天然气水合物体系动态演化研究（I）：地质历史演变

1995年Dickens对55．5Ma前古新世末增温事件进行了研究，提出天然气水合物作为全球环境变化重要因子的假说．认为古新世末增温事件溶解无机碳-2～-3‰的^13δC位移可以用水合物所含甲烷的释放与随后氧化成二氧化碳来解释．此后，地质历史演变中的天然气水合物演化研究蓬勃发展，本文总结古新世末增温事件、新元古代末期雪球事件、第四纪千年尺度事件等最新进展，为天然气水合物动态演化研究提供基础．开展天然气水合物-天然气体系动态演化过程数值模拟与特征分析，可望促进天然气水合物在全球变化与碳循环中作用的深入认识．     

Effective medium modeling to assess gas hydrate and free-gas evident from the velocity structure in the Makran accretionary prism, offshore Pakistan

Seismic properties of sediments are strongly influenced by pore fluids. Stiffness of unconsolidated marine sediment increases with the presence of gas hydrate and decreases with the presence of gas. A strong bottom-simulating reflector (BSR) observed on a seismic profile in the Makran accretionary prism, offshore Pakistan, indicates the presence of gas hydrate and free-gas across the BSR. Elastic properties of gas depend largely on pressure and temperature. We, therefore, first determine the elastic modulus of gas at pressure and temperature calculated at the BSR depth in the study region. The interval velocities derived from the seismic data are interpreted by the effective medium theory, which is a combination of self-consistent approximation and differential effective medium theories, together with a smoothing approximation, for assessment of gas hydrate and free-gas. The results show the saturations of gas hydrate and free-gas as 22 and 2.4% of pore space, respectively, across the BSR.     

南海神狐海域天然气水合物注热降压开采数值模拟研究

针对南海神狐海域天然气水合物成藏条件,利用pT+H软件和水平井技术对天然气水合物的注热和注热降压开采效果进行了模拟分析。重点讨论了注入热水温度为30、60、90℃时水合物饱和度以及CH4气体饱和度、CH4产气率、累积CH4产气量和产水量的变化规律,发现两种开采模式下水合物低饱和度分布范围随时间增长和温度升高而增大;CH4产气率在开采10 d内升高较快,之后逐渐减小。模拟结果表明:注热降压开采模式比单纯注热模式的效果有较大改善,而且温度对于提高CH4产气量效果不明显,但因为天然气水合物藏的低渗透性,神狐海域的天然气水合物的CH4产气量不大。研究结果可为南海神狐海域和类似地区天然气水合物开采提供参考。     

Detection of Methane Hydrate-Bearing Zones from Seismic Data

Abstract. The MITI Nankai Trough wells were drilled offshore Japan in the Tokai area in 1999 and 2000. The occurrence of methane hydrate was confirmed by various indicators in the borehole logs and from core data. These findings have a large impact on potential future Japanese energy resources and other related-scientific interests.
We first tried to find the methane hydrate-bearing zones using interval velocities derived from NMO velocity analysis. However, this analysis produced poor resolution. To achieve a more detailed delineation of the gas hydrate- and gas-bearing zones, we executed a seismic impedance inversion calibrated by the logs from two of the MITI Nankai Trough wells. Although these two wells are only about 90 m apart, we were able to produce an impedance section with fine detail by adopting a simple initial model and incorporating physical properties of the methane hydrate-bearing zones. The locations of the methane hydrate-bearing zones are readily apparent in the final section.     

南海神狐水合物钻探区不同形态流体地震反射特征与水合物产出的关系

天然气水合物的分布在很大程度上受到含气流体运移的影响。南海北部陆坡区,尤其是珠江口盆地的白云凹陷,普遍存在流体渗漏的现象,暗示了水合物赋存的良好前景。神狐海域水合物钻探区内的高分辨率地震资料显示,区域内发育大量流体运移通道,在地震剖面上表现为不同形态的地震反射模糊带,根据其形态特征,可以划分为花冠状和穹顶状两大类模糊反射带。模糊反射带的存在意味着研究区内具有良好的含气流体运移条件,能够为甲烷气体的垂向运移提供通道。神狐海域水合物的钻探结果表明,水合物的分布与模糊反射带的分布范围具有良好的空间匹配关系,其中,花冠状地震反射模糊带侧翼部与中尺度正断层相连,促进了含气流体的侧向运移,顶部与可能的微裂隙相通,气体可向上运移至水合物稳定带,形成了水合物藏;而穹顶状地震反射模糊带顶部则通过疑似流体通道与海底沟通,这种结构极易形成气体逃逸而无法形成水合物。因此,不同形态特征的模糊反射带可能对水合物的分布具有一定的指示意义。     

