晶状化合物 ,最常见的晶体结构是４６个水分子包围８个甲烷分子。在特殊的热力学条件下 ,陆上永冻层之下和近海地区特别是水深５００ｍ以下的沉积层都能形成大量气体水合物。大洋钻探在深海环境的海底浅部已发现水合物。随着石油勘探向深海区的迅速发展 ,要研究被动大陆边缘就必须对天然气水合物的重要性进行评价。本文的主要目的是 :首先认为天然气水合物是一种可能的烃类资源 ,第二是讨论海洋勘探中天然气水合物的潜在影响及其利用潜力。１气体水合物资源气体水合物被科学界认为是下一个世纪主要的…     

海洋浅表层沉积物和孔隙水的天然气水合物地球化学异常识别标志

天然气水合物是一种赋存在低温,高压条件下海底沉积物中的规模巨大的新型能源,研究表明,地球化学是识别海底天然气水合物赋存的一种有效方法。国际上通过分析由大洋钻探采上来的柱状沉积物和孔隙水的地球化学异常,已建立了一套较为成熟的地球化学识别方法。但是,在没有钻井岩心的情况下,如何通过浅表层（＜20m）沉积物和孔隙水及底层海水的地球化学分析来识别海底可能存在的天然气水合物,是国际国内天然气水合物勘查中面临的一道难题,通过对国际上已有数据和资料的全面总结,尝试提出了一系列在海底浅层条件下识别天然气水合物赋存的地球异常标志,包括底层海水的烃类气体及其同位素组成异常,沉积物有机碳和水的含量异常,沉积物中孔隙水的元素和同位素组成异常,沉积物中气体含量异常及沉积物中自生碳酸盐矿物的化学和同位素组成异常等。这些标志的建立将有助于在我国海域开展天然气水合物的勘查工作。     

南海东北部GMGS2-16站位自生矿物特征及对水合物藏演化的指示意义

硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)是海洋富甲烷沉积环境中重要的生物地球化学分带,其内发生的甲烷厌氧氧化反应(AOM)通常能影响多种自生矿物(碳酸盐类、黄铁矿、重晶石和石膏等)的形成过程。本文选取南海东北部天然气水合物赋存区GMGS2-16站位的58个沉积物样品,对其中发育的自生矿物进行了类型、含量、分布、显微形貌和稳定同位素研究。GMGS2-16站位岩心沉积物中主要发育碳酸盐类、黄铁矿和石膏3类自生矿物,亦发现单质硫颗粒的存在。自生矿物含量分布变化较大,存在多个富集层位。自生碳酸盐类均为块状,具极负的δ~(13 )C值(-37.3‰~-51.7‰VPDB)和较重的δ~(18 )O值(3.13‰~4.95‰VPDB),指示其为甲烷碳源,即AOM成因。自生黄铁矿主要呈不规则块状、棒状-管状和生物充填状,δ~(34 )S值变化范围为-41.7‰~27.1‰VCDT,其中δ~(34)S值异常正偏很可能与大量甲烷流体上涌至SMTZ内加强AOM反应有关。多层AOM成因的自生碳酸盐类与δ~(34)S值异常的自生黄铁矿产出层位基本吻合,共同指示了研究站位曾发生过多期次甲烷渗漏事件,可能与研究站位天然气水合物藏失稳存在一定联系。自生石膏主要呈棱柱状和透镜状,偶见黄铁矿-石膏共生体,初步推测自生石膏可能与水合物形成过程中的排离子效应和(或)沉积环境氧化还原条件改变导致的黄铁矿氧化有关。因此,海洋沉积物中碳酸盐类-黄铁矿-石膏自生矿物组合对探讨古海洋甲烷渗漏事件和天然气水合物藏的演化具有重要指示意义。     

国际多年冻土区天然气水合物勘探开发现状与启示

我国继2007年5月在南海北部海域钻获天然气水合物实物样品之后,又于2009年6月在青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获宝贵的天然气水合物实物样品,实现冻土区发现天然气水合物的零突破。作为国际上冻土区勘探开发比较成熟的3大典型区,美国阿拉斯加北坡项目、加拿大麦肯齐三角洲Mallik计划和俄罗斯西伯利亚麦索雅哈气田开发的勘探开发史对我国的天然气水合物勘探开发工作起到了一定的启示作用。通过对这3大冻土区天然气水合物勘探开发项目的详细综述,分析了国际上水合物勘探开发现状,总结了国际冻土区天然气水合物勘探开发史对我国的勘探开发工作带来的启示。