我国主要冻土区天然气水合物形成条件及成藏模式探讨

从天然气水合物的温度、气源和水源等基本成藏要素着手,探索我国冻土区天然气水合物形成条件及可能的成藏模式。主要分析了羌塘盆地、祁连山地区以及漠河盆地油气地质条件和温度条件,并进一步总结了其天然气水合物成藏条件;其中,祁连山木里地区构造、气源和温度等条件相对较好,是目前冻土区天然气水合物勘探研究的有利区域。对木里地区天然气水合物的气源、石油地质条件及构造演化特征等方面的分析表明,断裂的发育控制了木里地区天然气水合物藏的形成,下部烃源岩生成的烃类气体在断层的作用下再次运移到水合物稳定带成藏;常规气藏经后期的构造抬升到水合物稳定带也可形成天然气水合物藏。     

中国冻土区天然气水合物的找矿选区及其资源潜力

中国是世界第三冻土大国,多年冻土面积达2.15×10⁶ km²（主要分布于青藏高原和东北大兴安岭地区）,蕴含丰富的天然气水合物资源。前人对中国冻土区天然气水合物的研究多局限在青藏高原,且在找矿预测特别是找矿选区方面的研究较少。为此,对中国冻土区天然气水合物成矿条件及找矿选区进行了深入讨论,并初步评价其资源潜力。根据形成天然气水合物的气源条件、温压条件,结合目前所发现的异常标志,认为中国冻土区具备良好的天然气水合物形成条件和找矿前景,羌塘盆地是形成条件和找矿前景最好的地区,其次是祁连山地区、风火山-乌丽地区和漠河盆地,接下来还有青藏高原的昆仑山垭口盆地、唐古拉山-土门地区、喀喇昆仑地区、西昆仑-可可西里盆地以及东北的根河盆地、拉布达林盆地、海拉尔盆地和新疆北部的阿尔泰地区等。采用体积法和蒙特卡罗法初步估算出中国冻土区天然气水合物资源量约为38×10¹²m³,相当于380×10⁸ t 油当量,与中国常规天然气资源量基本相当,显示出巨大的资源潜力。     

南海神狐海域天然气水合物成藏系统初探

天然气水合物成藏系统是一个非常复杂的系统，过去的有关研究不多。为此，根据天然气水合物成藏基本条件、浅表层沉积物孔隙水地球化学特征及其所反映的气源和天然气水合物分布特征，结合刚刚结束的南海北部天然气水合物首次实钻采样成果，初步探讨了我国南海北部陆坡神狐海域天然气水合物成藏系统。结果认为：研究区温度、压力和气体组分有利于天然气水合物形成；天然气水合物在空间尺度上不均匀分布，纵向上主要分布于天然气水合物稳定带底界以上一定深度范围内；形成天然气水合物的甲烷气体很可能来源于原地微生物成因甲烷；扩散型原地生物成因甲烷产生低甲烷通量，形成了具有明显不同的分布和饱和度特征的分散型天然气水合物系统。     

天然气水合物成藏机理及主控因素

天然气水合物在世界范围内分布广泛,主要分布在海洋和冻土带地区,并与地质构造环境密切相关。目前已发现的天然气水合物矿点,主要是通过似海底反射地震显示进行识别的。天然气水合物的甲烷来源主要有生物气、热解气和无机成因气,大多数研究主要立足于甲烷气的成因来探究天然气水合物的聚集和成藏机理。分析了天然气水合物形成的主控因素,包括气源、沉积、构造、温压等条件,这些条件控制着天然气水合物的赋存状态、形成规律和规模大小,并对墨西哥湾天然气水合物成藏有利条件进行了分析,对我国天然气水合物的勘探有借鉴意义。     

