祁连山冻土区天然气水合物游离气测量技术试验

在青海木里已知水合物发现区,利用west便携式土壤通量测量仪和Picarro公司的G2132-iAnalyzer甲烷碳同位素分析仪开展游离气甲烷现场测量技术试验。游离气甲烷含量特征值和地球化学异常空间分布特征显示,研究区已知水合物矿藏上方存在良好的游离气甲烷地球化学异常,异常展布受到控矿断裂和地下水合物矿藏的影响,具有对应关系。有机地化和甲烷碳同位素证实祁连山冻土区天然气水合物属于热解成因。研究区游离气甲烷地球化学异常成因主要为热解成因与微生物成因,冬季开展游离气甲烷试验能减少地表微生物作用的干扰。试验结果表明,游离气甲烷现场测量技术适用于木里地区天然气水合物地球化学勘查,能够指示水合物矿藏,其最佳采样时间为冬季,是天然气水合物勘查的有效补充技术。     

天然气水合物形成过程中的气体组分分异及地质启示

自然地质条件下不同气源的天然气体由于其组成不同,对天然气水合物的成藏条件产生不同影响。以2个常规天然气样品为例,在中国石油大学自行研制的水合物成藏一维模拟实验装置上进行了水合物成藏模拟实验,并对实验前后的原始气样、水合物形成后的游离气、分解气进行了气体组分分析。实验结果表明：水合物分解气中CH₄、N₂含量降低,而C₂H₆、C₃H₈、iC₄H₁₀、nC₄H₁₀、CO₂含量增大,游离气中各组分的变化趋势刚好相反,这意味着同等的温度压力条件下,C₂H₆、C₃H₈、iC₄H₁₀、nC₄H₁₀、CO₂等与CH₄、N₂相比更易于形成水合物;通过计算分解气体各组分相对于原始气体的相对变化量发现,在实验温度压力条件下（高压釜温度范围为4~10 ℃,气体进口压力为5 MPa）,烃类气体与水结合形成水合物的能力由甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷依次增加;由于不同烃类气体与水合物结合的条件不同,导致水合物形成过程中气体组分发生分异,水合物中甲烷含量减少、湿气含量增大,而游离气中气体变化相反,在自然地质条件下形成由水合物稳定带上部溶解气带、水合物稳定带及下部游离气带（或常规气藏）甲烷含量呈中-低-高特点,湿气和二氧化碳含量呈低-高-中的三层结构分布模式,因此,同一气源气体在不同带内表现出不同的气体组分特征。     

蜀南地区龙马溪组页岩气工业建产区游离气和孔隙度下限讨论

游离气作为页岩气重要赋存形式之一,决定了页岩气的开发潜力及经济效益.以蜀南地区龙马溪组页岩为例,结合X-射线衍射、岩石有机碳、储层物性、测井解释及生产测试等资料,对比分析了四川盆地及周缘页岩游离气含量与测试日产气量的关系,初步提出了工业建产区页岩游离气含量下限,并从烃源、储集及保存等方面对页岩游离气含量主控因素进行了系...     

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。     

煤中游离气含量估算方法及应用

为了探讨不同煤级煤储层中游离气含量分布特征,本文基于游离气主要存在于煤孔隙中的认识,优化了游离气含量估算方法,并利用全国典型含煤地区包含从褐煤到无烟煤的42组不同煤级煤的煤层气参数测试数据,采用优化的游离气含量估算方法计算了不同煤样的游离气含量,并与解吸气含量结果进行了比较。结果表明:煤中游离气含量所占总气含量的比例随镜质体平均最大反射率增高呈减小趋势,在褐煤到无烟煤三号阶段的所占比例分布在2.13%~33.25%;游离气含量和解吸气含量与镜质体平均最大反射率关系均呈"双峰"特征,但双峰峰值大小顺序正好相反,游离气含量在肥煤阶段的峰值高于无烟煤三号阶段,总气含量与镜质体平均最大反射率关系主要受控于解吸气含量。      

