天然气水合物开采过程甲烷气泄漏海床基高密度电阻率法监测效果模拟与分析

为实现天然气水合物开采过程沉积物内甲烷气泄漏过程有效监测,设计了一种海床基原位电学监测方法。为界定该方法对不同模式泄露甲烷气的探测能力,以南海神狐海域天然气水合物试采区为研究区,构建相应地质及电阻率模型,模拟利用设计电学系统对其进行监测,计算得到不同采集参数的电阻率剖面,并对其进行对比分析。研究结果表明：海水层会在探测剖面上某深度区间内形成层状低阻异常带,对该深度区间有效电信号形成压制。将该异常带顶界深度定义为系统有效探测深度后,发现该深度受电极距直接影响,10 m极距偶极装置有效探测深度约为50 m。电学探测剖面对有效探测深度内分布的层状和团状甲烷气聚集区、慢速甲烷气泄露区、沿断层泄露的甲烷气区具有良好反映能力,数据处理得到的相对电阻率剖面与电学探测剖面相比能更好地反映甲烷气聚集区边界。该监测方法能够实时监测含气区空间变化。     

南海东北部冷泉区沉积物中有机质来源的生物标志物分析与环境指示意义

Multi-biomarker indexes were analyzed for two piston cores from potential cold seep areas of the South China Sea off southwestern Taiwan. Total organic carbon(TOC) normalized terrestrial(n-alkanes) and marine(brassicasterol, dinosterol, alkenones and iso-GDGTs) biomarker contents and ratios(TMBR, 1/Pmar-aq, BIT) were used to evaluate the contributions of terrestrial and marine organic matter(TOM and MOM respectively) to the sedimentary organic matter, indicating that MOM dominated the organic sources in Core MD052911 and the sedimentary organic matter in Core ORI-_(86)0-22 was mainly derived from terrestrial inputs, and different morphologies were the likely reason for TOM percentage differences. BIT results suggested that river-transported terrestrial soil organic matter was not a major source of TOM of sedimentary organic matter around these settings.Diagnostic biomarkers for methane-oxidizing archaea(MOA) were only detected in one sample at 172 cm depth of Core ORI-_(86)0-22, with abnormally high iso-GDGTs content and Methane Index(MI) value(0.94). These results indicated high anaerobic oxidation of methane(AOM) activities at or around 172 cm in Core ORI-_(86)0-22.However in Core MD052911, MOA biomarkers were not detected and MI values were lower(0.19–0.38), indicated insignificant contributions of iso-GDGTs from methanotrophic archaea and the absence of significant AOM activities. Biomarker results thus indicated that the discontinuous upward methane seepage and insufficient methane flux could not induce high AOM activities in our sampling sites. In addition, the different patterns of TEX_(86) and U_(37)~(K′) temperature in two cores suggested that AOM activities affected TEX_(86)37 temperature estimates with lower values in Core ORI-_(86)0-22, but not significantly on TEX_(86) temperature estimates in Core MD052911.     

海洋天然气水合物发育顶界的模拟计算

天然气水合物顶界的确定对于其资源评价十分重要,但目前还没有很好的方法来确定.本文利用在甲烷-硫酸根（SMI）界面硫酸根与甲烷所消耗的量相等和水-天然气水合物二相体系甲烷溶解度模型,建立了水合物顶界埋深计算的数学模型,并考虑硫酸根氧化有机质和微生物原位甲烷生成的影响.计算的ODP1245和IODP1327站位水合物顶界埋深分别为53 mbsf和83 mbsf,与钻探获得的水合物顶界埋深相吻合.     

北京大气中主要温室气体近10年变化趋势

对1993～2002年10年间北京市大气中三种主要温室气体的监测数据进行分析,研究二氧化碳、甲烷和氧化亚氮这三种温室气体浓度的变化趋势,并初步探讨了造成这种变化的原因.分析结果表明:北京市大气二氧化碳浓度总体是上升趋势,且后5年增长较快;大气甲烷浓度前5年缓慢上升,后5年转为下降,总体已是下降趋势;与大气二氧化碳变化趋势相似,大气氧化亚氮总体也是上升趋势,后5年增长较快.     

利用CT扫描对粗砂土中甲烷水合物形成过程中水分迁移特征的分析

多孔介质中甲烷水合物的形成及分解实验研究,对于了解多年冻土中天然气水合物的赋存有重要意义.通过X射线扫描系统对粗砂土中甲烷水合物的形成及分解过程中反应釜内水分的空间变化进行分析,结果表明:粗砂土中甲烷水合物的形成和分解过程中,CT数在反应釜内有明显的空间变化特征,且这个空间变化特征与甲烷水合物在粗砂土中形成、分解过程中水分的迁移是密切相关的.通过对不同阶段CT扫描所获得图像CT值的空间变化特征进行分析,可以看出:在甲烷水合物的生成过程中,反应釜内下半部分的水分会向上半部分迁移,以弥补上半部分水分的不足;在甲烷水合物分解过程中,分解所释放出来的水分会由反应釜上半部分向下半部分回迁,最终达到自然分布.     