南海北部琼东南盆地天然气水合物成藏数值模拟

为查明南海北部琼东南盆地生物成因和热成因天然气的资源潜力及其对天然气水合物成藏的贡献,根据琼东南海域天然气水合物调查区典型二维地震剖面,构建了该区的地质模型,并结合区域内岩性、地热和地球化学等参数对其进行了天然气水合物成藏的数值模拟。结果表明：琼东南盆地具备天然气水合物成藏的稳定域范围,稳定域厚度介于220～340m之间;生物气和热解气的资源潜力巨大,满足天然气水合物形成的气源条件;运移条件优越,有利于天然气水合物的聚集成藏。最后根据气体来源及其运移特征讨论了该区域天然气水合物成藏的地质模式。     

琼东南盆地深水区天然气水合物成藏主控因素及模式

通过综合解释琼东南盆地深水区的最新钻井、测井和地震资料,结合盆地数值模拟分析,对研究区天然气水合物成藏的主控因素开展了研究,建立了琼东南盆地深水区天然气水合物的成藏模式。结果表明,气源岩、输导体系、稳定域、块体搬运沉积体系（MTDs）以及储集层的岩性差异是控制天然气水合物形成和富集的重要因素。琼东南盆地古近系烃源岩和浅层有机质可提供充足的气源,由底辟构造、气烟囱以及断层共同组合形成的网络输导体系控制了烃类气体的运移、聚集和天然气水合物的形成,粗粒沉积物和稳定域内的MTDs可为天然气水合物的富集和成藏创造有利储层条件和盖层条件。综合分析认为,气源通道和MTDs是控制高含气饱和度天然气水合物矿藏形成的最为关键的因素;深部构造和MTDs较为发育且靠近生烃凹陷的区域是高含气饱和度天然气水合物聚集的有利地区。     

南海北部琼东南盆地天然气水合物气源及运聚成藏模式预测

南海北部琼东南盆地南部深水区流体活动强烈,天然气水合物（以下简称水合物）气源岩类型多,气源供给系统及运聚条件良好,是我国深水水合物资源的重要远景区之一。为深入研究该区水合物的形成条件及资源潜力,根据盆地构造沉积演化及油气地质条件与多年来的油气勘探成果,分析了该区天然气的成因类型和资源潜力;根据高分辨率地震解释资料,重点剖析了气源供给的运聚通道系统与水合物成藏的耦合关系;最后结合水合物成藏地质条件,探讨了水合物的成藏模式。结果表明：①该区热解气和生物气气源充足、资源潜力大,能够为水合物的形成提供充足的烃源供给;②天然气运聚系统较优越,存在生物气源自生自储型、热解气源断层裂隙下生上储型和热解气源底辟及气烟囱下生上储型3种类型的水合物成藏模式;③深水区热解气源下生上储型水合物,其热解气源输送运聚通道主要为断层裂隙和泥底辟及气烟囱所构成的纵向运聚供给系统,其形成展布及优劣,主要取决于构造沉积演化、断裂活动和活跃地质热流体异常侵入活动。     

天然气水合物成藏条件与富集控制因素

天然气水合物是由烃类气体(主要是甲烷)和水在一定温度、压力条件下形成的一种固态似冰状笼形化合物。与常规油气藏系统不同,天然气水合物成藏的关键因素主要包括天然气水合物稳定条件、水源条件、气源条件、流体运移条件和储集空间条件。天然气水合物的成藏要素决定了天然气水合物稳定带内天然气水合物的产出既非连续也非随机,不同地质背景下的天然气水合物有着不同的分布范围和地质特征。天然气水合物成藏特征和富集控制因素体现在以下几方面:天然气水合物形成与分布受温度和压力条件控制,在天然气水合物稳定带内动态成藏;天然气水合物主要赋存在晚中新世以来松散沉积物中,埋藏深度较浅,通常位于海底0~500m;天然气水合物资源丰度普遍较低,大面积分布、局部富集,存在"甜点"核心区;天然气水合物形成气兼具微生物成因和热成因特征,天然气水合物规模化成藏富集有赖于流体运移;天然气水合物以固态形式赋存,生长和赋存模式多样,存在构造型、地层型和复合型天然气水合物藏。     

