南海北部陆坡天然气水合物研究进展

综合调查已揭示了一系列显示南海北部陆坡存在天然气水合物的地质、地球物理和地球化学指标。结果表明两类天然气水合物系统即低通量扩散型水合物和高通量渗漏型水合物共存于南海北部陆坡,特别是东沙海域和神狐海域。天然气水合物钻探航次获得的资料为进一步理解神狐海域和东沙海域的天然气水合物系统提供了基础。钻探结果证明强似海底反射往往与低饱和度的含天然气水合物沉积物薄层联系在一起;高饱和度的天然气水合物一般不需要与地震剖面上识别的似海底反射对应,而与气体渗漏和断裂构造等特征相关。地球化学资料显示神狐海域和东沙海域的天然气水合物气源主要为微生物成因气。神狐海域钻探证实的天然气水合物分布区具有160亿立方米的甲烷地质储量,在目前天然气水合物开采技术和工艺条件下,开采具有较大困难,有待于开发更为先进的技术。随钻测井资料显示东沙海域浅部存在中等-高饱和度水合物,而深部水合物稳定带底界上方存在低饱和度天然气水合物。南海北部陆坡天然气水合物有待于深入探究其赋存状态、饱和度、储层特性和资源前景。     

运聚体系—天然气水合物不均匀性分布的关键控制因素初探

海域天然气水合物的聚集和分布呈现出明显的不均匀性。本文运用“天然气水合物油气系统”的理论和方法,从墨西哥湾、布莱克海台、水合物脊、南海海槽等国际典型水合物赋存区的稳定条件、气体组分和来源、流体运移、沉积条件四个方面解剖各区水合物的成藏控制因素。通过分析和对比认识到水合物赋存区的范围相对较小,海底温度和压力可视为均一条件,热成因气和生物成因气均可作为水合物的气体来源,同一个区域内的气体组分相对稳定,但有利沉积体和为含气流体运移提供通道的运移条件,也即“天然气水合物运聚体系”是控制水合物分布的关键因素。南海北部陆坡神狐海域水合物储集于颗粒相对较粗、孔隙空间相对较大沉积体中,而下部的气烟囱和断层构成了神狐海域的含气流体运移通道,这种有利的运聚体系有机结合可能是天然气水合物富集的关键因素。因此,针对水合物储集体的精细沉积学解释和流体运移通道的解剖,可能是南海北部陆坡天然气水合物勘探中需要引起重视的一个方向。     

马更些三角洲冻土区天然气水合物成藏的地质控制因素

本文系统归纳了马更些三角洲冻土区天然气水合物赋存的稳定条件、分布特征和水合物成藏特征,指出构造条件、沉积条件和水动力场在天然气水合物富集过程中起到的重要作用。马更些冻土区天然气水合物主要气体来源为热成因气,空间非均质分布特征明显,且与传统油气资源共生成藏。在冻土带底部温度和压力视为均一条件下,可为深部气源提供运移通道的区域主断层等构造条件是天然气水合物聚集成藏的控制因素。储层非均质性影响天然气水合物的空间分布,粗粒沉积是高饱和度水合物富集的有利场所;同时,冻土层在水合物成藏中起到“封盖作用”,良好的“储盖组合”有利于水合物富集成藏。此外,深部超压流体系统和浅层重力流系统两大水动力场也是影响该地区天然气运移和水合物赋存与分布的重要地质因素。     

布莱克海台天然气水合物油气系统

系统论成为水合物成藏研究的趋势,水合物的勘探活动证明,海域水合物的形成不仅受到温度、压力、水深等条件的影响,其产出状态和分布规律还受到气体组分、气体来源、沉积条件、流体运移条件等的控制。以布莱克海台作为主要研究区域,运用天然气水合物油气系统的方法,通过对这一区域水合物稳定条件、气体组分和来源、有利沉积体特征和含气流体运移等方面进行分析,总结了其水合物油气系统的特征。研究结果表明,布莱克海台区域温度和压力等条件非常适合水合物的形成,丰富的生物成因气体是水合物形成的主要气体来源,强烈的等深流沉积和区域背斜构造对水合物的形成相当有利,为水合物的赋存提供了潜在的储集类型和聚集空间等有利的沉积体系,盐底辟、断层等为含气流体的运移提供了有利的通道。利用水合物油气系统,有利于指导我国南海水合物勘探研究工作,以便最终解决南海水合物在哪里富集,以及规模成藏等关键问题。     

海底天然气水合物地层钻井潜在风险及控制措施

天然气水合物是一种清洁高效能源,其广泛分布于大陆永久冻土带和海洋环境中,其中海洋环境又以海洋大陆斜坡和深海盆地为主。对海底天然气水合物地层进行钻井是研究海底天然气水合物及获得海底地层油气资源最直接的手段之一,但海底天然气水合物地层地质环境复杂,钻井面临诸多风险。本文通过综合分析海底天然气水合物地层的储层特性,探讨了海底地层中天然气水合物分解与再形成对钻井工程的影响、可能诱发的地质灾害及环境效应,并提出了相应的应对措施,以期为我国海底天然气水合物地层钻井提供参考。     

