南海神狐海域天然气水合物地球物理测井评价

我国南海北部神狐海域的天然气水合物钻探过程中采用电缆测井来识别水合物储层,使用了自然伽马、电阻率、密度、声波全波列、井温—井方位、井径及中子等7种测井仪器,测量的参数主要包括地层的自然放射性、深(浅)探测电阻率、密度、纵波速度、温度、井径、长(短)源距中子计数率及井眼方位,这些参数对于确定天然气水合物的赋存位置起到非常重要的作用。详细介绍了神狐海域天然气水合物测井的工作方法和基本步骤,参照国外相关分析,针对其中某站位钻孔ZK1的地层孔隙度及天然气水合物饱和度进行初步评价。结果表明密度测井和电阻率测井两种方法求出的地层孔隙度的一致性较好,而计算的天然气水合物饱和度值则高于孔隙水淡化分析得到的值,因此尚需结合研究区岩心分析数据来提高解释精度。研究结果对未来我国的天然气水合物测井评价具有指导意义。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征

天然气水合物作为一种新型、洁净、潜在的新能源,越来越引起世界各国科学家的重视,对天然气水合物研究也进一步深入,但天然气水合物作为一种能源矿产,对其成藏机制的研究相对较少。针对我国天然气水合物调查研究相对较为详细的神狐海域,从其物质来源、气体运移通道、成藏条件等角度探讨神狐海域天然气水合物的成藏特征,指出白云凹陷古近纪埋藏的巨厚烃源岩是其成藏的主要物质基础;底辟构造发育区是形成水合物流体向上运移的主要通道;新近纪晚期大面积发育的滑塌体是水合物的主要赋存区。神狐海域具备天然气水合物成藏的优越条件,是进一步勘探水合物的远景区。     

南海神狐海域天然气水合物声波测井速度与饱和度关系分析

利用南海北部神狐海域A站位的地震和测井资料综合分析神狐海域含天然气水合物沉积层的声波测井速度及水合物饱和度的分布特征和变化规律,并对水合物饱和度的理论计算值和实测值进行对比分析,同时对水合物稳定带的纵波速度特征与饱和度的关系进行了综合研究。结果表明：神狐海域A站位的水合物层厚度约20 m,纵波速度在1 873～2 226m/s之间,水合物饱和度在15.0%～47.3%之间变化,水合物饱和度值相对较高;受海底复杂地质因素的影响,根据岩心孔隙水的氯离子淡化程度实测的水合物饱和度随声波速度的变化并不是单一的正比例关系,而是随声波速度的升高而上下波动,波动幅度在10%～20%之间,总体趋势上随声波速度的升高而升高,并集中分布在理论曲线附近;利用热弹性理论速度模型计算并校正后的水合物饱和度随声波速度的增加而有规律地增加,水合物饱和度的理论计算值与实测数据比较吻合,说明所建立的岩石物理模型正确,模型参数选取合理。根据声波速度计算水合物饱和度这一方法可扩展到整个研究区域,并为研究区的水合物资源量评价提供基础数据。     

南海神狐海域MIS12期以来的碳酸盐旋回与水合物分解

对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0~39.41 m和0~23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS¹⁴C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明：SH1B孔MIS12期以来CaCO₃曲线总体上具有明显的冰期和间冰期旋回,表现为较典型的冰期低、间冰期高的“大西洋型”旋回特征,具有良好的地层意义;SH5C孔除MIS1-MIS2期外,MIS3-MIS8期的CaCO₃含量较SH1B孔的要低,冰期和间冰期旋回性较差,MIS3-MIS 4和MIS7期出现明显的低钙事件;同时,SH5C孔MIS3-MIS5期浮游有孔虫G.ruber的δ¹³C值明显负偏,平均值为-0.11‰;两孔MIS1期的沉积速率是MIS2期的近2倍,与前人的研究结果相反,为MIS2期部分地层缺失所致。SH1B孔受水合物分解影响不大,而SH5C孔受水合物分解影响明显。SH5C孔MIS2期的地层缺失事件和MIS3-MIS4、MIS7期的低钙事件以及MIS3-MIS5期δ¹³C值负偏事件主要发生在末次冰期,推测与下伏水合物分解产生的海底滑塌、海水酸化等环境效应有关。     