天然气水合物层和游离气层的地震反演识别——布莱克海台USGS95-1测线应用实例

利用基于弹性波阻抗的AVO反演方法对美国布莱克海台实际水合物存在区域的USGS95-1测线进行处理,得到了地震纵波波阻抗和横波波阻抗,并据此计算出泊松比和拉梅系数等弹性参数。对反演得到的各弹性参数分析发现：与同沉积的水饱和地层相比,含水合物的地层具有高的波阻抗和拉梅系数;而游离气层具有低的纵波波阻抗、泊松比和拉梅系数。据此推断出该测线上水合物层和游离气层的分布范围。认为波阻抗剖面和拉梅系数剖面上的近似平行于海底的高值带指示水合物层,且水合物层下伏所圈闭的低泊松比和低纵波波阻抗区域指示游离气的存在;还发现该条测线上的BSR主要是由其下的游离气的聚集引起。     

海洋天然气水合物的类型及特征

根据天然气水合物的产出条件,海洋环境水合物可以分为二类扩散系统水合物和渗漏系统水合物。扩散系统水合物分布广泛,在水合物稳定带内是水-水合物两相共存的热力学平衡体系,游离气仅发育于稳定带之下,在地震剖面上发育有指示水合物底界的强反射面(BSR)。该类水合物含量低,埋藏深。除温度和压力外,水合物的沉淀受甲烷溶解度和扩散速度的控制,并与气体组分、孔隙水盐度、天然气供应和有机碳转化等有关。渗漏系统与断层等通道相伴生,水合物发育于渗漏系统整个水合物稳定带,是水-水合物-游离气三相共存的热力学非平衡体系,水合物的沉淀受动力学控制。该类水合物含量高,埋藏浅,但一般不发育BSR。而且,天然气渗漏活动在海底沉积物和上覆水体中形成了一系列特殊的地质、地球物理、地球化学和特异生物群异常。     

天然气水合物地震似海底反射现象AVO正演模型研究

似海底反射(BSR)现象是用人工地震方法识别含天然气水合物沉积地层的重要标志之一。针对水合物沉积物的悬浮、颗粒接触和胶结3种微观模式,进行了似海底反射现象正演模型的研究,考查了BSR现象产生的地震地质原因和运用AVO判断游离气的适用性。研究结果表明:在地震合成记录的帮助下,结合AVO变化曲线,可以认为BSR的成因有两种情况。实际工作中需要运用多种信息的综合分析而不是一种简单固定的模式来解释BSR的复杂成因。水合物沉积的3种微观模式都存在水合物的临界饱和度,当介质中水合物饱和度小于临界饱和度时,可以通过AVO曲线的变化形态来判断水合物沉积层下伏介质中是否含有游离气;而大于临界饱和度时,AVO技术则难以适用。AVO曲线形态、BSR现象与游离气三者之间存在复杂的关系,同样需要通过多种信息的综合分析来解释。     

AVO属性分析在天然气水合物地震解释中的应用

利用AVO(Amplitude Versus Offset)属性分析技术,对南海北部测线B进行了AVO属性处理,结合BSR(Bottom Simulating Reflector),振幅空白带以及波形极性反转等多种水合物赋存信息,对水合物成矿带及游离气带的AVO属性特征进行了综合研究.结果表明:①AVO 1和AVO 9可用于检测BSR和水合物成矿带;②AVO 4、AVO 6 、AVO 9用于游离气带的检测;③AVO 1高截距值表示上、下层P波速度差值大,弱反射或空白反射表示水合物分布均匀,是水合物富集和稳定的表现;④AVO 4高值表示有游离气存在,强反射特征为游离气顶的反射;⑤AVO 6正值,表示有游离气存在,强反射的发育厚度代表游离气的发育厚度;⑥AVO 9低幅值表示水合物成矿带,正值表示游离气带.研究结果表明,高精度AVO分析不仅可以帮助寻找水合物矿点,还可以进一步判定水合物的富集层位.     

