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。     

祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究

祁连山冻土区天然气水合物气体组成复杂,储层裂隙发育,研究其形成过程对准确理解该区域天然气水合物的形成机制具有重要意义.基于祁连山冻土区水合物的气体组成配置了多组分气体,并对其在纯水、水合物矿区水及冻土岩芯介质体系中的水合过程进行了实验观测,获得了不同条件下多组分气体水合物的诱导时间及聚集形态特征,探讨了不同反应介质(水...     

海底天然气水合物地球化学探测技术

海底天然气水合物是未来的新型能源，地球化学探测与分析技术在天然气水合物勘探、研究和开发中发挥巨大作用。简要介绍了天然气水合物地球化学探测方法及相关的分析测试技术，包括海底沉积物、海水、海面低层大气中烃类气体(主要为甲烷)、孔隙水中阴阳离子和同位素地球化学异常等。并对发展天然气水舍物地球化学探测与分析新技术提出建议。     

墨西哥湾北部陆坡天然气水合物成藏系统

为了深入了解墨西哥湾北部陆坡天然气水合物赋存状况、水合物储层特征以及资源评价,借助天然气水合物成藏系统概念,在收集和整理国内外学者的研究成果的基础上提出了散失均衡体系。对该区天然气水合物气体供应、流体运移、聚集成藏及水合物散失均衡体系进行了综合分析,认为散失均衡体系应该作为天然气水合物成藏系统的重要组成部分予以重视。     

不同反应体系中气体水合物动力学研究进展

天然气水合物是由水和天然气组成的类冰状非化学计量的笼形结晶化合物。早期的水合物研究大多集中在对热力学相态的研究,随着水合物研究的进一步深入,其生成与分解动力学问题引起了越来越多研究人员的关注。这是因为海洋天然气水合物具有极强的储气能力,并且在世界各海域广泛出现,是一种潜在能源;此外,气体以水合物形态运输有着巨大的工业应用前景;生成与分解动力学在石油天然气工业中抑制剂研制方面也有广泛应用。目前,对水合物动力学的研究主要集中在水合物-自由气体-水溶液三相体系中。对于多孔介质的体系中水合物生成和分解动力学特性的…     

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。     

海洋天然气水合物开采方法及产量分析

海洋天然气水合物的巨大储量刺激了世界各国能源部门努力研究如何从天然气水合物储层生产天然气。根据水合物形成的条件,只有当水合物处在其相平衡条件以外,水合物才能分解。因此,水合物的开采方法只能为热熔法、抑制剂刺激法、减压法和地面分解法。为了对天然气水合物储层中气体的生产有个定量的评估,本文以水合物开采井为例,运用数学方法推导了水合物井中气体的产生量。结果表明,在天然气水合物储层中,天然气释放量是井内水合物分解温度、压力及水合物层气体渗透性的敏感函数。该函数可以用于天然气水合物井气体开采量的计算及对水合物储层可开采性评价。     

书海拾贝

正天然气水合物实验测试技术刘昌岭等著科学出版社出版该书是对青岛海洋所近年来天然气水合物实验测试技术研究成果的总结,力图全面系统地介绍天然气水合物的实验测试技术体系。全书分13章,重点探讨了X-衍射谱仪、X-CT、固体核磁共振及成像系统、激光拉曼光谱、低温扫描电镜、高压差示扫描量热仪(DSC)和稳定同位素质谱等现代分析仪器在水合物中的应用,详细介绍了天然气水合物结构参数、气体组成、地化参数、形态学、赋存状态、热力学及微观动力学等方面     

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...     

海洋天然气水合物生成机制的实验研究

天然气水合物在海洋环境中与在纯水溶液中的生成条件有很大的不同。海洋天然气水合物的生成除了受温度和压力的影响外,还要受到孔隙水的化学组成、流体中气体的浓度及沉积物类型的影响。本文综述了国外海洋天然气水合物的实验研究成果及其进展,重点介绍了海洋天然气水合物生成与分解的热力学条件及各种影响因素,并探讨了今后该领域的研究方向和问题。     

海洋天然气水合物实验分析技术

简要介绍了目前在实验室内采用的天然气水合物实验分析技术,包括样品的保存与处理方法、水合物含气量的测定、气体与同位素的分析、水合物稳定性的P-T条件等方面。简述了几种大型分析仪器（如X衍射、拉曼光谱、核磁共振）在水合物研究中的应用,包括水合物结构的确定、成分及水合物同种性的鉴定以及水合物的分解行为等。     