波阻抗反演在南海北部神狐海域天然气水合物勘探中的应用

针对神狐海域的地质构造和天然气水合物的赋存特征,以重点测线三维地震数据为基础,分析讨论了基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演方法、流程和关键技术问题,定量获得了含天然气水合物沉积物的波阻抗特征。结果表明:基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演数据具有较高的有效垂向分辨率和较好的横向连续性;神狐海域高波阻抗异常反映了含天然气水合物沉积层,而不连续异常低波阻抗层是水合物层之下游离气的表现,这与钻探结果吻合。由此可见,基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演可为天然气水合物层识别和预测、勘探目标圈定、钻探井位选择提供重要依据。     

南海神狐海域X区块天然气水合物的控制因素

为了探讨南海神狐海域X区块天然气水合物的控制因素,开展了高分辨地震资料精细解释和天然气水合物地震相研究。结果显示,X区块存在3条主控断层和众多滑塌断层;预测的稳定带内水合物呈多层分布,稳定带底部水合物层厚度较大、连续性较好。结合地震反射特征和可能的气源讨论初步认为,X区块天然气水合物的成藏模式主要有两种类型:在断裂或滑塌构造发育区,水合物的气源以热解成因气为主,水合物呈多层分布;在构造平缓地区,水合物的气源以生物成因气为主,水合物呈单层分布,且主要分布在似海底反射(BSR)之上一个狭窄的范围内。     

南海北部神狐海域细粒储层矿物组分对天然气水合物储集赋存的影响

为了探明矿物类型对于天然气水合物成藏的影响,笔者等利用南海北部神狐海域W07站位样品及其水合物饱和度数据,进行XRD全岩和黏土矿物测试分析、比表面积分析以及束缚水能力综合分析。结果表明,海床下110~127 m（即110~127 mbsf,meters below sea floor, 海床以下深度）为水合物储层段,海床下127~156 m为非水合物储层段。通过XRD分析可知,高石英及长石含量,低伊蒙混层含量的层段,比表面积与束缚水能力较低,说明其具有相对较好的孔渗条件,为水合物的运移与储集提供了良好的空间条件,因此形成水合物储层段;而在高伊蒙混层的层段中,比表面积较大,束缚水能力较强,其对甲烷气体及流体的吸附和束缚能力较强,对水合物成藏起到潜在的封隔作用,成为非储层段,储层与非储层段纵向叠置序列有利于优质水合物储层的形成。本次研究总结了矿物组分与优质水合物储层之间的关系,并揭示两者存在的潜在成因联系,以期丰富水合物富集成藏的基础理论,对未来南海北部天然气水合物的商业化开发提供支持。     

南海北部神狐海域细粒储层矿物组分对天然气水合物储集赋存的影响

为了探明矿物类型对于天然气水合物成藏的影响,笔者等利用南海北部神狐海域W07站位样品及其水合物饱和度数据,进行XRD全岩和黏土矿物测试分析、比表面积分析以及束缚水能力综合分析。结果表明,海床下110~127 m（即110~127 mbsf,meters below sea floor, 海床以下深度）为水合物储层段,海床下127~156 m为非水合物储层段。通过XRD分析可知,高石英及长石含量,低伊蒙混层含量的层段,比表面积与束缚水能力较低,说明其具有相对较好的孔渗条件,为水合物的运移与储集提供了良好的空间条件,因此形成水合物储层段;而在高伊蒙混层的层段中,比表面积较大,束缚水能力较强,其对甲烷气体及流体的吸附和束缚能力较强,对水合物成藏起到潜在的封隔作用,成为非储层段,储层与非储层段纵向叠置序列有利于优质水合物储层的形成。本次研究总结了矿物组分与优质水合物储层之间的关系,并揭示两者存在的潜在成因联系,以期丰富水合物富集成藏的基础理论,对未来南海北部天然气水合物的商业化开发提供支持。     