从南海北部浅层气的成因看水合物潜在的气源

应用天然气浓缩轻烃分析技术、天然气碳同位素分析技术,结合现有地质资料和水合物分析资料,对南海北部浅层气的成因特征、运移特征及南海已发现的水合物成因特征进行了详细分析。研究结果表明,南海北部盆地浅层气藏普遍具有混合成因的特征,并主要以生物气-热成因气(生物降解气)混合气为主。浅层气的这种混合成因特征揭示了水合物的气源不仅与生物气有关,也与热成因气生物降解气有关,而混合气中的热成因气(生物降解气)的气源来自深部油气藏,表明水合物的气源与常规深部油气藏有密切的关系。南海北部大陆边缘神狐陆坡深水区天然气水合物主要为生物成因和混合成因二种类型,生物成因的水合物δ¹³C1值分布在-57‰～-74.3‰之间, 混合成因的水合物δ¹³C1值分布在-46.2‰～-63‰之间。珠江口盆地白云凹陷深水区为南海北部水合物最具潜力的勘探区。     

陆域天然气水合物取样关键因素探讨

温度和压力是保持天然气水合物不分解的2个重要参数。依据热物理力学理论和理想气体特性,通过计算机模拟0℃以上甲烷水合物和二氧化碳水合物在不同温度-压力条件下的分解,得到甲烷水合物分解P-T平衡相图,探讨了钻探获取陆域天然气水合物取样温压关系。     

天然气水合物及其地球物理识别方法的研究进展

天然气水合物的研究涉及地球物理、地球化学、地质等多种学科 ,其中地球物理方法在天然气水合物的探查和研究中发挥着重要的先导作用。对水合物的类型及物理化学性质、自然赋存和成藏条件、资源评价、勘探开发手段以及水合物与全球变化和海洋地质灾害的关系等进行了综合论述 ,较为系统地论述了天然气水合物及其地球物理识别方法研究的进展 ,并结合中国水合物探查研究的实际 ,初步预见中国南海北部海域具有水合物成藏的良好前景。     

Development and verification of the comprehensive model for physical properties of hydrate sediment

Natural gas hydrate is widely distributed all over the world and may be a potential resource in the near future, whereas hydrate dissociation during the development affects wellbore stability and drilling safety. However, the present modeling of hydrate reservoir parameters ignored the influence of effective stress and only considered the hydrate saturation. In this paper, a series of stress sensitivity experiments for the unconsolidated sandstone were carried out, and the influence of mean effective stress on physical parameters was obtained; a comprehensive model for the physical parameters of hydrate reservoir was developed subsequently. With the help of ABAQUS finite element software, the established comprehensive model was verified by the use of the wellbore stability numerical model of hydrate reservoir. The verification results show that ignoring the effect of mean effective stress on the parameters of hydrate formation aggravates the invasion of drilling fluid into the hydrate formation. Besides, ignoring the stress sensitivity of reservoir physical parameters will underestimate the wellbore instability during hydrate drilling, which will be a threat to the safety of gas hydrate drilling. At the end of the drilling operation, the maximum plastic strain of the model for considering and not considering stress sensitivity was 0.0145 and 0.0138, respectively. Therefore, the established comprehensive model will provide a theoretical support for accurately predicting the engineering geological disasters in hydrate development process.     

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。     

南海神狐海域水合物三相混合层测井评价方法研究

天然气水合物降压试采过程中,水合物、游离气和水的三相混合层中的游离气首先被采出,从而提高降压效率,促进水合物分解;因此利用岩心刻度测井的方法开展南海神狐海域水合物三相混合层测井评价方法研究,对水合物矿体储量计算以及产业化开采具有重要意义.三相混合层与水合物层相比,其密度和中子孔隙度值均减小,纵波速度明显下降;与气层相比...     

Experimental simulations and methods for natural gas hydrate analysis in China

This paper provides an overview of the developments in analytical and testing methods and experimental simulations on gas hydrate in China. In the laboratory, the analyses and experiments of gas hydrate can provide useful parameters for hydrate exploration and exploitation. In recent years, modern analytical instruments and techniques, including Laser Raman spectroscopy (Raman), X-ray diffraction (XRD), X-ray computed tomography (X-CT), scanning electron microscope (SEM), nuclear magnetic resonance (NMR) and high pressure differential scanning calorimetry (DSC), were applied in the study of structure, formation mechanisms, phase equilibrium, thermal physical properties and so forth of gas hydrates. The detection technology and time-domain reflectometry (TDR) technique are integrated to the experimental devices to study the physical parameters of gas hydrates, such as the acoustics, resistivity, thermal and mechanical properties. It is believed that the various analytical techniques together with the experimental simulations from large-scale to micro-scale on gas hydrate will play a significant role and provide a powerful support for future gas hydrate researches.     

