青海木里三露天冻土天然气水合物气源性质研究

祁连山木里地区自2008年首次钻获到天然气水合物实物样品以来,其气源问题一直成为焦点。此次重点对神华青海能源开发有限责任公司投资项目实施的青海木里三露天天然气水合物系列钻井的岩心解析气的组成与甲烷碳及氢同位素、岩心顶空气的组成等进行了分析,结合不同钻井天然气水合物本身的气体组成和甲烷碳及氢同位素特征,进一步探讨了该区天然气水合物气源的成因与性质。结果显示：研究区内气源为混合成因,其中东部地区气源以微生物成因气为主,并混合少量热成因气;中西部地区气源以热成因气为主,其热解气具有原油裂解气特征,少部分具微生物改造气特征,同时还混合有部分微生物气及少量煤成气。     

青海木里三露天冻土天然气水合物成藏模式研究

摘要：祁连山地区天然气水合物分布较为复杂,急需对该区天然气水合物成藏控制因素与成藏模式进行深入研究。本次重点对青海木里三露天天然气水合物系 列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合分析,结果显示：该区天然气水合物气源以油型热解成因气为主,少部分在浅部混有部分微生物成因气及煤成气,这些油型热解成因 气源主要由下部或更深部上三叠统或二叠系提供;当气源岩生成烃类气体后运移至浅部直接或间接由断裂连同泥岩、油页岩等封堵形成浅部气体聚集;浅部气体聚集体局部加入微生物成因气 或煤成气,经过不晚于中更新世早期形成的岛状永久冻土作用,在天然气水合物稳定带内与水结合形成天然气水合物,当它们处在天然气水合物稳定带之外便在更浅部以异常高压气层或游离( 吸附)气存在。由于气源类型与供应条件、运移与聚集条件、天然气水合物稳定带范围的不同,它们之间的匹配关系在不同位置具有很大的差异性,从而影响该区天然气水合物在横向平面上和 纵向剖面上分布与产出的不均性。     

青海木里三露天井田天然气水合物调查研究新进展

自2008年首次发现天然气水合物以来,青海木里三露天井田的天然气水合物调查研究成为一个热点。近两年来,神华青海能源有限责任公司投资项目在三露天井田内开展天然气水合物调查评价工作,是该区最新的天然气水合物调查研究工作部署安排,目前取得了系列重要新进展。新进展主要表现为：(1)天然气水合物赋存特征研究取得了新认识;(2)对天然气水合物形成与分布的主要地质控制因素取得了新认识;(3)总结了天然气水合物成藏模式;(4)探索了地质、地球物理、地球化学、钻探等冻土区天然气水合物勘查方法,建立了钻探气测录井预判、地质标志识别、测井判识、室内鉴定等冻土区天然气水合物判定技术手段;(5)对天然气水合物资源量进行了估算并对其经济可采性进行了初步评价。综合认为,三露天天然气水合物资源目前不具备经济开采价值。     

青海木里三露天天然气水合物分布与储层特征

根据在青海木里三露天施工完成的14 口天然气水合物钻孔揭露的地质信息,从天然气水合物产出、赋存、空间展布3个方面介绍工作区天然气水合物基本特征。此外,文章还以岩性特征、空间展布、裂隙、岩石物性多元控制因素 间相互制约和促进的内在联系为桥梁建立了天然气水合物储层这一研究对象。从储层方面分析,受岩相的控制作用三露天天然气水合物在空间上的分布有一定的选择性、延展性和可追索性, 即其储层具有相对稳定性;三露天天然气水合物在储层内部的分布除了受有利储层产状变化限制外,还受到裂隙产状的控制,致使其在空间上分布既不规则、又往往突然消失或突然出现。     

青海木里三露天冻土区天然气水合物形成与分布地质控制因素

到目前为止,我国陆域冻土区天然气水合物仅限于青海木里三露天地区,钻井揭示该区天然气水合物分布较为分散,那么是什么地质控制因素影响到该 区天然气水合物分布的不均匀性？基于此问题,此次在过去工作基础上,重点对神华投资项目实施的青海木里三露天天然气水合物系列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合 分析,探讨该区天然气水合物气源成因类型、气源有效供应量、不同产状和性质断裂对天然气水合物形成与分布的控制作用。研究结果显示,研究区三露天发现天然气水合物的中西部地区气 源以热解成因气为主,没有发现天然气水合物的东部地区气源则以微生物成因气为主,显示研究区气源成因类型对天然气水合物形成与分布具有重要控制作用。研究区西部地区气源有效供应 量最好,中部地区次之,东部地区最差,这种气源有效供应状况直接影响着研究区中西部地区与东部地区天然气水合物形成与分布的差异性。F₁、F₂逆冲断层控制着研究区中西部天然气水合物的形成与分布;F₁逆冲断层在研究区东中部地区产状和性质发生改变,不利于天然气水合物的形成与分布;F₃₀正断层性质影响到研究区西部地区局部天然气水合物的形成与分布。     