南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物分布特征

神狐海域是我国天然气水合物勘探的一个重点区域,2015年在该区域执行的GMGS3天然气水合物钻探,不仅发现了高饱和度天然气水合物,而且发现了热成因的Ⅱ型天然气水合物。其中的W11井在细粒泥质沉积物中获得了厚度达70多米的水合物层,饱和度平均值达40%,局部层高达53%。本文分析了神狐海域W11井的随钻测井资料,利用各向同性的电阻率模型,基于阿尔奇公式估算了天然气水合物饱和度,并与岩心资料中孔隙水氯离子异常估算的水合物饱和度进行对比,查明水合物在垂向上的变化,再结合地震资料反演的声波阻抗来获得水合物横向分布特征,发现水合物空间分布与储层变化、流体运聚和深部热成因气有关。     

中国南海神狐海域水合物储层井壁稳定可靠度分析

天然气水合物具有巨大的潜在经济和环境价值,其开发利用对国家能源安全和实现国家碳达峰碳中和的“双碳目标”具有战略意义。我国天然气水合物资源主要分布于南海海域,海洋环境的复杂性和隐蔽性使工程测量数据具有较大不确定性,影响钻井安全。目前未见有水合物储层井壁稳定可靠度研究。为定量评估在我国南海神狐海域水合物储层钻井风险,基于水合物储层钻井井壁稳定解析理论和南海神狐海域具体地质条件,结合可靠度分析方法中的改进一次二阶矩法和响应面法,研究南海神狐海域水合物储层钻井井壁失稳概率分布特征,分析该海域井壁失稳概率及安全钻井液压力窗口对主要参数均值和不确定性的敏感性,结果表明：（1）若测量数据足够精确,在我国南海神狐海域水合物储层进行钻井活动的安全性较高,安全钻井液压力窗口也较大。测量数据的不确定性增大将使井壁失稳概率显著升高,缩窄安全钻井液压力窗口。（2）较低的钻井液温度对降低井壁失稳概率略有帮助,且能明显地扩大安全钻井液压力窗口。（3）5个主要参数的均值和不确定性对井壁失稳概率的影响次序相同,均为初始地应力>初始内摩擦角>弹性模量比>初始黏聚力>初始弹性模量。实际工程中对初始地...     

中国南海天然气水合物沉积成藏条件初探及其分布

中国南海是西太平洋最大的边缘海之一 ,具备良好的天然气水合物成藏条件和勘探前景。根据沉积条件 (沉积速率、沉积相和含砂率等 )分析 ,综合多方面的地质条件 ,认为气水合物存在于水深30 0～ 35 0 0m的区域 ;陆坡和靠近沉积中心的高沉积速率的厚层沉积为天然气水合物聚集的有利部位 ,与BSR分布的吻合率在 6 0 %～ 80 %之间 ;等深流、重力流沉积和各类扇体 (如三角洲、扇三角洲、低位扇等 )的前缘为水合物沉积的有利相带 ,与BSR分布的吻合率在 5 0 %～ 75 %之间 ;赋存气水合物的沉积物的含砂率通常在 35 %～ 70 %之间。依据多方面资料的研究 ,在南海海域划分出 1 1个有利的天然气水合物勘探远景区块 ,面积共 1 2 .5 (± 1 .5 )× 1 0 4km2 ,约占整个南海总面积的 3.6 %。     

