中国近海天然气水合物找矿前景

天然气水合物是一种新型能源，在海底沉积物和陆上永远冻土带中均有广泛分布。西太平洋是全球三大天然气水合物成矿带之一，在其中已发现许多水合物矿床或矿点。中国近海，包括南海、东海和台湾东部海域，具备良好的天然气水合物成矿条件和找矿前景，并已在这些海域中发现了一系列的找矿标志。南海的西沙海槽、台湾西南陆坡和台西南盆地、笔架南盆地及其东缘增生楔、东沙群岛东南坡、南部陆坡区，东海的冲绳海槽和台湾东北部海域是中国近海最有利的天然气水合物找矿远景区。     

木里冻土带天然气水合物瞬变电磁法应用研究

天然气水合物是一种绝缘固体,与围岩电阻率差异大,具有电磁法勘探的物性基础.在青海木里天然气水合物赋存区,开展了瞬变电磁法的勘探试验研究,发现电阻率断面图上部为连续较厚高阻层,下部低阻背景之间存在不连续高阻层.根据木里天然气水合物钻井的测井资料,上部连续高阻层可以确定为冻土层,而下部不连续高阻层位于非冻土层之间,深度上与科学钻井的天然气水合物赋存层位基本对应,处于天然气水合物稳定带,因此认为瞬变电磁法探测的下部非冻土层内不连续高阻层指示了木里天然气水合物的赋存层.研究结果表明:瞬变电磁法具有探测常年冻土带深部高阻的能力,可用于天然气水合物的勘探.     

X射线衍射法在天然气水合物研究中的应用

天然气水合物是一种由气体分子(包括烃类和CO2、H2S等非烃类气体)和水分子在高压低温环境中形成的笼型水合物,主要有Ⅰ型(立方晶体结构)、Ⅱ型(菱形晶体结构)和H型(六方晶体结构)三种晶体结构。研究水合物的结构特征及变化规律,对于认识水合物形成机理、微观动力学、相态转化及水合物样品鉴定等具有重要意义。X射线衍射(XRD)是一种利用X射线照射晶体(或某些非晶态物质)时产生的衍射来研究晶体内部结构(即内部原子排布)的分析技术。该技术应用于天然气水合物研究,不仅能准确获取水合物的结构类型及晶格参数等重要信息,还能观测水合物生成分解的微观动力学过程。本文阐述了XRD技术应用于水合物结构特征研究、水合物生成/分解动力学过程原位观测以及野外水合物样品鉴定等方面的研究进展。已知结构Ⅰ型和Ⅱ型水合物立方晶体的边长分别约为12.0×10-10m和17.3×10-10m,而结构H型水合物六方晶体a轴和c轴的边长分别约为12.2×10-10m和10.0×10-10m,因此,通过XRD技术准确测量水合物晶体的晶格参数,即可判定水合物晶体的结构类型,该技术在国外已应用于海洋和冻土区钻获的天然气水合物样品鉴定并获得结构信息。此外,通过测定不同条件下生成的水合物晶体参数的变化,可研究水合物的结构转换及其影响规律,研究表明混合气体的组成、客体分子体积及直径大小、温度等都对水合物晶体参数及结构产生影响。通过在高压环境下的XRD原位技术,可测定水合物的生成与分解过程中衍射峰的变化,研究水合物生成/分解动力学过程,研究表明水合物生成/分解主要分两个阶段,即在气液(固)表面的快速生成/分解过程及气体分子在液(固)体内部的扩散过程,后一个阶段控制着反应速度。目前,国外在水合物研究中应用XRD技术已相对成熟,而我国才刚刚起步。本文认为,将XRD技术应用到天然气水合物的研究中,可解决水合物的结构类型鉴别及晶格参数测量等基本的科学问题,而且XRD技术与核磁共振、红外光谱、X-CT等分析技术的联用,尚有很大的发展空间,将为天然气水合物相关的理论研究提供强有力的技术支撑。     

海底天然气渗漏系统演化特征及对形成水合物的影响

通过天然气沉淀水合物的动力学模拟计算,研究了墨西哥湾GC185区BushHill海底天然气渗漏系统的演化特征及对水合物沉淀的影响。渗漏早期,天然气渗漏速度大(q>18.4kg/m2-a),海底沉积以泥火山为主,渗漏天然气具有与气源天然气几乎一致的组成,形成的水合物具有最重的天然气成分。渗漏晚期,天然气渗漏速度很慢(q<0.55kg/m2-a),在海底附近没有水合物沉淀,主要以冷泉碳酸盐岩发育为主,水合物产于海底之下一定深度的沉积层中。介于二者间的渗漏中期(q:0.55～18.4kg/m2-a),海底发育水合物、自养生物群为特征,渗漏速度控制了水合物和渗漏天然气的组成及沉淀水合物的天然气比例。BushHill渗漏系统近10年的深潜重复采样显示,渗漏天然气和水合物天然气的化学组成在时空上是多变的,相对应的渗漏速度在时间上的变化约为3倍,在空间上的变化近2个数量级。     