青藏高原上空甲烷的时空分布特征及其夏季高值形成机制分析

利用搭载在美国Aqua卫星上的大气红外探测仪(AIRS)观测资料反演的全球甲烷(CH_4)产品和NCEP再分析资料,分析了2003~2014年青藏高原上空CH_4的时空变化特征,探讨了夏季CH_4高值变化与季风的关系。研究结果表明:就青藏高原整体而言,CH_4浓度随高度增加递减;对流层中高层CH_4含量季节变化较为明显,其平均浓度在7~9月处于高值,6月、10月次之,其余月份处于低值。2003~2014年CH_4含量呈逐年上升趋势,年增长率约为4.66ppb(10-9)。高原上空CH_4空间分布分析显示,高原北部CH_4浓度高于南部地区。夏季风期间,随着高原上的强对流输送和上空南亚高压的阻塞,对流层中高层CH_4浓度明显增加并不断积累,在8月底至9月初出现最大值。在分析季风指数的基础上发现,夏季季风影响下的强对流输送是高原对流层中高层CH_4高值形成的主要原因之一,对流层中高层CH_4浓度最大值出现时间较季风指数的峰值滞后约半至一个月,随着夏季风的撤退,CH_4浓度高值迅速降低。     

煤成甲烷碳同位素分馏的动力学模拟

主要目的是通过动力学模拟实验与GC-IRMS技术建立煤成甲烷碳同位素分馏的动力学模拟.热解产物中甲烷碳同位素的测定结果表明,同时假定生气过程中同位素分馏系数(α)固定不变和所有产甲烷母质具有相同的初始碳同位素组成(δ13Co)对于解释煤化过程中的碳同位素分馏是不可行的.在本研究中,为了解决陆源有机质的非均质性,应用了两个方法:一是假定对于煤中所有产甲烷前身物具有一个相同的初始碳同位素组成(δ13Co),通过调整各个平行反应的△Ea,i(Ea,i13C-Ea,i12C)来拟合实测甲烷同位素组成的变化;另一个是假定在整个生气过程中同位素分馏系数(α)不变,即△Ea,i为常数,通过改变fi13C来实现与实测甲烷同位素的拟合.动力学计算结果表明,在2℃/Ma的地质升温速率下两种方法具有相似的结果.     

泥页岩主要黏土矿物组分甲烷吸附实验

为了从深层次揭示控制黏土矿物天然气吸附能力的主要因素, 选择不同来源和成因的泥页岩中的常见黏土矿物进行了甲烷等温吸附实验.分析显示不同类型的黏土矿物气体吸附能力差异明显, 各种黏土矿物甲烷吸附容量次序为蒙脱石＞＞伊蒙混层＞高岭石＞绿泥石＞伊利石＞粉砂岩＞石英岩.黏土矿物结晶结构决定了矿物片层之间的层间孔隙和聚合体颗粒之间粒间孔隙的形态和大小, 从而决定着其表面积和气体吸附性能.黏土矿物甲烷吸附能力与电镜扫描所反映的微孔隙发育程度密切相关.研究表明, 黏土矿物的气体吸附能力不仅与黏土类型有关, 而且明显受成岩演化程度和岩石成因的影响.此外, 随粒度减小孔隙连通性和内表面积的不断增加, 黏土矿物气体吸附能力有所升高.      

甲烷浓度变化的有效辐射强迫及其对气候的影响

利用国家气候中心大气环流模式BCC_AGCM2.0,结合IPCC 第五次评估报告给出的最新有效辐射强迫的概念,模拟了自工业革命以来由于人类活动造成的甲烷浓度增加引起的有效辐射强迫及其气候效应。得出如下结论：甲烷浓度增加造成的有效辐射强迫的全球平均值为0.49 W/m²;导致全球平均地表温度上升0.31 ℃,升温主要分布在南北半球中高纬度地区;全球平均降水量增加0.02 mm/d,赤道辐合带降水中心有向北移动的趋势;地表水汽通量的变化使高纬度地区云量增加（约4%）,而中低纬度地区云量减小（约-3%）。     

黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层发育特征:以岑巩区块为例

依据矿物学、有机地球化学、孔隙结构、甲烷吸附性、岩石力学性质、裂缝发育特征和保存条件等方面的资料,对研究区下寒武统牛蹄塘组页岩储层发育特征进行了系统研究。结果表明,牛蹄塘组页岩具有较高的有机质丰度、脆性矿物含量、热演化程度和甲烷吸附能力。与北美主要产气页岩及龙马溪组页岩相比,牛蹄塘组页岩以Ⅰ型有机质为主,有机孔发育规模较小,孔径多小于5nm,甲烷吸附/脱附能力强。矿物粒间与粒内孔缝是牛蹄塘组页岩储集空间与渗流通道的主要来源,高TOC含量伴随的高石英(刚性矿物)含量有利于微观孔缝的发育、保存及游离气的富集。牛蹄塘组宏观裂缝以构造缝为主,其次为层间缝,微观上主要为层间、粒间和粒内缝;方解石与石英等裂缝充填物内部发育开启的次级微裂缝、解理和溶蚀孔隙,滑脱缝与压扭/张扭性裂缝面糜棱化矿物粒间孔缝发育,增加了充填裂缝的有效性。在良好保存条件下,裂缝的发育对牛蹄塘组页岩含气性与渗透性均具有贡献,而对渗透性的改善是其最主要贡献。当TOC含量低于6.5%,TOC含量与孔隙度、总孔体积、脆性、兰氏压力、裂缝密度和游离气含量等储层参数具有正相关关系;当TOC含量大于6.5%时,正相关关系逐渐变为负相关。有机质类型、含量、成熟度及成岩作用对页岩储层宏观(脆性、裂缝发育程度)与微观(孔隙类型、孔隙结构、甲烷吸附性)性质均有重要影响。