石棉尾矿硫酸铵焙烧法提取氧化镁制备碱式碳酸镁的实验研究

基于石棉尾矿中富含氧化镁组分的特点,在矿物学特征研究基础上,采用硫酸铵焙烧法提取氧化镁,利用浸出液硫酸镁制备碱式碳酸镁。采用XRD、SEM、FT-IR和TG-DTA对不同温度条件下所获得的产物的物相、形貌、分子振动光谱和热效应变化等特征进行了分析和表征。结果表明:利用硫酸铵焙烧产物的浸取液,在低于65℃的水溶液中所制备的产物为针状水合碳酸镁;在高于85℃时制备的产物为片状碱式碳酸镁;在75℃温度时形成短柱状或颗粒状水合碳酸镁和片状碱式碳酸镁的混合物。对水合碳酸镁加热,在100℃脱去部分水合水和二氧化碳后转变为片状碱式碳酸镁。研究结果对石棉尾矿的资源化利用和环境保护具有一定的理论和实际意义。     

天然气水合物地质地球化学特征及其勘查

天然气水合物属于一种特殊的非常规天然气资源,其资源潜力巨大,不仅是常规天然气资源的重要补充和替代物,亦是一种新型的低碳绿色高效能源。根据天然气水合物形成的特殊地质条件及分布富集规律,深入剖析了全球天然气水合物的地质地球化学特征及成因类型与气源构成特点,全面总结了世界天然气水合物勘查技术方法和研究进展。同时,亦对我国天然气水合物勘查成果与研究进展进行了分析总结。     

南海北部东沙海域水合物区浅表层沉积物的地球化学特征

对采自南海北部陆坡东沙海域水合物区HD319、HD196A和GC10站位的浅表层沉积物进行了地球化学特征研究。X射线衍射分析和扫描电镜观察表明,沉积物中存在具有天然气水合物和甲烷渗漏指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐和黄铁矿。沉积物孔隙水化学组分分析显示,随着埋藏深度加深,SO42-、Ca2+、Mg2+和Sr2+浓度明显降低,CH4、H2S浓度的增加,以及Mg2+/Ca2+和Sr2+/Ca2+比值急剧增加,与世界上水合物区浅表层沉积物孔隙水中离子浓度异常特征吻合。沉积物顶空气游离烃分析结果和孔隙水化学组分变化,特别是SO42-、H2S和甲烷含量的急剧变化,说明研究区有丰富的气源,赋存水合物的可能性非常大,同时指示了研究区硫酸盐-甲烷界面(SMI)较浅,位于海底之下8 m左右。     

天然气水合物的地球物理识别标志

地球物理标志是天然气水合物识别标志的重要组成部分,包括测井识别标志和地震识别标志两个方面。系统地总结了含天然气水合物沉积层在电阻、电位、井径、声波、密度、中子和成像测井等方面的测井异常,常规剖面和属性剖面上的地震响应异常,以及东海海域的地球物理异常特征,旨在为我国天然气水合物地球物理识别技术的研究提供基础材料。     

祁连山冻土区天然气水合物科学钻探试验井中侏罗统的沉积学特征

对青海祁连山冻土区天然气水合物钻井(DK-3)岩心进行了沉积学分析。根据对钻井地层特征、粒度、矿物含量的综合分析,在DK-3钻井揭露的中侏罗统中识别出4种沉积相类型,并完成了沉积微相的划分。伴随地层由老到新,沉积环境由最初发育的辫状河过渡到相对稳定的湖泊(辫状河→湖泊→曲流河三角洲→湖泊)。在133~156m和225.1~240m井段的岩层中发现的天然气水合物,主要呈薄层状分布于岩石裂隙面上;而在367.7~396m井段,天然气水合物除存在于岩石裂隙中外,在砂岩孔隙中亦大量存在。天然气水合物的产出与沉积环境、构造条件有着密切的联系。