南海东北部陆坡海底甲烷渗漏及水合物成藏特征

根据近年天然气水合物地质、地球化学和地球物理调查资料,结合2013年钻孔成果,分析南海东北部陆坡海底甲烷渗漏特征及其对水合物成藏的影响,探讨了水合物成因模式。研究表明,南海东北部陆坡海底存在高通量甲烷渗漏体系,甲烷渗漏引起的地质、地球化学指标异常非常明显。大量块状、脉状、结核状渗漏型水合物也被发现,其成因应与高通量甲烷渗漏有关。其典型成因模式是高通量甲烷以游离态渗漏方式沿断层或裂缝体系向浅部地层运移,以气烟囱形式在稳定带的不同部位形成渗漏区,甲烷在气烟囱顶端或侧翼聚集而形成水合物矿藏。影响水合物成藏的断层主要为长期活动的继承性正断层、层间断层以及与海底滑塌密切相关的活动断层,气烟囱对渗漏型水合物成藏有明显的控制作用。     

南海东北部陆坡天然气水合物富集特征及成因模式

南海东北部陆坡具有良好的天然气水合物(以下简称水合物)成藏条件,其水合物资源的成因模式明显不同于2007年在神狐海域钻探发现的分散型水合物成矿区。为探讨前者的成藏特征与成因模式,利用钻探区的地震、测井、现场钻探取心及测试分析等资料进行了综合研究,以期加深对南海东北部陆坡水合物富集规律的认识。研究结果表明:(1)在纵向上,该区发育浅、中、深3套水合物层,构成既相对独立又有一定成因联系的成藏系统,区内存在扩散型、渗漏型和复合型3种成因模式的水合物矿藏;(2)扩散型水合物呈层状分布在稳定域底部,其底界与海底反射界面(BSR)分布吻合;(3)渗漏型水合物呈块状、脉状等形式充填在沉积物裂隙或裂缝中,在稳定域不同部位形成多个矿体;(4)复合型水合物矿藏兼具扩散型和渗漏型水合物的成藏特征,在稳定域底部发育扩散型水合物矿层,而在稳定域上部发育渗漏型水合物体,共同构成复式成藏系统。结论认为:南海东北部陆坡是目前中国水合物资源最为丰富、成藏地质条件最为复杂的成矿区之一。     

天然气水合物资源量的一种估算方法——以南海北部陆坡为例

根据天然气水合物物理化学相图平衡的基本原理,运用微积分学的基本理论,尝试一种新的天然气水合物资源量计算方法,并以南海北部陆坡为例对天然气水合物资源量进行了初步估算。天然气水合物稳定分布区可看成由许多微体积单元组成,对所有微体积单元进行累积积分计算出天然气水合物的分布体积;然后结合世界上已知天然气水合物分布的有关参数(如天然气水合物沉积层的孔隙度、天然气水合物的饱和度和水合系数)估算南海北部陆坡天然气水合物的潜在资源量。估算结果为,南海北部陆坡天然气水合物资源量约相当于标准条件下6.3×1013m3的天然气,这与美国Blake海底高原、日本Nankai海槽、美国墨西哥湾北部天然气水合物资源甲烷量的数量级(1013m3)一致,显示了南海北部陆坡天然气水合物资源的巨大前景。当然,南海北部陆坡天然气水合物的潜在资源量还有待于进一步调查核实。      

南海神狐暗沙海区天然气水合物地震识别特征

地震方法是识别海洋天然气水合物的主要手段之一.根据实测的高分辨率多道地震资料,探讨南海北部神狐暗沙海区可能赋存的天然气水合物的地震识别特征,以及该方法在实际工作中的应用.地震反射特征反映神狐暗沙海区存在多处似海底反射(BSR)分布区,总面积约5970 km2.可分为S-BSR、W-BSR和I-BSR三类,以W-BSR为主.此外,地震剖面上还发现弱振幅或振幅空白带、极性反转及低速异常等指示标志.根据BSR及振幅空白带分布状况,估算该区含水合物层的厚度可能为10～264m,具有较好的资源潜力.     