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。     

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。     

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。     

天然气水合物样品保压转移及处理技术系统设计

天然气水合物样品保压取样技术已经成熟,但保压样品只能进行压降处理成为常压样品,这种方法很大程度上影响了水合物在沉积物中的存在初始状况,压力的急骤变化以及温度的变化都会引起沉积物中水合物成分析出,影响后处理的判别。样品保压转移及处理技术不仅是未来天然气水合物资源勘探技术的发展趋势,也是重要技术手段之一。天然气水合物保压样品的获取、检测、处理是天然气水合物取样技术从初级走向成熟阶段的重要标志。介绍了天然气水合物沉积物样品保压转移及处理技术的设计思路及系统各组成单元。该系统主要由天然气水合物样品保压转移系统、天然气水合物保压样品在线探测及岩心分析系统等2部分组成。该系统的设计为今后天然气水合物资源的勘探和开发提供了很好的技术支撑。     

天然气水合物海底环境长期监测系统设计

对天然气水合物海底环境要素进行长期监测,分析海底天然气水合物环境要素信息数据,对揭示天然气水合物海底环境变化和试开采的环境评估具有重要的意义。介绍了天然气水合物海底环境长期监测系统的设计思路及系统组成中各单元的设计内容,为该系统设计提供了很好的技术解决方案。     

神狐海域与西沙海槽天然气水合物成藏模式对比

南海北部神狐海域与西沙海槽天然气水合物资源量丰富,但两地区天然气水合物成藏条件及成藏机制存在一定的差异。通过两海域水深、温度压力、气源、气体运移、储层等水合物成藏要素与成藏模式的分析对比,获取了3点新认识：①两地区海域水深、温压条件、气源类型、气体运移条件、水合物储层类型和成藏模式基本类似;②综合天然气水合物气源及供给运聚系统类型剖析,提出神狐海域主要以“自源与他源渗漏复合型”水合物成藏模式为主;③西沙海槽水合物成藏模式属典型的“他源渗漏型”。研究结果表明,落实气源与不同类型气体运移通道的时空耦合匹配关系是该区水合物勘探评价的关键。     

海底天然气水合物稳定带厚度的影响因素

天然气水合物在未来能源、环境及海洋地质灾害等方面有重要意义,是当前研究的热点。海底沉积物中含有大量的天然气水合物资源。天然气水合物稳定带厚度可用于水合物资源量的预测,在水合物资源评估中有重要意义。研究了不同因素对海底天然气水合物稳定带厚度的影响,结果表明:海水深度、地温梯度、孔隙水盐度及组成和气体组分对水合物稳定带厚度的影响不同。水合物稳定带厚度随着海水深度的增加而增大,与地温梯度呈指数递减关系;随着孔隙水盐度的增加水合物稳定带厚度减小并呈良好的线性关系,不同盐类对水合物稳定带厚度的影响程度不同;混合气体中的C2H6、CO2及H2S会使水合物稳定带厚度增加,而N2使水合物稳定带厚度减小,并且含量越大对稳定带厚度的影响越明显。     

南海北部琼东南海域气烟囱发育特征及其对水合物形成与分布的影响

琼东南海域地震资料解释发现了BSR(似海底反射)、BSR下伏强反射及烟囱体等天然气水合物的地震响应特征。研究发现,区内气烟囱的分布与BSR的分布存在明显的相关性,气烟囱是气体垂直运移的主要通道,气体垂直向上运移至水合物稳定带大量聚集,从而形成水合物。因此,精细刻画研究区气烟囱发育特征对于区内天然气水合物成藏及分布研究具有重要意义。传统气烟囱识别方法只通过地震剖面上的弱反射或相关属性分析,笔者利用基于MLP算法的神经网络,高效地分析了本区域气烟囱的分布,并根据烟囱与BSR分布之间的关系,分析了气烟囱对天然气水合物形成及分布的影响。     

非保温保压采集深海天然气水合物原位样品的外观与保存状况研究

因为取样时未使用保温保压工具,所以通常情况下采集到的天然气水合物样品在被放入液氮罐冷藏之前,必定已经发生了部分分解;具有代表性意义的ODP 204取得的样品85％分解了,且转变成六方晶体冰。因此,分析描述天然气水合物分解的状况、外观和特征十分必要。综述了利用可确定天然气水合物中冰、水合物和其他矿物相对数量以阐明其保存程度的同步加速X光衍射（XRD）技术和可在低至几十纳米分辨率条件下对样品进行详细观测的低温扫描电镜技术进行非保真采取水合物样品外观和保存状况研究的概况,包括Ⅰ型结构水合物及孔隙横截面均为六边形和亚微米级孔隙区域到密集孔隙区域特征等成果,指出取心时水合物分解耗热,是吸热反应并导致分解释放水同步冻结;同时气体膨胀和气体脱溶也形成冰;这类样品中天然气水合物周围小区域内温度很低并在局部成冰,水合物实现自我保存,这一特性允许天然气水合物在稳定正常的温压条件以外存在一段时间,对于天然气水合物商业储运具有重要意义,但是,多数情况下水合物还是分解了。在“水合物海脊”,样品含天然气水合物量仅少数超过15％,极少数达到70％,只有在原位状态为大块状的天然气水合物中,才可以用肉眼观察到高含量的天然气水合物组分。