南海可燃冰研究列入973计划

重大科技专项——“南海天然气水合物富集规律与开采基础研究”项目,通过国家重大基础研究发展计划（973计划）组织的审查,于2009年1月正式启动。广州海洋地质调查局通过连续9a的调查研究已发现了天然气水合物赋存的地质、地球物理、地球化学和生物证据,并于2007年5-6月经钻探在南海北部神狐海域获取了天然气水合物的岩芯样品。     

冰成天然气水合物机理分析

将冰粉与石英砂均匀混合，在一定条件下形成天然气水合物。实验研究表明冰成天然气水合物没有诱导区，开始就进入水合物的成长区。从气-固反应动力学出发，研究了冰成水合物形成机理：冰成天然气水合物过程是冰晶分子对气体分子的吸附、催化和络合相互作用的过程。     

天然气水合物开发的水平井控水控砂完井研究进展

2020年第二次南海水合物试采证明水平井是实现产业化的重要途径,计划在2030年南海天然气水合物商业开发中补齐粤港澳大湾区天然气供给的短板。但我国海洋水合物甜点多赋存在高含水、边底水丰富的非成岩泥质粉砂储层,水平井开发过程中储层水（排液）易携泥砂（出砂）脊进突入井筒导致产量降低,水平井控水控砂完井是产业化的瓶颈问题之一。针对第二次水平井开发水合物出现的新问题,分析了海洋天然气水合物储层开发过程中的水平井非均衡排液出砂情况,总结了国内外水平井控水控砂实验、模拟和现场的进展,提出了水平井开采水合物控水控砂的难点及我国面临的挑战。分析结果表明,天然气水合物储层开发的水平井控水控砂与常规油气开发存在共性问题,也有其自身分解特点及其赋存的非成岩储层有关的特性问题。针对我国海域天然气水合物储层间各向异性明显、潜在的“四气合采”和“碳封存”,对水合物水平井控水控砂抽取和注入提出了具体的研究思路及建议,以期推动海洋天然气水合物产业化开发进程。     

天然气水合物成藏体系研究进展

基于近年来国内外冻土区和海域天然气水合物勘探成果,从稳定条件、气源、气体运移、有利储层这几个方面概述了水合物成藏体系的新进展。研究结果表明,地温梯度、海底表层温度、气体组分、孔隙水盐度等多种因素影响并控制了水合物的相平衡条件。全球已发现的水合物气体来源以生物成因气、生物成因−热成因混合气为主,热成因气体对水合物成藏的贡献得到了越来越多的重视。烃类气体以扩散、溶解于水和独立气泡的形式在沉积物中发生迁移,断层、底辟、气烟囱构造等为含气流体运移提供了有效的通道。归纳出六种水合物的产出特征和四种水合物的储层类型。通过对水合物成藏模式的总结对比,认为以地质构造环境差异而进行的成藏模式分类具有更好的代表性。     

资料链接

中国在南海北部成功钻获天然气水合物国土资源部6月5日举行新闻发布会说,中国海域天然气水合物资源调查获得重大突破,成功钻获天然气水合物。今年5月1日凌晨,国土资源部中国地质调查局在中国南海北部成功钻获天然气水合物实物样品。此次采样的成功,验证了中国有关基础地质工作的可靠性,证实了中国南海北部蕴藏有丰富的天然气水合物资源,也标志着中国天然气水合物调查研究水平一举步入世界先进行列。     

海洋天然气水合物开采的固相控制策略*

天然气水合物是一种潜在的洁净能源资源,我国南海有丰富的储量,被认为是后石油时代的重要战略资源之一,然而目前大部分的海洋天然气水合物开采都受到出砂影响。针对深水天然气水合物开采过程中易出砂的现象,通过前期的出砂实验、理论和数值模拟,提出了海洋天然气水合物开采过程中固相（砂和水合物）控制方案。总结了天然气水合物开采过程中出砂特性和防砂案例,提出大颗粒水合物对泥质粉砂具有挡砂作用,进而影响防砂设计精度。据此,根据开发角度的天然气水合物藏6类细分,提出了考虑水合物颗粒本身及其分解作用的固相控制方法。结合南海天然气水合物储层公开资料,设计出相应的固相控制精度,以期最终形成出砂/防砂/井筒携砂/水合物二次生成预防为一体的固相控制体系,为南海天然气水合物安全高效地商业开发提供参考。     

