天然气水合物——21世纪的新能源

天然气水合物是一种在地球上自然产出的、以甲烷为主的烃气与水分子组成的白色冰雪状晶体化合物,俗称可燃冰.它是一种属于笼状包合物的特殊化合物,由水分子组成的多面体晶腔包笼着气体分子.水合物中的气体99％以上是甲烷,因此,天然气水合物有时又称作甲烷水合物或水合物.天然气水合物中的“天然”有两重意义,一是指它是天然生成的,二是指组成它的气体是以甲烷为主的烃类气体,成分接近天然气.水合物中的甲烷主要是生物成因的,少部分是热解生成的.     

Heat flow pattern, base of methane hydrates stability zones and BSRs in Shenhu Area, northern South China Sea

Using the collected 433 heat flow values, we estimated the bases of methane hydrate stability zone (BHSZ), in northern South China Sea (NSCS). Through comparing BHSZs with the depths of bottom simulating reflectors (BSRs), in Shenhu Area (SA), we found that there are big differences between them. In the north of SA, where the water depth is shallow, many slumps developed and the sedimentation rate is high, it appears great negative difference (as large as -192%). However, to the southeast of SA, where the water depth is deeper, sedimentation rate is relatively low and uplift basement topography exists, it changes to positive difference (as large as +45%). The differences change so great, which haven’t been observed in other places of the world. After considering the errors from the process of heat flow measurement, the BSR depth, the relationship of thermal conductivity with the sediments depth, and the fluid flow activities, we conclude that the difference should be not caused by these errors. Such big disagreement may be due to the misunderstanding of BSR. The deviant “BSRs” could represent the paleo-BSRs or just gas-bearing sediment layers, such as unconformities or the specific strata where have different permeability, which are not hydraterelated BSRs.     

季风影响下的青藏高原上空甲烷、水汽及云的变化

为进一步了解季风对于水汽及其它大气成分的输送作用,利用美国Aqua卫星上AIRS反演的甲烷（CH4）和MODIS反演的水汽、云高和云量等卫星观测资料,分析了2003至2010年中国青藏高原上空CH4、水汽和云在季风期间的变化及其与季风指数的关系。研究发现：夏季（6月至9月）高原上空水汽、云量和云顶高度的变化与季风指数有很好的相关;在强对流影响下,输送到高原上空的水汽增多,引起云量增多,云顶高度增加,而向上输送的甲烷引起高原上空CH4浓度增加,并在青藏高压强大的反气旋的阻塞下CH4不断积累,在季风期的后半程维持一个高值,但最大值出现在8月底至9月初,比季风指数的峰值晚近一个月。随着季风减退和青藏高压的消失,甲烷的高值快速消失。由此可见,夏季青藏高原的强对流输送无疑是甲烷高值形成的主要动力机制之一。cH4作为一种长寿命的温室气体,有潜力作为一种示踪气体来帮助研究季风和季风期间高原上空强大的反气旋动力机制的变化。     

陕西渭河盆地固市凹陷渭热2井组 甲烷气成因及其意义

渭河盆地固市凹陷渭热2井组甲烷气的成功点火,再一次引起人们对渭河盆地油气资源前景的关注。渭热2井组及邻区7口井天然气组分、甲烷C同位素等分析指标显示,该区甲烷气具有2种成因类型,浅部气层为新近系张家坡组生物成因气,中深部天然气来自前新生界煤型热解-裂解气;伴生CO2气为有机成因。地质分析认为,渭河盆地固市凹陷具有良好的新生界生物气资源前景,前新生界煤系地层也是渭河盆地重要的潜在烃源岩,表明渭河盆地具有开展进一步油气调查的资源基础。     

芦山地震（MS 7.0）前甲烷释放与大气增温异常

汶川地震(MS 8.0)后甲烷等流体在地震中所起的作用引起国内外学者广泛关注,但是目前的观测研究中所用的数据多来源于地面或地下基站,站点分布零散,维护困难,难以开展大范围的实时监测。文中利用美国Aqua卫星红外探测器（AIRS）反演出的甲烷浓度数据,研究了芦山MS 7.0级地震前龙门山地区甲烷浓度的变化与震前大气增温异常的关系。研究表明,该探测器可以观测到震前地下甲烷的释放,为地震前兆监测提供新途径;芦山地震前甲烷释放受断裂带控制明显,主要集中于龙门山断裂、荥经-马边断裂和金坪断裂及其周边;震前大气增温异常与甲烷释放关系密切。最后探讨了地下甲烷等流体的释放机理,认为甲烷等流体的释放与地震前上地壳岩石中裂隙的发育和扩展有直接关系。     