海洋天然气水合物的形成机理探讨

综述了国内外对天然气水合物成因机理的研究现状和天然气水合物的气体成因类型。重点探讨了海底之下天然气水合物的形成机理,提出了强渗漏和弱渗漏系统的概念和分析了基于这两种系统的水合物形成模式和特点。认为:强渗漏系统是指海洋底部由地壳构造活动产生的挤压或拉伸等变形作用,或者由于海洋沉积物的侧向挤压变形作用而出现断层,许多圈闭的烃类气体由此向上渗流并大量漏出,形成较稳定的水合物形成所需的气源,该系统形成的天然气水合物分布集中,储量密度大,具有实际开采价值;弱渗漏系统是指以甲烷为主的烃类气体由微生物和热作用生成后散布于原地的海底之下较为松散的多孔沉积物中,这些沉积物因温压变化可形成天然气水合物,但这类水合物分布分散,不能成藏,不利于开采。另外还探讨了我国南海天然气水合物成藏的可能性。     

琼东南盆地疑似泥底辟与天然气水合物成矿成藏关系初探

根据琼东南盆地构造沉积特征,区域地球物理调查与油气勘探成果,分析研究了该区疑似泥底辟发育与分布特征及其与天然气水合物富集成矿成藏之间的关系。结果表明：疑似泥底辟与天然气水合物均主要展布于盆地凸起和凹陷构造单元过渡带或沉积凹陷中心等区域,二者分布位置上具有一定的重叠性,而沉积有机质生成的浅层生物气及亚生物气与深部热解气等,均可通过泥底辟及气烟囱或断层裂隙构成的气源供给输导系统,在深水区高压低温稳定域富集成矿形成天然气水合物,表明泥底辟及气烟囱等构成的气源供给运聚通道系统与天然气水合物成藏具有一定的时空耦合配置关系。预测研究区存在“生物气-亚生物气自源自生自储原地成矿成藏、热解气他源断层裂隙输导下生上储异地成矿成藏、热解气他源泥底辟及气烟囱输导下生上储异地成矿成藏”3种类型天然气水合物成矿成藏模式。     

天然气水合物分布及青藏高原有利勘探区

天然气水合物是由天然气与水分子在高压、低温条件下形成的固态结晶物质,全球资源约为2×1016m3,分布于海域和陆上冻土区;冻土区发现于加拿大马更些三角洲、美国阿拉斯加北坡、俄罗斯西伯利亚以及中国青藏高原等地。羌塘盆地是中国陆上天然气水合物发育的最有利地区,结合天然气水合物形成的冻土条件以及生烃条件,推测北羌塘坳陷西部(东经88°30′以西)和南羌塘坳陷东部(土门地区)是天然气水合物形成的有利地区,并针对目前存在问题,提出了勘探建议。     

天然气水合物成藏要素及其时空耦合初探——以青藏高原昆仑山垭口多年冻土区为例

针对青藏高原昆仑山垭口多年冻土区表层地质、钻探和测井等表现出的地表浅层赋存大量烃类和非烃类气体的现象,结合该区地质资料和天然气水合物最新勘探成果,利用“天然气水合物油气系统”的概念和理论,从气源、温压、水源、运聚等关键要素详细分析了昆仑山垭口多年冻土区天然气水合物的赋存条件。并以该区地质演化历史为依据,探讨了诸多成藏要素的时空匹配和耦合关系。结果表明,昆仑山垭口多年冻土区先后经历了晚三叠世末期—新近纪晚期大量热解气形成与散失,部分热解气残留,新近纪末期羌塘组沉积,晚更新世高原隆升、冰川冻土形成,晚期新构造运动产生断裂、裂缝沟通深部残留热解气进入浅层水合物稳定带与羌塘组少量微生物气混合形成天然气水合物等多个阶段。该区赋存的天然气水合物具有晚期成藏的特征。     