墨西哥湾天然气水合物油气系统

从20世纪80年代开始,墨西哥湾的水合物研究经历了水合物发现阶段、浅表层水合物研究阶段和水合物资源勘探阶段等3个阶段,特别是2005年“联合工业计划”的实施,为这一区域的水合物研究提供了大量的地质、地球物理和地球化学等资料,使其成为目前海域水合物研究的前沿区域。本次研究采用水合物油气系统的思路和工作方法,通过资料的调研、总结和对比,详细描述并刻画了水合物稳定条件、气体组分和来源、有利沉积体类型和特征、含气流体运移通道等4个要素。研究结果表明,墨西哥湾陆坡区域温度和压力等条件非常适于水合物的形成,热成因气和生物成因气都可以作为水合物的气体来源,有利的深水沉积体（如水道、天然堤、块体流沉积体等）提供了潜在的储集类型和聚集空间,盐底辟、断层、倾斜的地层及网状裂隙等为含气流体的运移提供了有利的通道。作为一种全面和系统的研究思路和工作方法,水合物油气系统既考虑了水合物形成时的物理化学条件,又注重实际的地质背景,可以作为海域水合物成藏潜力的快速评价方法。然而,要对重点区域进行水合物矿体描述、不均匀性分布控制因素等方面的分析,开展精细的沉积学解剖和流体运移的分析,是研究的重点。因此,将“水合物识别标志”、“有利沉积体展布”和“流体运移通道”三者有机地结合在一起,是今后海域水合物资源勘探、矿体精细描述和科学评价的发展方向。     

南海北部陆坡天然气水合物成藏特征研究进展分析

南海北部陆坡区域构造地质控制着气源、流体疏导体系、富集空间及储层物性特征,因此,东沙海域、神狐海域、西沙海槽和琼东南盆地的水合物成藏条件及控制因素具有明显差异性。东沙海域深部气体可沿断层、裂缝、不整合面、砂岩疏导层和气烟囱等通道向上运移,并形成天然气水合物,具有渗漏型水合物产出特征;神狐海域水合物成藏与规模巨大的泥底辟活动相关,并与布莱克海台天然气水合物产出特征具有相似性;琼东南盆地中央坳陷带内为天然气水合物发育的重点区,底辟、泥火山或麻坑构造与天然气水合物发育密切相关。     

韩国天然气水合物研究开发思路及对我国的启示

天然气水合物已是国际能源界公认的21世纪接替石油天然气的新能源。美国、加拿大、日本等发达国家都非常注重天然气水合物的开发研究,而韩国、中国、印度的研究工作起步相对较晚。但韩国在2005年就成立了国家天然气水合物研究机构,制定了国家天然气水合物10年研究计划,该计划的总体目标是到2015年为止．发展天然气水合物开采知识,并开发出在Ulleung盆地商业开采水合物技术。我国对天然气水合物也做了大量的研究工作,但到目前为止还没有一个确切的水合物开发路线图。与韩国相比,我国在水合物研究方面存在研究工作相对薄弱、技术装备有待提高、具体规划不够、研究力量分散等差距,最大的差距在于没有围家性的天然气水合物研究机构。借鉴韩国的研究开发思路,建议我国应尽快成立国家天然气水合物研究机构,并制定国家天然气水合物研究计划。     

南海北部天然气水合物沉积环境中自生矿物特征

南海北部陆坡发育的自生岩石矿物主要有碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等,主要分布在天然气水合物最有潜力的区域,如西沙海槽、神狐海域、东沙西南和东北海域,以东沙东北部海域为自生矿物发育最密集区域。自生碳酸盐岩主要呈结核状、结壳状、烟囱状、块状等产出,神狐海域和东沙西南海域以白云石为主,西沙海槽以文石为主,东沙东北部主要以高镁方解石为主,具有较轻的碳同位素值和较重的氧同位素值;自生黄铁矿主要呈长条状,由草莓状黄铁矿组成,具有较大的硫同位素值,分布较为广泛;自生石膏主要呈球状或者块状,透明自形晶结构,分布在神狐及东沙海域部分站位。南海北部自生矿物的这些特点可为我国水合物勘探提供自生矿物方面的证据。     

自然界天然气水合物勘探开发概述

我国南海北部神狐区域海洋天然气水合物首次试采成功表明这种新型能源的巨大资源潜力,天然气水合物也越来越受到全社会关注,国家已将水合物开发列入中长期发展规划之中。本文首先介绍了当前自然界中水合物在全球的分布范围及资源量评估情况,接着分析了全球水合物勘探开发进展状态,然后从地震波反演、钻探取芯/测井以及室内实验室测试三个方面概述了野外水合物储层的勘探手段和赋存产状情况,最后根据不同水合物藏分类,阐述了相应的开采评估和技术方案,以及仍然面临的工艺难点和不确定性。借鉴水合物试验开采的经验,提出了我国水合物海陆并举、加快节奏的建议,可为水合物相关人员提供一定的参考。