铜仁地区陡山沱期盖帽碳酸盐岩地质地球化学特征及其成因

通过对贵州铜仁地区陡山沱期盖帽碳酸盐岩进行野外地质观察与室内岩石薄片显微镜下观察和研究,发现盖帽碳酸盐岩普遍发育有晶洞构造、帐篷构造、层状裂隙及包卷状构造等特殊沉积构造,重晶石、黄铁矿广泛发育,δ(13C)(2个研究剖面平均值分别为-4.73×10-3,-4.52×10-3)普遍显著负偏。研究区盖帽碳酸盐岩的地质地球化学特征依据"甲烷渗漏"成因假说能够较合理地解释。     

煤层处置CO2 的二元气- 固耦合数值模拟

利用不可开采煤层处置二氧化碳可以有效控制温室气体的排放量并可驱动和增加煤层气资源的开采量。二氧化碳注入煤层处置后引入一个复杂的CH4-CO2二元气体与煤体的气固耦合问题,耦合了二元气体竞争吸附、竞争扩散,气体渗流以及煤体变形过程。基于COMSOL Multiphysics建立了二元气固耦合的有限元数值模型,并应用数值模拟实验对二元气固耦合进行了机理分析。模拟结果表明,CO2注入煤层后不断驱替CH4,CH4组分明显减少;气体吸附引起的煤层膨胀量可以抵消部分有效应力引起的压缩变形,由于CH4-CO2二元气体较单一CH4引起的煤层吸附膨胀量大,二氧化碳注入煤层后可以缓解煤层的压缩变形;不同孔隙压力条件下,吸附膨胀与孔隙压力两者竞争作用引起的煤层净变形不同,而净变形也控制着煤层孔隙压力和渗流率的变化,煤层渗透整体呈现先降后升,模拟进行到4.66×107 s时煤层渗透率发生反弹。     

天然热释光技术在南海东部表层沉积物油气潜力勘查中的应用

应用热释光技术对南海东部海域(13.00°~22.00°N、117.00°~119°30′E)42个站位的表层沉积物样品进行分析测量,结合气烃组合指标C1/(C2+C3)及甲烷碳同位素判别地表气烃的成因类型,并有效指示了海底深部油气藏散失引起的放射性异常,研究还发现热释光在不同沉积粒径中的测试剂量不同,结果为黏土质粉砂大于砂质粉砂;热释光也与部分化学元素含量有关,与稀土金属Nb、金属元素Zr呈显著正相关,与微量元素S、Ba呈负相关;天然热释光还与不同区块的沉积物酸解气烃甲烷、丙烷、异丁烷呈强烈正相关。数理统计分析结果表明沉积物的热释光和气烃的异常值完全吻合。     

沉积环境对煤层含气量的控制:以沁水盆地寿阳地区太原组15#煤为例

煤层性质的差异是影响煤层气富集及高产的重要因素。沉积环境控制了煤层厚度及展布、煤岩煤质特征、有效盖层厚度和岩性组合等,对煤层气富集具有重要控制作用。本研究根据钻井岩心、录井、测井及前人研究成果,对沁水盆地北部寿阳地区太原组进行了沉积环境及层序地层综合分析,并对15^#煤顶、底板系统的沉积环境及岩相古地理进行精细刻画,总结沉积环境对煤层含气量的控制作用,并进一步划分有利煤储集层沉积相带。寿阳地区太原组下部主要发育浅海陆棚—障壁岛—潟湖沉积体系,上部主要发育三角洲平原沉积体系。太原组沉积时期为1个三级层序尺度的海侵—海退过程,并进一步可划分为6个四级层序(S₁—S₆)。四级层序S₁发育潮坪—潟湖—障壁岛沉积体系,各沉积相与15^#煤含气量关系由好到差依次为潟湖、潮坪、障壁岛;S₂发育障壁岛—潟湖—潮坪—浅海陆棚沉积体系,各沉积相与15^#煤含气量关系由好到差依次为潟湖(灰岩厚)、泥质陆棚、碳酸盐岩陆棚、潟湖、潮坪、障壁岛。根据S₁     

祁连山多年冻土区甲烷通量与甲烷微生物群落组成的关系

全球变暖可能导致多年冻土中的有机碳分解,向大气释放甲烷(CH4),但多年冻土的甲烷释放通量与微生物群落结构以及功能基因的丰度相关性还不清楚.于2019年6月～2020年1月,选择青藏高原北部祁连山多年冻土区,利用静态箱-气相色谱法对不同海拔地区进行CH4释放通量测定,并分析土壤理化性质、CH4功能微生物群落、功能微生物...