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。     

天然气水合物的形成条件及勘探现状

天然气水合物(又称可燃冰)作为特定区域的新型烃类资源,是在一定温压条件下,由水与天然气(主要是甲烷气)结合形成的一种外观似冰的白色结晶固体。它主要赋存于深海陆坡和陆隆的浅部沉积层内。作为未来能源,它具有清洁、能量密度高、分布广、规模大、埋深浅、成藏物化条件好等特点。我国的南海陆坡、陆隆区,具有被动大陆边缘构造特征,分布有许多含油气沉积盆地。晚中新世以来,这些盆地的区域沉降剧烈,构造活动平静,沉积速率大,海洋有机物沉积十分丰富,具有天然气水合物形成的物源、温度压力、构造等地质和成矿条件。1999年以来,广州海洋地质调查局在南海北部东沙、神狐、西沙和琼东南4个海域实施了9年的水合物专项调查,完成18个航次的综合调查与研究,相继发现多处天然气水合物的地震标志(拟海底反射层,即BSR)、地质标志和地球化学标志,于2007年5月成功钻获天然气水合物样品,成为继美国、日本、印度之后第4个采到水合物实物样品的国家。     

南海北部神狐海域含天然气水合物沉积层的速度特征

2007年在南海北部神狐海域对天然气水合物（以下简称水合物）的钻探结果表明,仅依靠似海底反射（BSR）和振幅空白不能揭示沉积层内水合物的赋存状态,不能准确地圈定水合物的分布面积和储层厚度。为准确判定水合物储层情况,对南海北部神狐海域声波测井及地震资料进行了精细分析,研究了含水合物沉积层的声波速度、地震速度的分布特征和变化规律。结果认为：①地震反射剖面上,由于水合物饱和度、厚度增大,引起含水合物沉积层的速度增大而产生上拉构造,其下方同时显示出因低速含气层引起的速度下拉构造,即“眼球状”的速度振幅异常结构;②含水合物层的层速度大小与沉积物孔隙度和水合物饱和度密切相关,水合物饱和度随声波速度升高而上下波动,总体趋势上随声波速度的升高而增高;③在含水合物带内部,高速层呈平行于海底的带状分布,底部速度最高,从底部往上速度逐渐降低;④利用上述特征,结合其他地质和地球物理资料,依据层速度可识别地层中水合物的存在,计算水合物的饱和度,确定含水合物层的厚度、分布范围,并可进一步计算水合物的资源量。     

珠江口盆地东部海域含天然气水合物沉积层的地球物理特征

为了弄清珠江口盆地东部海域为何存在渗漏型和扩散型两种天然气水合物(以下简称水合物)类型以及其间的地球物理特征有何区别,根据钻井资料和区域地质条件,对该区地震和测井资料进行了精细分析,总结了不同水合物沉积地层的地球物理特征和构造特征。结果表明:(1)含水合物层的测井曲线具有高电阻率、高声波速度、高中子孔隙度、低补偿密度和低自然伽马值的"三高两低"的异常特征;(2)含水合物层在地震反射剖面上具有似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与地层斜交及眼球状结构等特征;(3)当地震剖面上存在模糊、杂乱反射且BSR之下气烟囱发育、BSR之上有断裂通道时,通道内容易形成渗漏型水合物矿体,而BSR上面连续性较好的振幅空白带所反映的沉积地层则是扩散型水合物矿藏的主要储集层;(4)渗漏型水合物矿藏上、下两层水合物的物性特征存在着显著区别,下层水合物碳氢气体浓度较高,在断层通道内高度聚集形成块状水合物,上层水合物碳氢气体浓度下降,分布范围较广;(5)扩散型水合物由于气体容积扩散导致气体浓度下降,分布范围较大。     

南海北部陆坡天然气水合物存在的地球物理和地球化学特征

南海北部陆坡海域具有十分有利的水合物生成和赋存的构造、沉积等条件,从地球物理勘探和地球化学勘探2个方面对近期南海北部陆坡的水合物勘探工作和成果进行了综述.南海北部陆坡水合物存在的地球物理证据主要包括:地震剖面出现BSR、阻抗空白带、速度及振幅结构(VAMP)异常等;地球化学证据有:沉积物孔隙水氢氧同位素、孔隙水离子浓度、酸解烃、自生矿物及碳硫同位素等地球化学指标的异常.这些证据显示南海北部陆坡的西沙、东沙和台西南等海域具有较好的水合物勘探前景.     