青海木里三露天天然气水合物野外现场识别方法研究

天然气水合物的野外识别是其勘查工作和分析研究的工作基础。我国陆域冻土区天然气水合物勘查工作程度低,且其赋存环境、产出形态和成藏机理等特 征与海域天然气水合物存在显著差异,由此也决定并急需寻找一套新的、系统的陆域冻土区天然气水合物的野外识别方法。通过对近两年青海煤炭地质局一0五勘探队在青海木里三露天地区实 施系列钻井中天然气水合物识别方法的不断分析和总结,建立了以天然气水合物冰状、沸腾、渗水现象为直接识别标志和以气测录井、岩心解析为有效鉴别方法等为主的天然气水合物野外现 场识别方法。经过进一步验证表明,以天然气水合物典型物理化学特征为支撑,以研究区零星、分散产出和连续性、对比性差等对识别水合物不利特征为客观前提建立的天然气水合物野外现 场系统识别方法可靠性高、适用性更强更广。最后,对诸多围绕天然气水合物的异常标识、直接标志和技术方法以流程的方式梳理和总结了其识别工作方法。     

青海木里三露天天然气水合物钻孔岩心构造裂隙特征

通过对三露天井田天然气水合物钻孔岩心观察与统计分析,从线密度、倾角、充填程度等方面对裂隙的特征进行讨论,明确研究区天然气水合物赋存类型以及构造裂隙的基本特征,最后讨论了裂隙对天然气水合物形成的作用。结果表明：井田内 天然气水合物绝大多数赋存于粉砂岩、暗色泥岩、油页岩中,其中62.5%赋存于构造裂隙中;研究区构造裂隙以低倾角(占50.37%)、未被充填裂隙为主(占73.68%),且水合物上覆地层裂隙 密度均不同程度减小。研究区裂隙的发育特征对天然气水合物成藏起到重要的作用：研究区73.68%的裂隙为未充填,为烃类气体的运移和聚集提供了空间;50.37%的裂隙为低倾角,垂直方 向上的渗透率值较小,不同层位的连通性差,极大地限制了烃类气体向上扩散,使其得以聚集保存;最后,裂隙发育程度的降低,同样抑制了烃类气体向上扩散,起到了相对“盖层”的作用 。     

青海木里三露天地区天然气水合物资源量初步评价

在前人工作基础上,重点以青海煤炭地质一0五勘探队在青海木里三露天实施的系列天然气水合物钻井资料为基础,根据已发现天然气水合物产出层位、岩性、深度、气体异常、厚度变化、主控断层等信息,同时通过对地质异常、三维地震、测井化探、微生物多种方法技术的成果对比和分析,在平面上确定出研究区天然气水合物分布区块,进一 步运用体积法估算了青海木里聚乎更煤矿区三露天地区天然气水合物资源量,并对其经济可采性进行了初步评价。结果显示,三露天地区天然气水合物烃类气体控制的地质储量和推测的地质 储量分别为213.85万m³和452.60万m³;结合对三露天调查区天然气水合物的地质认识、资源量、开采技术条件等因素的综合分析,认为调查区天然气水合物赋存情况复杂、资源量偏低、开 采技术不成熟,目前暂不具备经济开采价值。     

祁连山冻土区天然气水合物岩心顶空气组分与同位素的指示意义——以DK-9孔为例

通过对祁连山冻土区天然气水合物DK-9孔不同深度岩心顶空气中的烃类气体组分及甲烷、乙烷的C同位素分析测试,对比分析了岩心顶空气组分含量变化与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段、断层或破碎带分布之间的空间关系,探讨了顶空气组分对天然气水合物及其异常现象、油气显示现象、烃类气体运移作用及顶空气同位素对气体成因的指示意义。结果显示,岩心顶空气中烃类气体含量高的深度段180.26~308.50m、356.45~399.32m、458.55~508.65m与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段具有较好的对应关系,其高值区间可作为天然气水合物、油气显示的一种指示。距断层或破碎带产出位置不同的岩心顶空气组分含量变化显示,不同级次的断裂系统为烃类气体向上运移提供了通道,部分可为天然气水合物提供一定的赋存空间;甲烷、乙烷C同位素数据显示气体以热解成因为主,部分为混合成因。     

