在移动的“海上国土”上探求海底世界

截至2019年4月,我国在公海和国际海底区域已进行到第54个航次的调查,航迹遍布太平洋、印度洋和大西洋,调查内容涉及多金属结核、多金属硫化物、富钴结壳、深海环境等多个领域,在国际海底区域获得4块具有专属勘探权和优先开发权的多金属硫化物、多金属结核、富钴结売矿区,海上作业时间超过9000天,调查面积约300万平方千米。我国“多种资源、多海域、多船作业”的深海资源勘查的战略布局初步形成。     

厦门岛西北海域浮游植物生物量粒级结构及其环境影响因素

文章利用2018年9—11月厦门岛西北海域的现场调查资料,在对海域水质污染状况和富营养化水平进行评价的基础上,分析并讨论浮游植物生物量粒级结构及其环境影响因素。研究结果表明:同安湾在11月处于富营养水平,属于中度或严重污染海域;九龙江口和西海域在9-11月均处于磷中等限制潜在性富营养或磷限制潜在性富营养水平,属于严重污染海域。同安湾和西海域浮游植物分粒级的生物量占比与九龙江口存在明显差异,前者由大到小依次为微型、小型、微微型,后者由大到小依次为小型、微型、微微型。小型浮游植物生物量与硝酸盐和亚硝酸盐、溶解无机氮、溶解无机磷以及活性硅酸盐呈显著正相关,与盐度呈显著负相关;微型浮游植物生物量与真光层深度、铵盐和溶解无机磷呈显著正相关;微微型浮游植物生物量与真光层深度、铵盐和溶解无机磷呈显著正相关,与pH值呈显著负相关。影响浮游植物群落粒级结构的最重要的海洋环境因子是盐度、真光层深度和溶解无机磷,尤其是溶解无机磷浓度,其值一旦升高,浮游植物极有可能从磷胁迫状态发展为赤潮。控制排污、实时监控、增强预警能力和改善生态环境是控制和预防营养盐污染以及赤潮暴发的有效手段。     

不同制样方式下含水合物粉细砂静力学特性研究

利用高压低温三轴仪对含水合物粉细砂进行剪切试验。分别用气饱和法与水饱和法制样,实现不同水合物饱和度和围压条件的三轴剪切,并分析含水合物砂的胶结作用对剪切特性的影响。试验结果表明：低饱和度时,气饱和与水饱和试样的偏应力差别不大;高饱和度时,制样方式对偏应力的影响较显著;水饱和试样的剪胀性大于气饱和试样,剪胀性随饱和度的升高和围压的降低而增大。峰值偏应力和稳态偏应力由黏聚力和摩擦力两部分组成,水合物的存在对稳态内摩擦角影响不大。     

海洋浅表层天然气水合物成藏特征

按照天然气水合物形成的气体疏导方式划分,渗漏系统是海洋浅表层天然气水合物藏形成的主要模式。关键成藏要素包括温压场、气源等,温压场主要控制天然气水合物成藏的平面分布和纵向分布;海底热流低值区有利于形成天然气水合物,但在海底热流超高的海域,只要有充足的气源供给,在高甲烷通量区深海浅表层也可以形成天然气水合物藏,而且往往与泥火山、气烟囱等特殊地质体伴生,形成致密的数米厚层状天然气水合物藏。浅表层天然气水合物藏气源主要是有机热解成因气,一般其深部均发育有成熟的含油气盆地,有烃源层广泛分布,并且干酪根发生过明确的生烃过程,形成的热解甲烷气通过断层、气烟囱等破碎带垂向运移通道渗漏上升,在温压场控制的相平衡区形成天然气水合物藏,因此,海底热流值较高的海盆也是浅表层天然气水合物藏形成的有利海域。     