南海北部天然气水合物远景区末次冰期以来底栖有孔虫稳定同位素特征及其影响因素

底栖有孔虫碳同位素负偏移是地质记录中天然气水合物释放的重要证据之一.对南海北部西沙海槽和东沙陆坡等天然气水合物远景区XH-27PC和DS-4PC柱状样分别进行顶空气甲烷含量分析、有机碳含量分析、粒度分析和有孔虫氧碳同位素分析.结合碳酸盐含量及AMS 14C 测年,揭示研究区末次冰期以来底栖有孔虫的稳定同位素特征.结果显示: 西沙海槽BSR区沉积物中甲烷含量较低; 底栖有孔虫碳同位素负偏不明显,与顶空气甲烷含量呈弱正相关(R=0.32),与有机碳含量有强负相关(R=-0.82),说明低通量甲烷不足以引起底栖有孔虫碳同位素显著偏移,在无甲烷或甲烷轻微渗漏的环境中有机碳的厌氧氧化是影响底栖有孔虫碳同位素组成的主要因素.东沙陆坡BSR区沉积物中含有大量的甲烷气体; 底栖有孔虫氧同位素记录在末次冰期异常偏重,可能与天然气水合物的分解释放有关; 同时可识别出多期碳同位素快速负偏事件,其成因很可能是末次冰期海平面下降导致海底沉积物的温度、压力条件发生变化,从而引发水合物甲烷失稳分解,底栖有孔虫吸收富 12C的甲烷源碳致使壳体碳同位素负偏移.     

中国近海天然气水合物的研究进展

南海、东海具有形成天然气水合物的良好动力学环境和丰富的烃类气体来源。根据卫星对海面增温异常的观测、底水气体地球化学、标志矿物和流体组成的研究表明 ,南海、东海海底存在强烈的烃流体活动和排气作用 ;南海南北陆坡区海底气体主要由CH4组成 ,前者多为微生物成因气 ,后者多为热解气 ;冲绳海槽热液沉积区的气体 ,主要为CO2 (86 % ) ,其次为CH4、H2 、H2 S(14 % ) ,分别来自岩浆流体及陆源有机质的降解 ,也属热解成因气。地震地球物理的研究主要集中于南海东北部、北部、南部陆坡区和冲绳海槽中南部 ,测线长度还很有限 ,虽然都有BSR标志的发现 ,但质量比较好 ,研究程度也比较高的还只有南海东北部主动陆缘和北部被动陆缘的一些海域。通过沉积物烃含量和热释光的研究 ,南海、东海共获得 6个地球化学异常区。在综合对比物化探、地热等项资料的基础上初步认为 :笔架南 (Ⅰ )、台西南—东沙 (Ⅱ )异常区是寻找水合物的最佳远景区 ;琼东南—西沙海槽(Ⅲ )、中建南—中业北 (Ⅳ )和冲绳海槽南部异常区是寻找水合物和常规油气藏的有利地区 ,但Ⅳ区更有利于寻找油气 ,其余 2区更有利于寻找水合物 ;南沙海域的研究程度总体上比较低 ,但在其中的南沙海槽 ,物化探异常标志均优 ,甲烷含量较其它地区高 2个数量级     

南海西缘新生代沉积盆地形成动力学探讨

通过对南海西缘新生代沉积盆地伸展作用、沉降、构造变形等特征分析,检查印支地块多条近北西向走滑断裂时间、幅度等特征以及与盆地之间联系,结果表明印度-欧亚碰撞引起的逃逸作用与南海西缘新生代盆地没有直接的成因联系;两个与俯冲有关的不同扩张机制与南海西缘新生代盆地有成因联系,即(1)太平洋板块在古新世到始新世的滚动后退,太平洋-欧亚板块汇聚速率的降低驱使这些盆地产生初始伸展作用;(2)渐新世到中中新世古南海南倾俯冲板块的拖曳力,进一步驱使这些盆地的伸展及接着的南海扩张.     

南海北部神狐区域 SH2 站位甲烷水合物成藏动力学模拟研究

南海北部神狐区域海底的高丰度水合物储层与生物成因为主的甲烷气源表明该区域很可能是一种特殊的复合型海洋水合物系统,其成藏动力学机制有待进一步的研究和澄清。建立了一个耦合沉积层地质属性-流体流动过程-水合物反应动力学的传输-反应模型,区别了两种不同类型的水合物形成(分解)动力学过程：(1)在通常情况下溶解甲烷和游离气共同形成水合物,(2)特殊情况下游离气直接生成水合物,结果表明在神狐海域热力学环境下游离气形成水合物速度比溶解甲烷快约4倍,气体含量和动力学常数比值越大生成水合物越快,而对比水合物分布的模拟结果与实测数据表明该区域水合物储层聚集和产状很可能受到了其他地质活动的影响。     

