海洋天然气水合物储层蠕变行为的主控因素与研究展望

蠕变是指沉积物在特定应力状态下变形与时间的关系,属于沉积物的固有力学属性。厘清海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变的主控因素及其控制机理,对量化评价潜在工程地质风险的发生和演变规律具有重要意义。本文将在综述海洋天然气水合物储层破坏特征的基础上,梳理海洋天然气水合物储层蠕变特征及主控因素,厘清关键科学问题;结合最新研究成果,阐述天然气水合物储层蠕变特征多尺度表征与探测技术体系的基本内涵,简要探讨该领域的未来研究方向。初步分析认为,海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变行为是水合物本身及其分解产出过程中的应力、温度、渗流等动态因素综合作用的结果,现有蠕变本构模型无法完全反映上述相变-传热-渗流-应力多场多相多组分耦合过程。为建立适合南海北部水合物储层的蠕变本构,进而为后续开采工程安全设计提供理论支撑,建议从天然气水合物储层的力学性能弱化特征及蠕变各阶段的时效参数两方面入手,从分子尺度、纳微尺度、岩心尺度、中试尺度、矿藏尺度5个层面,建立天然气水合物储层蠕变行为的跨尺度研究方法体系;以南海实际储层样品为研究对象,剖析天然气水合物开采过程中储层蠕变行为的主控因素。     

炙热的冰块 可燃冰

2017年5月,一条新闻轰动地质界。我国南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,宣告中国成为全球首个在海域可燃冰试开采中获得长时间连续稳定产气的国家。可燃冰,从字面上理解,就是可燃烧的冰块,这是一个通俗易懂的理解方式。从大众的角度看,这个东西能跑车、能生火做饭就行,但专业人士更愿意称之为"天然气水合物",因为从采出到提取,再送到百姓们的灶台,这中间还有一个非常繁杂的技术攻关过程。     

保幅Kirchhoff弯曲射线叠前时间偏移技术在天然气水合物三维地震资料处理中的应用

天然气水合物的富集往往与断裂、底辟及泥火山等构造有关,这就要求地震成像要精确,而针对水合物的地震处理又要以保真保幅为前提,因此快速高效而又有较高成像质量的的保幅Kirchhoff弯曲射线叠前时间偏移技术被广泛应用于三维水合物资料处理中。与直射线Kirchhoff叠前时间偏移技术相比,弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移同样具有快速高效的特点,同时成像精度在一定程度上可媲美叠前深度偏移。在实际资料的应用中可发现,基于保幅Kirchhoff弯曲射线叠前时间偏移技术处理的地震剖面可精确地刻画气体通道,有利于天然气水合物富集区的识别。     

基于支持向量回归的陆域天然气水合物成藏预测

天然气水合物,俗称“可燃冰”,自2008年在青海木里冻土区首次钻获天然气水合物以来,人们已在此地开展了大量的勘查工作,但该区地质情况复杂,天然气水合物成藏规律不清,单一的地球物理方法难以充分利用信息,因此难以有效地圈定出天然气水合物异常区。本文选取木里地区为主要研究区域,综合区内勘查已获得的地球物理、地球化学和地质资料,分析和提取对水合物成藏有利的特征,给出相应的预测变量转化规则。采用支持向量回归方法进行成藏预测研究,并对结果进行评估。结果显示,钻遇水合物的钻井与预测得到的高有利度区吻合,未遇水合物的钻井基本落于低有利度区,算法有效实用,能够提供一定的指导意义。      

木里地区永久冻土层的形成及对天然气水合物的成藏影响

以青海木里天然气水合物成藏地区为研究对象,总结分析了现有木里地区永久冻土和天然气水合物的特点;基于青藏高原第四纪的气候调查相关证据和现有地质勘探资料,利用FLAC3D模拟计算永久冻土的形成过程,计算结果表明,现有的永久冻土可能形成于晚全新世新冰期(4000～3000至1000 a BP),约经历170 a的降温后形成稳...     