天然气水合物勘探技术研究现状

简要介绍了天然气水合物及其研究现状、天然气水合物聚集的地质特征和地球化学异常识别技术。介绍了以似海底反射层、AVO技术和速度振幅结构为主的天然气水合物地震检测技术。阐述了电阻率测井、声波时差测井等常规测井方法和介电测井、随钻测井等4种特殊测井方法以及天然气水合物孔隙度、饱和度和泥质含量等天然气水合物的测井解释方法，同时指出了目前天然气水合物地震检测和测井中存在的问题及今后的研究方向。     

南海天然气水合物成矿条件与找矿前景

天然气水合物是一种新近发现的能源矿产,世界各国都非常重视对它的调查研究。南海是西太平洋天然气水合物成矿带的重要组成部分,具备良好的成矿条件和找矿前景,并已发现一系列地球物理和地球化学找矿标志,如模拟海底反射层标志、孔隙水氯离子浓度降低标志、卫星热红外增温异常、甲烷含量异常和热释光异常等,是我国最有希望的找矿远景区。     

东沙海区天然气水合物形成及分布的地质因素

分析了东沙海区似海底反射波(BSR)分布区的地质构造特征,以了解水合物的地质构造控制因素.似海底反射波通常被认为与水合物密切相关,主要出现在下陆坡沉积物碎屑流和浊流发育区,邻近在海陆过渡带,也是活动断裂构造密集发育和快速沉积作用(重力流沉积作用)地区.该区位于被动大陆边缘,发育巨厚的沉积物.这些沉积物能够供应大量的流体(天然气和水),在渗透性相对高的碎屑流和浊流沉积物中形成水合物.此外,沿洋陆壳过渡带,岩石圈热结构表现较高的热流值,容易形成似海底反射波.相反,在缺乏似海底反射波分布的广大上陆坡区,较薄沉积作用和构造剥蚀等因素不利于似海底反射波发育和天然气水合物的形成.     

我国台西南附近构造沉降与沉积作用对气水合物成藏的可能控制

南中国海东北部大陆斜坡带上的海相沉积有适当的沉积厚度，处于适宜形成气水合物的温压域内，有一定的甲烷生成潜力。从台西南盆地的地震反射记录中，可以观察到气水合物存在的证据——似海底反射(BSR)，暗示了气水合物的广泛分布。台西南盆地的构造沉积格架与甲烷的生成和大量气水合物沉积可能存在直接联系；各种快速堆积的沉积体系(如滑塌块体、等深流沉积、浊积扇及三角洲)前缘，是天然气水合物富集的有利沉积相带，其中等深流沉积和滑塌块体推测为最有利气水合物聚集的沉积体。     

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。     

天然气水合物裂隙输导系统地震表征

南海是世界4大海洋油气聚集中心之一,南海北部陆坡已发现多个油气田和天然气水合物（以下简称水合物）矿藏。依靠高精度的地震探测技术,近年南海水合物矿藏的勘探大有进展,但是地震检测技术的成功率有待提高。科学钻探证实,单纯依靠稳定带中识别BSR寻找水合物有多解性,而水合物成藏系统的研究,尤其是对运聚输导系统的研究目前还不够深入。裂隙是南海北部水合物成藏成矿的主要输导体系,为有效表征水合物的裂隙输导系统,该文结合油气藏运聚系统研究的成功经验,将常规油气勘探中已成功应用的裂隙识别技术,应用到琼东南海域似海底反射区,成功雕刻表征出了水合物裂隙输导体系,并基于结果讨论了其运移效能。裂隙地震表征可作为水合物输导体系的研究手段应用于其成藏系统的研究。      

南海“神狐型”BSR特征及影响因素

为了深入探讨神狐海域BSR特征及其影响因素,对天然气水合物钻探区高分辨率地震资料进行了精细解释。结果表明,神狐海域天然气水合物与BSR具有较好的对应关系,研究区BSR总体表现出多轴(或不光滑)和连续性较差的特征;BSR振幅强度主要与水合物稳定带之下的游离气有关。结合世界典型水合物发现区BSR特征分析认为,"神狐型"BSR的形成可能主要与不同成因水合物在纵向上的相互叠置有关。      

