南海北部陆缘天然气水合物初探

根据天然气水合物存在的温度－压力条件,研究了南海北部的地球物理资料,发现有些地方在地震剖面上出现的海底反射ＢＳＲ,而在另一些地方海底第一沉积的层速度偏高,比一般海洋沉积高０．２－０．６４ｋｍ／ｓ。将这些地方海底第一层沉积界面处的温度－压力参数投于甲烷形成天然气水合物的温度－压力图上,发现它们的出现于水合物存在之区域中。     

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物资源评价

墨西哥湾西北陆坡天然气水合物发育广泛,水合物天然气资源量估计约(10～14)×1012m3。构造控制的混合成因(生物甲烷和热成因天然气)水合物含量高、资源密度大,经济潜力高;盆地生物成因甲烷水合物呈细分散状发育,沉积物中水合物含量低、资源密度小、经济潜力低。综合地质、技术和开采成本3方面因素,在目前全球几个工程程度较高的水合物发育区中,墨西哥湾水合物的经济潜力最大,其中工作程度最高的7个水合物发育区中,MC852/853区的经济潜力最高。     

南极近海南设得兰陆缘天然气水合物成矿条件与机理

南设得兰陆缘属于典型的活动型大陆边缘,沟-增生楔-弧前盆地序列发育,具备天然气水合物发育的有利地质构造背景。该区已有的调查资料显示出天然气水合物存在的显著标志——BSR和极性反转特征（或者称为基底反射波,BGR）。研究结果表明,南设得兰陆缘具备形成水合物的充足的气源、适宜的稳定域条件、有利于天然气水合物形成与聚集的沉积体系和特殊地质构造环境,推断南设得兰陆缘以构造型水合物成矿地质模式为主,并以增生楔内甲烷随流体向上迁移形成水合物的模式最为重要。     

全球天然气水合物的分布及资源远景

随着地球物理勘查工作的广泛深入开展。全球海域天然气水合物地质、物化探异常矿点的发现也与日俱增。截止2002年底。世界上已直接或间接发现水合物的矿点共有116处。其中海洋(包括少数深水湖泊)107处。陆地永冻带9处。本文根据最新资料对全球天然气水合物的分布及资源远景作出综述。     

中国海域天然气水合物资源远景

南海东北部活动陆缘和北部被动陆缘以及东海冲绳海槽南部具有形成天然气水合物的良好成矿条件。从水深来看，上述3个有代表性的地区最小水深都在300m以上，有利于水合物的稳定存在；从沉积厚度和沉积速率来看，上述3个地区新生代地层厚度一般都在3000～6000m，有利于提供水合物形成所需的充足气源；从地球物理、地球化学等调查结果来看，上述3个地区普遍存在重要的地球标志——似海底反射BSR等，以及重要的地球化学标志——底水甲烷异常、孔隙水氯异常等。通过对上述海区的区域地质条件、地球物理和地球化学异常的综合分析认为，上述3个地区可能更适宜水合物的形成和聚集，因而可能会有很好的远景。     

极地天然气水合物资源利用前景

极地天然气水合物资源潜力巨大,储层类型主要为富砂沉积物储层,最可能实现远景勘探和商业利用,是一种重要的战略能源。综述了天然气水合物在极地的分布情况、极地主要地区天然气水合物矿藏资源量以及水合物开发利用的资源金字塔。结合美国、加拿大和俄罗斯在北极冻土区天然气水合物勘探开发的案例进行了4种开采技术优缺点对比,并对极地区和非极地区5次天然气水合物试采效能进行对比评价。根据目前国际油气价格、能源结构、各国水合物研究目标和我国天然气水合物勘查开发现状等,提出了我国参与极地天然气水合物研究和开发的思路。     