Composition and Origin of Shallow Biogenetic Gases in the Baise Basin, South China

Based on the analytical data of over 30 gas samples, combined with geochemical and geological backgrounds, the composition and distribution characteristics of shallow biogenetic gases in the Baise Basin, a Tertiary residual basin in southern China, were extensively investigated, and the origin and formation mechanism tentatively approached. The shallow gases are primarily composed of gaseous hydrocarbons, generally accounting for over 90%. The abundances of methane and C2＋ homologues show a relatively wide range of variation, mainly 50%-100% and 0%-50%, respectively, depending on the mixing proportions between biogenetic and thermogenic gases. A highly negative carbon isotope is the significant signature for the shallow gases with δ^13C1 values of -55‰ to -75‰. According to molecular and isotopic compositions and light hydrocarbon parameters, the shallow gases in the basin can be classified into three types of origins： biogenetic gas, biogenetic/thermogenic mixed gas, and oii-biodegraded gas. They exhibit regular distribution both spatially and temporally, and are believed to be associated with the maturity of adjoining gas source rocks and biodegraded oil accumulation. The Baigang and Nadu source rocks can be considered to have experienced early and late gas generation during early burial and after basin uplift respectively. A late accumulation mechanism of multiple gas sources is put forward for the formation of the shallow gas reservoirs, which is responsible for the variations in chemical and isotopic composition of the gases in depth profile.     

柴达木盆地东部微体化石丰度与天然气源岩

柴达木盆地东部三湖坳陷上新统第四系自生自储的天然气藏,已成为我国四大天然气产区之一。与柴达木盆地侏罗系、古近系一新近系原油伴生气与凝析气不一样,三湖坳陷生物成因气的气源岩母质主要是浅水湖泊动植物的有机质。在该区诸多门类的生物群落中,具有双壳易于保存为化石的微体动物介形类的丰度,与生物成因气源岩的分布密切相关,介形类化石丰度高低变化基本上反映了气源岩的好坏或有无。本文以三湖坳陷介形类化石丰度纵横向变化,提出了三湖坳陷进一步勘探天然气的方向：向坳陷北、东和南部比向西部红三旱四号方向较有利,因为该坳陷西部湖水含盐量太高,介形类等水生生物能生存者不多,生烃母质量少。     

重大地质突变期生物与环境事件的分子化石记录

随着现代分析测试技术的发展,地质类脂物分子在地球环境和生命过程领域得到了快速的应用。总结了志留纪/奥陶纪、晚泥盆世弗拉期/法门期、三叠纪/二叠纪、侏罗纪/三叠纪、古近纪/白垩纪5次生物集群灭绝期地质类脂物分子记录的生物和环境事件。重点讨论了地质类脂物记录的绿硫细菌和水体透光带富硫化氢事件、甲烷菌与海底天然气水合物释放以及这些事件与生物危机的可能关系。提出了当前的工作应从生物危机向生态危机深入,既能反映生物事件与环境事件的关系,又能体现地质记录和地质过程的结合,这其中,地微生物生态系和陆地生态系工作亟待加强。     

基于部门消费混合模型的我国天然气未来需求预测

天然气作为一种优质的清洁能源,在我国低碳经济的发展要求下受到越来越多的关注,分析我国未来天然气需求量可以为我国能源政策提供相关借鉴。影响天然气需求的因素很多,这些因素可以极大影响天然气的需求预测结果。从影响天然气需求预测的影响因子入手,分析了天然气的部门消费量,重点选取工业、生活和交通3个部门作为研究对象,并建立一个混合模型。根据单位根检验、协整方程以及格兰杰因果检验3个因果,确定了天然气需求量的影响因子,然后利用灰色预测和回归分析对每个部门的需求量进行预测。最后,基于以上研究预测我国天然气需求量到2025年将达到6 378亿m³。