祁连山冻土区天然气水合物DK-8孔岩心顶空气地球化学特征及其指示意义

通过对祁连山木里冻土区天然气水合物DK-8孔不同深度岩芯中气体组分和甲烷碳同位素分析测试,对比分析其变化特征与天然气水合物及异常现象产出层段、断层或破碎带分布之间的空间关系,指出它们对天然气水合物及烃类运移作用的地球化学指示意义。岩芯中气体含量(μL/kg)在149～167m、228～299m、321～338m、360～380m等深度段具异常值特征,它们与天然气水合物及主要异常现象产出层段基本一致,表明岩芯中烃类含量的异常值特征主要是天然气水合物及异常现象的反映。根据离断层或破碎带不同距离岩芯烃类总体积百分比(vol%)、甲烷碳同位素δ13C1值(‰PDB)及C1/C1-5、C1/ΣC2-5、C1/ΣC2-3、C1/C2、C2/C3、C2/ΣC3-4、iC4/nC4、iC5/nC5等特征,代表天然气水合物及其异常的具异常值特征的岩芯中烃类主要由运移而来,它们与断层或破碎带关系密切,下部断层或破碎带是主要烃类运移通道,中上部断层或破碎带可成为天然气水合物赋存空间。     

青海木里三露天天然气水合物气源岩有机地球化学特征

通过采集青海木里三露天天然气水合物钻孔岩心样品,对该区天然气水合物赋存层段的中侏罗统和上三叠统烃(气)源岩的有机地球化学特征进行了分析。结果显示：研究区中侏罗统和上三叠统烃(气)源岩有机质丰度较高,TOC含量多在0.6%以上,即整体上为中等、好、很好烃源岩;有机质类型两套地层均主要以Ⅱ₂型、Ⅲ型为主;两套地层 样品镜质体反射率多数介于0.7%～1.3%之间,只有少部分样品镜质体反射率低于0.7%,故有机质演化整体处于成熟阶段,或处于凝析油阶段,还没有达到湿气和干气阶段,可能只为该区天然气水合物提供一定量的气源条件,其主力气源岩可能来自更深部层系;研究区上三叠统烃(气)源岩有机质成熟度整体不高甚至低于中侏罗统,可能受断层逆推作用而出露地表的影响。     

青海木里三露天天然气水合物地球化学远景评价

对青海木里三露天天然气水合物矿藏进行了地球化 学精查,面积10 km²,采样密度为16个点/km²,分析了土壤酸解烃和顶空气。对精查地球化学异常进行了解释,着重于天然气水合物矿藏和天然气藏的区分,以及水合物靶区预测等问题。研 究表明,综合地球化学异常和冻土厚度能够有效区分水合物和浅层气,酸解烃和顶空气重烃比值能够圈定天然气水合物靶区。8个天然气水合物发现井(DK-1、DK-2、DK-3、DK-7、DK-9、 DK12-13 、DK11-14和DK10-17)位于靶区内,全部的水合物干井(DK-4、DK-10、DK10-16、DK10-18、DK7-20、DK-6、DK6-21、DK4-24）位于背景区。     

青海木里三露天天然气水合物预判气测录井应用研究

气测录井以其可以灵敏、快速监测钻遇不同地层赋存烃类气体信息的优势而成为常规油气和非常规油气资源勘查的一种成熟技术手段。考虑到当钻具研磨赋存有天然气水合物的岩层时势必会导致其分解释放大量烃类气体并被气测录井仪器灵敏有效地监测,首次尝试利用气测录井方法在我国陆域冻土区-青海木里三露天天然气水合物调查区 进行钻探实时预判,建立天然气水合物的野外现场实时预判方法。最后,以DK8-19钻孔为例说明气测录井实时预判方法的应用、存在的问题及建议。实际应用结果表明,单一利用气测录井方法实时预判天然气水合物层段与地质和分析测试综合认识结果的吻合度可达到85.71%,而将上述三种方法结合可进一步提高野外识别天然气水合物的准确度。     

青海木里三露天水合物微生物地球化学勘查研究

以青海省天峻县木里地区天然气水合物发现区为研究对象,以天然气水合物发现井作为正演模型,采用250 m×500 m、100 m×100 m两种调查尺度,对陆地冻土区天然气水合物微生物地球化学烃检测技术的适用性进行了研究。结果显示：研究区有显著的微生物异常,指示下伏地层存在烃类富集;稀网格微生物调查查明烃类富集的有利区 ,而密网格调查很好地识别了天然气水合物分布的非均质性,与水合物钻探井所揭示的横向上天然气水合物分布不连续的特征一致。土壤吸附气的地球化学检测和分析,揭示研究区天然气水 合物的气源十分复杂,主要为热成因的煤层气和油型气。研究结果为探索天然气水合物富集规律和勘探方向提供依据和参考。微生物地球化学勘查结果精细地刻画了冻土区天然气水合物分布 规律及气源特征,结合地质学、地球物理、地球化学进行综合分析,为陆地天然气水合物的识别提供新的研究方法,同时降低天然气水合物的勘探风险,提高勘探的成功率。