天然气水合物的重要特征与评价及其在中国海域的勘探前景

从勘探技术和资源评价的角度综述了甲烷水合物生成和聚集的重要特征, 如地震反射剖面、测井曲线资料、地球化学特点等以及对未知区的地质勘探和选区评价 .甲烷水合物在地震剖面上主要表现为BSR(似海底反射)、振幅变形(空白反射)、速度倒置、速度-振幅结构(VAMPS)等,大规模的甲烷水合物聚集可以通过高电阻率(＞100欧姆.米)声波速度、低体积密度等号数进行直接判读.此项研究实例表明,沉积物中典型甲烷水合物具有低渗透性和高毛细管孔隙压力特点,地层孔隙水矿化度也呈异常值,并具有各自独特的地质特征.现场计算巨型甲烷水合物储层中甲烷资源量的方法可分为:测井资料计算法公式为:SW＝(abRw/φm.Rt)1/n;地震资料计算法公式为:ρp＝(1-φ)ρm+(1-s)φρw+sφρh、VH＝λ.φ.S.对全球甲烷水合物总资源量预测的统计达20×1015m3以上.甲烷水合物形成需满足高压、低温条件,要求海水深度＞300 m.因此,甲烷水合物的分布严格地局限于两极地区和陆坡以下的深水地区,并具有3种聚集类型:1.永久性冻土带;2.浅水环境;3.深水环境.深海钻探计划(DSDP)和大洋钻探计划(ODP)已在下述10个地区发现大规模的甲烷水合物聚集,他们是:秘鲁、哥斯达黎加、危地马拉、墨西哥、美国东南大西洋海域、美国西部太平洋海域、日本海域的两个地区、阿拉斯加和墨西哥湾地区.在较浅水沉积物岩心样中发现甲烷水合物的地区,包括黑海、里海、加拿大北部、美国加里福尼亚岸外、墨西哥湾北部、鄂霍茨克海的两个地区.在垂向上,甲烷水合物主要分布于海底以下2 000 m以浅的沉积层中.最新统计表明又主要分布于二个深度区间:200～450 m和700～920 m,前者是由ODP995～997站位发现的;后者在加拿大麦肯齐河三角洲马立克2L-38号井中897～922 m处发现.中国海域已发现多处甲烷水合物可能赋存地区,包括东沙群岛南部、西沙海槽北部、西沙群岛南部以及东海海域地区.姚伯初报道了南海地区9处地震剖面速度异常值的发现,海水深度为420～3 920 m,海洋地质研究所则在东海海域解释了典型BSR反射的剖面,具有速度异常、弱振幅、空白反射、与下伏反射波组具不整合接触关系(VAMPS)等,大致圈定了它们的分布范围,表明在中国海域寻找甲烷水合物具有光明的前景.     

陆缘地区天然气水合物成藏地质模式

天然气水合物的成藏与其所处地质构造环境密切相关,陆缘地区天然气水合物成藏地质模式可分为成岩型、构造型和复合型三类。成岩型水合物主要受沉积因素控制,成藏气体以浅层生物成因气为主,水合物大多呈分散状存在于相对渗透层中,丰度较低。构造型水合物主要受构造因素控制,由热成因气或者混合气从较深部位沿断裂、泥火山或其他通道快速运移至水合物稳定域而形成,水合物主要分布在构造活动带周围,丰度较高。复合型水合物同时受到成岩作用和构造作用控制,水合物主要分布在构造活动带周围的相对渗透层中。     

南极半岛别林斯高晋海天然气水合物成矿条件与成矿机理

位于南极半岛西侧的别林斯高晋海是南极附近海域天然气水合物成矿的远景区域。利用现有钻孔岩心样品、地震剖面、声波等资料,从气源、稳定域、构造输导及沉积储集等方面,分析了别林斯高晋海天然气水合物的形成条件,预测了天然气水合物成矿远景区,初步探讨了其形成机理,以期能为今后南极半岛区域的天然气水合物资源调查研究提供一定的科学参考依据。     

沉积物中水合物含气量测定方法

建立了沉积物中水合物含气量的测定方法;测定了人工松散沉积物中甲烷水合物、南海神狐海域及祁连山冻土区天然气水合物样品的含气量;计算了样品的表观水合指数(水与气体的摩尔比);探讨了水合物含气量的影响因素.测试结果表明,人工甲烷水合物样品表观水合指数与晶体水合指数相近,样品中水合物的浓度大,含气量较高;南海神狐海域及祁连山冻...     

鄂霍次克海天然气水合物成藏条件分析

2006年5月由俄、韩、日、中四国共同组织的"海底冷泉与生命过程"联合调查航次,在鄂霍次克海域成功采获天然气水合物样品。从水合物发育的气源条件、温度压力条件、构造控制条件等方面,分析了该地区天然气水合物发育所具备的基本成藏条件。指出鄂霍次克海周边的高大山系为其提供了丰富的沉积物来源,并在鄂霍次克海中形成了宽广而深厚的陆架体系。陆架区沉积地层厚度一般超过10 km,且以新生代沉积为主。根据对重力柱状样品的观察和分析,并参照沉积物捕获器样品的测量结果,认为本区域沉积物总有机碳含量普遍较高。根据地震剖面解释和重力柱状样品的14C测年结果得出,本区沉积速率较高,并与目前已知水合物区的沉积速率相当。鄂霍次克海地处高纬度地区,冬季海面大部分被海冰覆盖。海面以下50~120 m之间常年存在一个低温盖层。这个低温盖层使得海底温度一直保持在2℃左右。在这样的温度条件下,鄂霍次克海350 m以深的区域都满足水合物赋存的压力条件。海底以下满足水合物温度、压力条件的沉积地层厚度为450~800 m。鄂霍次克板块位于四大板块之间,并受到四大板块的挤压。由于挤压作用,在萨哈林岛东侧陆坡地区形成一系列的海底泥火山构造,从而使该区域成为天然气水合物调查研究的主要目标区。鄂霍次克海域的沉积物源、沉积厚度、沉积速率、有机碳含量等构成该区域水合物发育良好的气源条件,而温度、压力和构造控制条件等也都非常有利于天然气水合物在该地区的发育。     