海洋浅表层天然气水合物资源评价

浅表层天然气水合物具有埋藏浅、厚度大、纯度高等特点。现有的评价方法多针对于具有明显BSR反射特征的中深层天然气水合物,而对浅表层天然气水合物的相关研究鲜有发表。本研究通过对国内外浅表层水合物发育区广泛调研,以浅表层水合物的形成机理为基础,探究水合物资源评价方法的选择;以水合物空间展布规律为参考,明确评价范围界定条件;以综合指示特征为参考,分析评价参数的选取依据。并在此基础上,与中深层天然气水合物进行对比,提出浅表层天然气水合物资源刻度区选取及解剖的初步建议,引出评价中存在的问题,梳理出浅表层天然气水合物的资源评价方法的关键问题。     

分形理论在天然气水合物研究领域的应用

天然气水合物作为一种潜在的替代能源和环境扰动因素,相关研究仍然面临着水合物储层微观结构量化表征不足的问题,而分形理论为此提供了良好的思路与手段。首先介绍分形理论基础,然后对分形理论在水合物研究领域的应用情况进行综述,接着概述含水合物沉积物有效孔隙分形理论,最后对研究进展进行总结并展望未来分形理论在水合物研究领域的可能方向。     

含水合物沉积物孔隙结构特征与微观渗流模拟研究

含水合物沉积物孔隙结构特征分析和微观渗流模拟是水合物研究的基础性、关键性工作,对深入理解沉积物中水合物的分解机理、储层渗流机理和开采机理有十分重要的意义。总结了国内外含水合物沉积物的微观孔隙探测方法,对比分析了多种微观探测技术应用在水合物研究中的技术特点;重点分析了计算机断层扫描(CT)、扫描电子显微镜(SEM)和核磁共振成像(MRI)技术在含水合物沉积物孔隙结构研究中的应用现状;简述了利用微观数值模拟方法进行含水合物沉积物渗流分析的研究进展;在此基础上,展望了含水合物沉积物孔隙特征分析和微观渗流模拟研究的未来方向和挑战。     

海域天然气水合物资源开采新技术展望

随着全球海域天然气水合物资源勘探工作的深入和油气开发技术装备水平的提升,深水浅层天然气水合物资源商业化开采的前景逐渐明晰。自2013年开始,日本、中国相继进行了多次海域水合物试开采尝试,连续产气时间、累计产气量和日均产气量逐步获得提升。2020年中国率先实现了从"探索性试采"向"试验性试采"的跨越。然而,以"降压"为核心理念的开采技术单井产气量瓶颈明显,制约了水合物资源产业化发展进程,必须在已有技术方法基础上创新发展,形成高效、安全、经济的海域天然气水合物资源开采专有技术体系。笔者梳理了近年来海域天然气水合物开采技术研发领域内的新进展,分析了包括"原位分解采气"和"原位破碎抽取"两大开采框架指导下,多种开采技术的创新升级进展和存在的主要问题,在此基础上展望了未来海域天然气水合物资源开采技术的研发方向。     

南海北部荔湾3区块天然气水合物分布特征及目标识别

针对天然气水合物钻探与取样难以解决的水合物矿体空间展布等问题,利用白云-荔湾凹陷高密度分析重新处理的三维地震资料,首先基于模糊数学的多属性融合技术对水合物分布进行刻画;再通过高分辨率速度场对浅层开展高分辨率宽频无井反演技术,提高了水合物层分辨率;最后,利用岩石物理方法及多种模型对水合物饱和度进行定量预测,实现了对5～6m厚水合物层的有效辨别,进而形成了一套适合于孔隙充填型的水合物矿藏目标识别评方法。结果表明:应用该技术可有效对荔湾3水合物富集区第四条带水合物空间刻画,揭示出该区水合物饱和度最高可超40%,同时薄层与厚层水合物具有明显互层分布特征,在水合物矿体刻画及饱和度预测基础上,进一步对该区实施了井位优选,该方法预测的水合物层与实际钻探H1和H2站位吻合较好。这些结果说明常规三维油气地震数据在经过宽频处理后可应用于高分辨率水合物勘探,节约经济成本,同时提高了常规地震在水合物勘探中精度与实用性。