神狐海域气源特征及其对天然气水合物成藏的指示意义

为了了解神狐海域天然气水合物成藏的气体来源及聚集特征,根据过SH2井区高分辨率地震剖面构建了该区地质模型,并进行了天然气水合物成藏模拟。在恢复SH2井区地史和热演化史的基础上,利用EASY%Ro模型计算了SH2井区烃源岩的成熟度演化史,结合探区采样成果对水合物的气源特征进行了初步探讨。结果表明:深部发育的2套烃源岩(古近系文昌组和恩平组)演化程度均较高(Ro2%),处于产干气阶段,热解生气潜力巨大;浅部新近系珠江组、韩江组、粤海组和万山组基本处于未成熟—低成熟阶段(Ro0.7%),有机质丰度较高,是生物气的烃源岩,具有生物生气的巨大潜力。同时,神狐海域地质构造复杂,断层与底辟发育,这些断裂和底劈构造成为连接浅部水合物稳定域和气源的桥梁,为生物成因气和深部热解气的运移提供了良好的通道。当气源和天然气水合物稳定域的时空匹配得当,在适当的地质条件下便可形成天然气水合物。初步预测该区天然气水合物资源潜力巨大,是勘探远景区。     

基于F-X预测滤波的基追踪算法在雀莫错地区低信噪比资料处理中的应用

雀莫错地区位于西藏羌塘盆地北羌塘坳陷带东部,综合分析认为该区基本具备陆源天然气水合物的形成条件,但受区域地层与构造环境等因素的影响,地震资料信噪比较低,传统的地震资料处理方法得到的地震剖面横向连续性不甚理想,影响了该地区天然气水合物构造、气源条件及冻土展布成藏体系的识别。为改善资料处理效果,将基于F-X预测滤波的基追踪算法应用于研究区的地震资料处理。介绍了基于F-X预测滤波的基追踪算法的基本原理以及处理流程;给出了研究区实际地震资料的处理结果并与传统的基追踪算法的处理结果进行了对比分析,结果表明其处理得到的反射系数剖面横向连续性好,为研究区后续厘清天然气水合物成藏关键因素、探测相关地球物理标志及圈定天然气水合物成矿远景区等提供了基础地震资料。     

青海南部乌丽—开心岭冻土区天然气水合物气源条件研究

以近两年天然气水合物资源勘查与试采工程国家专项在青海南部乌丽—开心岭冻土区开展的气源岩调查资料为基础,重点对上二叠统乌丽群那益雄组和上三叠统结扎群巴贡组烃源岩的有机地球化学指标进行分析。结果显示研究区上二叠统乌丽群那益雄组和上三叠统结扎群巴贡组烃源岩有机质含量中等,有机质类型主要为III型,且成熟度较高,大多数样品有机质达到高成熟或过成熟,处于生湿气和干气阶段,能够产生大量烃类气体来满足该区天然气水合物形成时所需的气源条件;上二叠统那益雄组泥岩和上三叠统巴贡组灰岩可成为该区天然气水合物的主要气源岩。     

基于运移输导体系的天然气水合物成藏类型——以琼东南盆地H区为例

琼东南盆地是南海天然气水合物富集区和重点勘查地区,但天然气水合物地质研究薄弱。通过三维地震资料解释、地球化学资料分析和大量调研统计,对琼东南盆地H区开展了以水合物成藏系统为主线、运移输导体系为重点的研究。累计48组地球化学数据分析表明,H区水合物分解气的甲烷碳同位素特征(δC₁=-48.2‰)和较高的乙烷、丙烷含量(C₂₊含量为21%),指示该区气源具有“热成因气为主、含混合成因气”的特征。地震解释发现,H区第四纪构造活动程度弱,NNE走向发育的气烟囱构造群、多边形断裂—粉砂复合体、海底滑塌扇构成了主要运移输导体系和优质储层。基于H区天然气水合物的气源特征和运移输导体系,预测并分析了“富含热成因气的气烟囱型水合物、富含热成因气的多边形断裂—粉砂复合型水合物、富含热成因气和混合成因气的海底滑塌扇水合物”成藏类型。      