基于波阻抗反演的天然气水合物地震检测技术

天然气水合物作为特殊的地质体,可以有效地粘结碎屑颗粒,降低沉积物孔隙度,它的存在改变了地层沉积物的物理性质,造成天然气水合物与围岩速度反差较大,从而与围岩之间存在明显的波阻抗差。为了对地层中是否有天然气水合物赋存进行地震检测,对南海北部神狐海域的天然气水合物赋存区域的地震资料进行波阻抗反演分析,结果显示波阻抗反演方法能够作为探测天然气水合物的一种技术手段,研究区天然气水合物矿体的波阻抗呈高值分布特征,波阻抗值约为3 850~3 960 g/cm3.m/s。综合分析认为,波阻抗反演方法能够用于天然气水合物的地震探测、储层分析和综合研究工作中,反演结果可以为天然气水合物储量计算提供比较准确的矿体面积和厚度参数。     

基于连续小波变换的天然气水合物层地震数据多尺度分析——布莱克海台USGS95-1测线应用实例

似海底反射（BSR）是目前天然气水合物层识别的主要依据,但是当BSR不明显或者缺失的时候怎样识别水合物层,以及水合物层顶面和下伏游离气层底面如何确定,仍然是水合物识别中难以圆满解决的两大难题。以布莱克海台USGS95-1测线地震数据为例利用小波变换进行多尺度研究发现水合物层和游离气层表现出不同的尺度特征：水合物层表现出大尺度特征,而游离气层具有小尺度特征;在最佳尺度剖面上,水合物层表现为低尺度背景中的近似平行于海底的高尺度带。利用水合物层和游离气层的这种尺度差异不但可以识别水合物层,而且还可以推断水合物层的顶面和游离气层的底面。     

The Sensitive Properties of Hydrate Reservoirs Based on Seismic Stereoscopic Detection Technology

Higher-precision determinations of hydrate reservoirs, hydrate saturation levels and storage estimations are important for guaranteeing the ability to continuously research, develop and utilize natural gas hydrate resources in China. With seismic stereoscopic detection technology, which fully combines the advantages of different seismic detection models, hydrate formation layers can be observed with multiangle, wide-azimuth, wide-band data with a high precision. This technique provides more reliable data for analyzing the distribution characteristics of gas hydrate reservoirs, establishing velocity models, and studying the hydrate-sensitive properties of petrophysical parameters;these data are of great significance for the exploration and development of natural gas hydrate resources. Based on a velocity model obtained from the analysis of horizontal streamer velocity data in the hydrate-bearing area of the Shenhu Sea, this paper uses three VCs(longitudinal spacing of 25 m) and four OBSs(transverse spacing of 200 m) to jointly detect seismic datasets consisting of wave points based on an inversion of traveltime imaging sections. Accordingly, by comparing the differences between the seismic phases in the original data and the forward-modeled seismic phases, multiangle coverage constraint corrections are applied to the initial velocity model, and the initial model is further optimized, thereby improving the imaging quality of the streamer data. Petrophysical elastic parameters are the physical parameters that are most directly and closely related to rock formations and reservoir physical properties. Based on the optimized velocity model, the rock elastic hydrate-sensitive parameters of the hydrate reservoirs in the study area are inverted, and the sensitivities of the petrophysical parameters to natural gas hydrates are investigated. According to an analysis of the inversion results obtained from these sensitive parameters, λρ, Vp and λμ are simultaneously controlled by the bulk modulus and shear modulus, while Vs and μρ are controlled only by the shear modulus, and the latter two parameters are less sensitive to hydrate-bearing layers. The bulk modulus is speculated to be more sensitive than the shear modulus to hydrates. In other words, estimating the specific gravity of the shear modulus among the combined parameters can affect the results from the combined elastic parameters regarding hydrate reservoirs.