南海北部陆坡天然气水合物地震识别研究

天然气水合物的存在改变沉积地层的声学特征，使得多道地震勘探成为发现天然气水合物的主要手段。地震识别首先通过地震剖面上独特的地震反射特征初步判断，然后经过地震反演获得地层的速度场分布，从而确定天然气水合物的存在及分布。南海北部陆坡是天然气水合物形成并稳定存在的有利区域，其多道地震反射剖面上具有明显的天然气水合物存在标志，包括强振幅的似海底反射（BSR）、振幅空白带、BSR与地层斜交等典型地震反射特征。文章以南海北部陆坡区的多道高分辨率地震数据为基础，探讨了天然气水合物地震识别的地震成像和波阻抗反演这二个方面的关键技术；研究结果不但突出了含天然气水合物地层的地震反射特征，并得到与天然气水合物最相关的地层岩性参数--声波速度；地震反射特征与速度场异常分别为天然气水合物的识别提供了定性和定量的地球物理证据；根据声波速度场的分布，可以推断存在于研究区地层的天然气水合物主要分布在靠近BSR的上覆沉积地层中。     

GAS-HYDRATE SYSTEMS AND GAS VOLUMETRIC ASSESSMENT IN THE LOWER FANGLIAO BASIN,TAIWAN ACCRETIONARY WEDGE

The accretionary wedge in the incipient arc-continent collisional zone offshore southwestern Taiwan is rich in gas hydrates as inferred from reflection seismic data and the geochemical analyses of shallow sediments. In this study, 2D and 3D seismic data were used to investigate the role of structural factors including mud diapirism on the formation of gas hydrates and associated free gas in the Quaternary Lower Fangliao Basin, a semi-enclosed slope basin situated on the upper accretionary wedge. Albeit limited drilling information on lithostratigraphy and petroleum potential in the area together with seismic reflection data show that mud diapirs have influenced the formation of bottom-simulating reflectors (BSRs) and the distribution of gas hydrates and free gas. On reflection seismic profiles, five seismic facies were observed and are characterised by: stratified parallel reflections; contorted reflections; semi-parallel, high-amplitude reflections; oblique, continuous high-amplitude reflections; and generally transparent reflections. These seismic facies were respectively interpreted as hemipelagic sediments, mass transport deposits (MTDs), sandstone-rich turbidites, overbank deposits and mud diapirs. The gas hydrate stability zone (GHSZ) is characterized by (i) high amplitude reflections with an analogous phase to that of seafloor, possibly indicating potential porous sandstone-rich turbidite reservoirs; (ii) BSRs showing polarity reversal relative to seafloor, suggesting higher impedance gas hydrates overlying lower impedance intervals with free gas; (iii) blanking reflections in fault zones, interpreted as gas-bearing fluid conduits; (iv) strong reflections on the flanks of mud diapirs (e.g. flank drags) and above buried mud diapirs, demonstrating the presence of gas hydrates; (v) high amplitude reflections dragging on diapiric flanks with reversed phase to that of seafloor, indicating free gas -charged zones abutting mud diapirs; and (vi) the presence of focused advection and diffusion flow through mud diapirs and faults, which is interpreted to control the migration of thermogenic gas. Based on the distribution of seismic amplitude characteristics and reflection strength with respect to depth of the BSRs, hydrocarbon prospects can be divided into gas-hydrate compartments above BSRs, free gas compartments above BSRs, and free gas compartments below BSRs. From a combination of geobody extraction and Monte Carlo simulation, the prospects appear to hold about 2048 Bcf (billion cubic feet) of total gas volume over a study area of 60 km². These observations provide first-order estimates of methane resources in the Lower Fangliao Basin offshore southwestern Taiwan.     

BSR及其下伏游离气区的分布特征与控制因素

拟海底反射层（Bottom Simulating Reflector,简称BSR）是水合物底界的地震反射标志,其上部的振幅空白带是含水合物地层的反射特征,下部的高振幅异常区代表了下伏的游离气区（Free Gas Zones,简称FGZs）。利用高分辨率三维地震资料,精细描述了毛里塔尼亚滨海地区的BSR和FGZs的地震反射特征及其与周边沉积构造单元的关系。BSR在底辟构造上部出现上拱现象,在靠近峡谷两壁时BSR位置快速变深。据分析,在底辟构造带,沿断裂体系向上运移的热流体改变了此处的水合物稳定条件,导致水合物稳定底界向上变浅。而峡谷对周边沉积物的冷却作用使当地的水合物稳定条件发生与底辟构造带处相反的变化,导致水合物稳定底界向下发生移动,在地震上表现为BSR深度的增加。另外,研究发现BSR和FGZs在流体运移通道较发育的地区,如断层、气烟囱和底辟构造带地区更加发育,证明流体运移体系在该地区对水合物和FGZs的形成具有十分重要的作用,提供了水合物体系的气源供给。