ODP204航次天然气水合物的可能有利储层——浊积层

为了解岩性在天然气水合物分布中的作用, 利用岩矿鉴定、扫描电镜和能谱法对ODP204航次的 4个站位 10个钻孔共计 115个沉积物样品进行分析, 发现沉积物中矿物成分基本相近, 以粘土矿物为主, 含少量以石英为主的陆源碎屑。样品中含有丰富的硅藻和有孔虫等微体化石, 可形成硅藻粘土—硅藻土、有孔虫硅藻土或凝灰质硅质生物粘土。石英碎屑大多呈棱角状, 粒径小、含量少, 同时, 样品中可见透镜体、团块或旋涡状层状结构以及杂乱堆积的斑杂构造。上述特征表明沉积物为含有大量深海或半深海的浊流沉积物或其夹层。由于钻井岩心中有相当部分的天然气水合物样品分布在上述沉积物中, 推断这些浊流沉积物很可能是ODP204航次天然气水合物的有利储层。     

多孔介质中天然气水合物稳定性的实验研究进展

勘探表明天然气水合物多产出于细碎屑沉积物中,其分布和赋存形式受温度、压力、水化学条件等多种物理化学因素的影响。前人的实验研究表明不同孔径尺度中的甲烷水合物稳定性有别于块状、层状水合物,同时孔隙表面的润湿性也是影响因素之一。在综合分析前人研究成果的基础上,系统阐述了孔隙的孔径、孔隙内表面润湿性对所含天然气水合物稳定性的影响规律,总结了可能的内在机理;并指出了当前应当尽快建立包括空间效应、温度、压力和组分等因素的综合天然气水合物相图,查明含天然气水合物沉积物的孔隙结构和表界面特征,建立天然气水合物的稳定性模型,将有助于精确预测天然气水合物的分布和规模,对于水合物开发和甲烷存储技术的研发也有着重要的意义。     

海底可视技术在天然气水合物勘查中的应用

海底可视技术是一种可以直观地对海底地形地貌、表层沉积物类型、生物群落等进行实时观察的调查手段。本文介绍了海底摄像、电视抓斗、深拖系统和ROV四种海底可视技术，并对海底可视技术在南海北部陆坡天然气水合物勘查中的应用进行阐述。利用海底可视技术，在南海北部陆坡发现了天然气水合物气体“冷泉”喷溢形成的自生碳酸盐岩和活动于天然气水合物冷喷溢口或渗流口周围的菌席、双壳类、管状蠕虫等化能自养生物群，圈定出该陆坡由天然气水合物气体“冷泉”喷溢形成的巨型碳酸盐岩面积达430km^2。     

哈拉湖地区天然气水合物地震探测技术试验

哈拉湖位于青藏高原,在该区开展的地质调查、音频大地电磁测深和地球化学调查结果表明,该区具有良好的天然气水合物找矿前景。为寻找天然气水合物,在该区开展了高精度反射地震试验。反射地震采用1200道接收,道间距2 m,偏移距1 m,炮间距8 m,覆盖次数150次,排列中间激发的观测系统,每道采用6个60 Hz检波器单点组合接收;采样间隔0.5 ms,记录长度2 s,宽频带采集;激发震源为大型车载可控震源。采用该工作方法得到的地震剖面信噪比和分辨率较高,构造形态特征明显。根据试验区地形地貌和地震剖面上反映的永冻土层厚度、断裂构造和高速层分布,结合其他资料,确定了验证孔位。     

构造控制型天然气水合物矿藏及其特征

构造环境是天然气水合物富集成藏的重要控制因素,增生楔、断裂体系、褶皱、(泥)底辟、滑塌等特殊构造体是影响天然气水合物成藏的主要地质载体。通过对这些特殊构造体与天然气水合物成藏关系的研究,结合流体活动对水合物形成的影响,总结出陆缘地区有增生楔型、盆缘斜坡型、埋藏背斜型、断褶型、滑塌型及底辟型等六类构造控制型水合物矿藏。南海位于欧亚板块、太平洋板块及印澳板块的交汇处,早期为活动陆缘,晚期演化为被动陆缘,其构造活动具有早期张裂、后期挤压的特点,这既不同于被动陆缘,也有别于活动陆缘,可视为“复合型”大陆边缘,兼具了“被动陆缘沉积速率高、活动陆缘构造活跃”的优点,从而形成了“增生楔型、断褶型、底辟型、滑塌型、盆缘斜坡型”等多种构造控制型水合物矿藏,是“复合型”大陆边缘水合物成藏地质模式的典型代表。     

A new estimate of global methane flux from onshore and shallow submarine mud volcanoes to the atmosphere

A new estimate of global methane emission into the atmosphere from mud volcanoes (MVs) on land and shallow seafloor is presented. The estimate, considered a lower limit, is based on 1) new direct measurements of flux, including both venting of methane and diffuse microseepage around craters and vents, and 2) a classification of MV sizes in terms of area (km²) based on a compilation of data from 120 MVs. The methane flux to the atmosphere is conservatively estimated between 6 and 9 Mt y^–1. This emission from MVs is 3–6% of the natural methane sources and is comparable with ocean and hydrate sources, officially considered in the atmospheric methane budget. The total geologic source, including MVs, seepage from seafloor, microseepage in hydrocarbon-prone areas and geothermal sources, would amount to 35–45 Mt y^–1. The authors believe it is time to add this parameter in the Intergovernmental Panel on Climate Change official tables of atmospheric methane sources.GEM