海洋浅表层天然气水合物成藏特征

按照天然气水合物形成的气体疏导方式划分,渗漏系统是海洋浅表层天然气水合物藏形成的主要模式。关键成藏要素包括温压场、气源等,温压场主要控制天然气水合物成藏的平面分布和纵向分布;海底热流低值区有利于形成天然气水合物,但在海底热流超高的海域,只要有充足的气源供给,在高甲烷通量区深海浅表层也可以形成天然气水合物藏,而且往往与泥火山、气烟囱等特殊地质体伴生,形成致密的数米厚层状天然气水合物藏。浅表层天然气水合物藏气源主要是有机热解成因气,一般其深部均发育有成熟的含油气盆地,有烃源层广泛分布,并且干酪根发生过明确的生烃过程,形成的热解甲烷气通过断层、气烟囱等破碎带垂向运移通道渗漏上升,在温压场控制的相平衡区形成天然气水合物藏,因此,海底热流值较高的海盆也是浅表层天然气水合物藏形成的有利海域。     

空间数据挖掘在海域天然气水合物资源评价中的应用

海域天然气水合物早期勘探阶段多使用地震调查方法,利用BSR和速度异常等指标圈定水合物矿体进行资源评价、优选预测勘探目标。阐明了空间数据挖掘技术在天然气水合物早期勘探评价阶段的应用,并通过珠江口盆地东部海域多道地震速度分析中所获速度异常信息,应用核密度估计方法,定量地划分了2个天然气水合物有利分布区(面积分别为18 km2和70 km2),进而为后期天然气水合物试采生产提供了重要依据及基础数据。     

地震属性在天然气水合物预测中的应用

地震属性是地震资料中可描述的、可定量化的特征,它代表了原始地震资料中所包含的总信息的子集。地震属性分析就是将地震数据分解成各种属性。当地层中沉积物的孔隙内充填天然气水合物之后,沉积物的许多物理性质会发生相应的变化,这种变化导致了地震波的运动学和动力学特征发生改变,从而引起其地震属性的变化。针对南海北部陆坡天然气水合物研究区的地震数据提取各类地震属性,包括瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率、相对极性、能量半衰时、AVO1、AVO9和波阻抗属性。通过分析各种地震属性的响应特征及其与天然气水合物沉积层的关系,建立含天然气水合物地层的地震属性响应识别特征,利用统计学和聚类分析方法,结合地震正演结果对天然气水合物矿层目标进行预测,研究其平面分布规律,从而为天然气水合物钻探井位的确定提供可靠依据。     

珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的地球化学边界条件及其分布区

通过对南海北部陆缘珠江口和琼东南盆地气田的天然气形成水合物的地球化学计算模拟及地质地球化学条件分析，对珠江口和琼东南盆地天然气形成水合物的地球化学边界条件及分布区进行了研究。认识到南海北部陆缘琼东南和珠江口盆地内的断裂构造是天然气向海底渗漏的通道，为天然气水合物在海底的形成提供了物源；盆地内巨厚的第四纪富有机质沉积也为天然气水合物形成提供了充足的细菌成因生物气源。在海底温度2－16℃范围内，琼东南盆地气田10种天然气和珠江口盆地气田18种天然气形成水合物的压力有比较大的范围，随温度增高，天然气水合物形成的压力增高；盆地间和各天然气样品之间形成水合物的压力均是不一致的。在南海海水平均盐度3．4％条件下，结合海底温度与水深变化资料，珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的海区是不同的，珠江口盆地小于230m水深的海区没有天然气水合物的形成，在230－760m水深的海区可能有天然气水合物的存在，天然气水合物的稳定分布区应该在大于860m水深的深水区；在琼东南盆地水深小于320m的海区不可能有天然气水合物的形成，在320－650m水深的海区可能有天然气水合物的存在，大于650m水深的海区是天然气水合物的稳定分布区。