南海油气地质特征

本文根据近年来有关资料和研究成果,首先介绍南海的油气勘探现状和区域地质情况,然后简要叙述南海几个重要的含油气盆地——珠江口、北部湾和莺歌海盆地的油气地质特征。     

南海南部礼乐滩及其邻域活动断裂分析

单道和多道地球物理调查表明南海南部礼乐滩及其邻域的活动断裂主要有NE和NW向2组。礼乐滩珊瑚礁区主要分布有NE向断裂系,于晚白垩纪-早古新世华南东南陆缘的一次张性构造运动形成,强烈活动于晚白垩世早古新世,晚第三纪以来继承性活动,以张剪性断裂为主,现今活动性中等至弱。NW向断裂主要分布在巴拉望岛附近海域中,以张剪性断裂为主,具有走滑性质,切割至基底,强烈活动于早中新世至上新世,第四纪仍有活动,均为弱活动断裂。SN向断裂只有零星分布。该区历史上有火山活动纪录,地震活动较少。     

南海天然气水合物地震资料处理及其特征

以中国首次在南海北部某海区采集的以探测天然气水合物为目的的超过500km的多道高分辨率地震调查数据为基础，利用真振幅处理，子波处理，速度分析，叠前偏移处理以及地震属性道处理等多种针对天然气水合物的先进处理技术和方法，有效地寻找天然气水合物的存在标地，如似海底反射（BSR），振幅空白，极性反转，异常速度等，证实南海北部存在天然气水合物，并具有独特的地震反射特征。     

河海交互作用与黄东海域古扬子大三角洲体系研究

河海交互作用与堆积型大陆架发育,是中国海浅海地貌的主要特色。发源于世界屋脊的大河中有5条汇入中国海,源远流长,携运了巨量泥沙被阻积于岛弧背侧的边缘海中。经过漫长的新生代地质时期,尤其是在中、晚更新世堆积为陆架,并经历着全新世海侵过程中的浪流改造。作者通过近30年对区域海岸海洋研究的成果积累,逐渐认识到: 在南黄海-东海海域,分布着一个巨型的三角洲体系: 基底的大三角洲是中、晚更新世由古长江、古黄河两条世界级大河输水供沙,受季风波浪和潮流作用形成的,其发育时代应在长江贯通下游汇入黄、东海以后; 其上叠置发育了规模逐次减小的古江河三角洲、南黄海辐射沙脊群、全新世—现代长江三角洲和历史时期的废黄河三角洲,组成巨型的复合三角洲体系,表层经全新世以来海侵改造发育了波浪与潮流共同作用的沙脊地貌。大三角洲体系覆盖着东海及南黄海海底,形成大陆架表层沉积地貌。这一巨型的河-海交互作用大陆架、三角洲体系,独具特色,具有重大的研究价值。建议: 首先需进行一体化全方位的多项调查,包括遥感影像判识,水深与地震剖面探测,海底底质与钻孔取样,以及现代水文泥沙测量等,阐明其分布与环境特征;再进一步开展多学科交叉研究——地质地理、地貌、沉积、海洋动力、海平面变化与河流变迁、海洋地理信息系统等,期以阐明古扬子大三角洲体系各组成部分分布的范围、沉积组成和地貌特点,以及相互叠置关系。最终期以揭示中、晚更新世以来河-海交互作用过程与动力机制、海岸变迁与陆架堆积发育等基础科学问题,为亚太边缘海与大河相互作用的堆积型陆架发育提供实证,丰富海洋地质学理论。同时,可阐明现代海岸滩涂的蚀、淤动态,为新生土地资源规划利用,物源及陆架海疆权益维护提供重要的科学依据。     

南海壳体不同深度构造应力研究

根据三维有限元方法,计算了南海壳体不同深度构造应力的数值分布,每个层面的应力值分别为：130km深处的偏应力值变化范围为-5．1～3．25MPa;80km深处为-5～2．9MPa;30km深处为-5．5～2．15MPa;10km深处为-3．6～0．67MPa;地壳表层的数值明显变化较大,从-2．5MPa变至0．11MPa。并初步探讨了构造应力与壳体运动的关系。