增强型地热系统开发技术研究进展

增强型(或工程型)地热系统(简称EGS)是指从地下3～10km低渗透岩体中经济开采深层地热的人工热能系统,主要用于发电.作为目前地热领域的重要发展方向,其研究受到发达国家的高度重视,但我国对增强型地热系统的研究还基本处于空白.本文从增强型地热系统的概念和开发思路入手,总结资源勘查、人工储层建造、地热田生产以及监测等阶段需要的科学与工程方面的关键技术及研究现状,对于提高深层地热认识,明确未来的技术发展方向具有重要意义.     

曾母盆地西部岩石圈特性与有效弹性厚度: 来自构造模拟的约束

曾母盆地是南海南部最大的新生代沉积盆地,保留了南海新生代共轭边缘演化历史以及性质的重要信息。岩石圈有效弹性厚度Te是了解大陆地壳张裂时岩石圈强度的一个关键指标。本文选取曾母盆地西部的三条典型地震剖面,在构造解释的基础上,按照挠曲均衡原理,通过对三条剖面的反演模拟,对Te进行了敏感性测试。在此基础上利用弹性梁模型对三条剖面进行了正演模拟,来模拟盆地的形态以及主要地层单元的展布。模拟结果与实测剖面的对比表明,Te值取3～5km较为合理,盆地西部的脆性/韧性地壳转换深度为15km。正演和反演模拟中的拉张因子β具有不同的构造含义,正演模拟拉张因子β代表了脆性上地壳的拉伸程度,反演模拟的拉张因子则表示整个岩石圈的拉张作用,拉张因子同时呈向北增大的趋势。     

钻井液侵入含天然气水合物地层的机理与特征分析

海洋含天然气水合物地层是具有渗透性的多孔介质体,钻进过程中钻井液不可避免地会与它发生能量和物质交换,从而影响测井响应、井壁稳定和储层评价。在过压钻井条件下,水基钻井液驱替侵入含天然水合物地层和温差下热传导导致的天然气水合物分解是耦合在一起的,其侵入可描述为一个包含相变的非等温非稳态渗流扩散过程。分析了天然气水合物在多孔介质中的分解特性,指出了多孔介质中天然气水合物分解的影响因素,通过钻井液侵入含天然气水合物地层与侵入常规油气地层的比较,提出了借鉴天然气水合物开采渗流模型建立钻井液侵入数值模型的思路。     

巴伦支海西南部天然气水合物形成与分解影响因素

北极海域赋存丰富的油气和天然气水合物资源,也是全球环境变化的一个重要窗口,北极巴伦支海西南部陆架已发现大量天然气水合物赋存的识别标志,笔者综述了巴伦支海西南部海域陆架区水合物形成的条件和已发现的天然气水合物分布情况和泄漏特征,总结影响巴伦支海西南陆架区天然气水合物形成和分解的各项因素,评价北极巴伦支海西南部天然气水合物资源前景。掌握北极巴伦支海及其周边区域的水合物资源情况是提升中国在北极事务话语权的必要内容之一,北极海域水合物动态变化对于全球气候变化具有十分重要的指导意义;这类极地低温海域水合物流体聚集和运移特征十分特殊,对丰富水合物成藏研究有重要的理论意义。     

南海北部深海浅层沉积物中甲烷生物地球化学过程数值模拟研究

富甲烷浅层海相沉积物中的生物地球化学过程已引起了国内外学者的广泛关注。研究采用数值模拟的方法对"海洋四号区"浅层沉积物中甲烷生物地球化学过程进行定量研究。依据研究区域实际地质资料,使用Mathematica建立起一维反应运移稳态模型。模拟结果认为研究区深层沉积物内赋存有甲烷源,释放的甲烷气以气泡的形式运移至沉积物表层,并造成气泡淋滤现象。气泡淋滤使孔隙水中SO42-等溶质浓度在海底以下0~2.8 m的范围内保持不变。甲烷气泡在浓度梯度作用下向孔隙水中溶解,溶解通量为160 mmol·m-2·a-1,溶解甲烷在微生物作用下被SO42-氧化,氧化速率为140 mmol·m-2·a-1。甲烷通量与氧化速率均远小于水合物脊等甲烷渗漏活跃地区,SMTZ埋藏也相对较深,故推测甲烷源埋藏较深或规模较小,也有可能是良好的圈闭条件阻止了甲烷逸出。作为AOM过程的重要自生矿物,本地区碳酸盐和硫化物矿物沉淀速率都比较低(分别为35 mmol·m-2·a-1和70 mmol·m-2·a-1),且碳酸盐的沉淀受到了硫化物矿物的影响。     