南海北部陆坡天然气水合物沉积成藏特征

指示天然气水合物存在的重要地球物理标志--BSR（似海底反射）在南海北部陆坡晚中新世以来的地层中广泛分布。根据BSR在晚中新世以来3个三级层序地层内的分布特点,结合区域热动力背景、沉积特征（沉积相、沉积速率、含砂率、岩性特征等）和典型沉积体（构造坡折带、滑塌体、沉积物波）的综合分析,系统研究了南海北部陆坡天然气水合物的沉积成藏特征。研究表明,BSR的分布在满足温压、气源的基础上更明显地受沉积体系展布和所处构造部位的控制,气源和温压条件只是影响BSR分布的必要条件而非充分条件。建立了南海北部陆坡典型沉积成藏模式,总结了在陆架、陆坡、陆基上随着水深的增加各种沉积体的分布及其与BSR和水合物稳定带的关系,展示了水合物成藏的典型要素。BSR与构造坡折、深水重力流及等深流沉积密切相关,大多数BSR分布区均位于地貌变化陡峭、地形起伏较大、长期继承性隆升与沉降交汇的黏土质粉砂和粉砂等沉积物中。在陆架三角洲前缘,BSR侧向较连续但延伸距离短,水合物成藏的关键在于深部气源的沟通条件;在陆坡海槽与底辟发育区,BSR受断层与底辟切割往往呈断续分布,沉积物的快速卸载可为水合物的赋存提供较好的沉积储层条件;在陆基至深海区海底扇、浊流、等深流发育的位置,BSR侧向连续延伸距离远,气源主要为浅部生物气,以侧向运移为主。     

青藏高原乌丽冻土区烃源岩地球化学特征

为查明青藏高原乌丽冻土区是否存在天然气水合物以及弄清天然气水合物气源,在对该区可能的烃源岩样品有机碳含量、岩石热解、镜质体反射率测定等分析基础上,结合分子生物标志化合物分析技术,对乌丽地区二叠系和三叠系泥岩、炭质泥岩和煤进行了有机质来源、沉积环境以及热演化程度等方面的初步研究。结果表明,该区烃源岩发育于还原的海陆交互相沉积环境,有机质母质为低等水生生物输入与陆源高等植物的混合生源输入,部分样品低等水生生物来源占优势;除个别样品外,甾烷异构化参数和升藿烷异构化参数达到平衡点。上二叠统那义雄组部分泥岩层段有机碳含量较高且含煤层段较厚,处于过成熟热演化阶段,其可能为研究区内较好的气源岩;而上三叠统巴贡组仅在八十五道班西为含煤地层,分布范围有限,可能仅为局部气源。     

冻土区裂隙性地层中水合物形成机理及相态研究

天然气水合物广泛充填于冻土地层裂隙中,钻探冻土地层裂隙中的天然气水合物需要先对其合成、分布和相态进行研究。基于祁连山地区裂隙性地层特征制作了人工岩心,进行了天然气水合物的形成及相平衡实验;利用A.H.Mohammadi提出的天然气水合物热力学模型,预测了NaCl和KCl溶液中天然气水合物的相平衡条件,并分析其在含盐低温钻井液条件下的相平衡偏移问题。实验得出,天然气水合物主要分布在岩心的裂隙面及端面;压力为4 MPa时,质量分数为5%和10%的NaCl溶液中天然气水合物的相平衡温度分别降低了约2.2 K和4.6 K,质量分数为10%的KCl溶液中天然气水合物的相平衡温度降低了3.4 K。研究结果表明:冻土地层裂隙中的天然气水合物由大量块状水合物和极少量孔隙充填型水合物组成,其相平衡条件与宏观水相中一致,在相同盐度下NaCl对天然气水合物相平衡的影响大于KCl。      

我国确定“可燃冰”陆域找矿远景区

在海底“可燃冰”研究勘查捷报频传之际，近日，我国陆域“可燃冰”研究又传喜讯。我国科学家首次编制出我国冻土区天然气水合物（俗称“可燃冰”）稳定带分布图和找矿远景区分布图，结果表明，青藏高原和东北冻土区是潜在靶区，其中羌塘盆地是最有前景的找矿远景区，其次是祁连山木里地区、东北漠河盆地和风火山-乌丽地区等。