海底水合物丘与泥火山的演化特征及其对天然气水合物聚集的影响

海底水合物丘与泥火山均属于不同相态流体向上运移排出至地表过程中的产物,与这2种特殊地质体相关的浅表层天然气水合物具有独特的成藏过程和赋存规律,同时,它们也都是富碳流体排放的重要途径。然而,由于对这2种地质体缺少系统的调查,加之对浅表层天然气水合物资源和碳泄漏过程的研究程度不高,当前在海底水合物丘与泥火山特征刻画及准确甄别上还存在障碍,导致难以科学地评价与其伴生的水合物资源的聚集过程及环境效应。通过总结已有海底水合物丘与泥火山的阶段性研究工作,对该2种特殊地质体从地貌特征、内部结构、形成机制等方面开展比较研究,系统分析了二者的演化过程以及对与之相关的天然气水合物聚集过程的影响,并讨论了2种地质体的区别与联系。本研究可为理解全球海底富碳流体的排放及其对海洋碳循环的贡献以及海底浅表层天然气水合物资源量的评价提供参考。     

Stratal Carbonate Content Inversion Using Seismic Data and Its Applications to the Northern South China Sea

Data on the carbonate content in marine sedi-ments are one of the most i mportant proxies to paleo-ceanography,paleoenvironment,and paleocli mate.Itis directly related to the changes in the global carbonreservoir and has unique significance and wide appli-cations in both scientific research and resource explo-ration(Huang et al.,2003;Chen et al.,2002;Trentesaux et al.,2001).The data on the carbonatecontent in sedi ments are pri marily acquired by meas-uring core samples(Fabricius,2003;Kenter…     

南海北部陆坡天然气水合物成藏机理研究：意义、现状与问题

天然气水合物是近三十多年重视起来的一种新型能源，被誉为21世纪洁净替代燃料，已逐步引起越来越多国家政府、企业、科学家的广泛关注和高度重视。以南海北部陆坡作为研究案例，充分利用我国海域天然气水合物调查评价和钻探工程资料的优势，重点开展天然气水合物成藏机理和分布规律理论研究，通过成藏理论创新，提高成藏预测能力，具有重要的科学意义和应用价值。 围绕海洋天然气水合物成藏系统，国际上在物质来源及成因机理、物理化学特征、形成环境及成藏模式、分布规律和资源评价等方面取得了显著进展。我国南海北部陆坡天然气水合物调查评价发现了一系列天然气水合物存在的地质、地球物理、地球化学和生物证据，钻探发现并取得了天然气水合物实物样品，但尚有许多关键科学问题需要解决，包括天然气水合物成藏系统中气、水、沉积物和水合物间的相互作用，天然气水合物的物理、化学响应机理及构造运动和沉积作用对我国海域天然气水合物的控矿机理等。     

高压环境下流体非饱和渗流对含水合物沉积物的影响

沉积物与流体流动的性质是影响水合物形成和聚集的两个重要因素,为研究水合物在沉积地层中的赋存机制必须探明高压环境下含水合物沉积物在非饱和渗流条件下的相互影响关系。以逸度差为水合物反应驱动力,反应动力学常数为Arrhenius类型,建立了包括非饱和流体流动-沉积物特征-水合物形成动力学耦合的二维模型,从理论上研究了多孔介质内流体与沉积物参数如含水率、去饱和系数、水力分布和水合物饱和度等在孔隙内的相互影响规律。结果表明,在设定的条件下,随着反应的进行孔隙水压力随时间逐渐大,在相同条件下水合物饱和度与温度增加导致孔隙水压力变大,其中水合物饱和度的影响较小,而沉积物基质吸力、去饱和系数与本征动力学常数则与孔隙水压力成反向变化,其中本征动力学常数的影响较大。