第85卷 第9期
2011年9月
地 质 学 报 ACT A GEOLOGICA SINICA
V ol.85 N o.9Sept . 2011
注:本文为国土资源大调查项目(编号GZH L20110317)资助的成果。收稿日期:2010-10-10;改回日期:2011-06-27;责任编辑:郝梓国。
作者简介:赵省民,男,1964年生。1997年获得中国地质大学(北京)能源系理学博士学位。主要从事石油地质、天然气水合物等领域的研究。Email:x xmmzh @https://www.doczj.com/doc/915233603.html, 。
DOI:CNKI:11-1951/P.20110907.1209.013 网络出版时间:2011-9-712:09
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漠河多年冻土区天然气水合物的形成条件
及成藏潜力研究
赵省民,邓坚,李锦平,陆程,宋健中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037
内容提要:作为我国多年冻土发育的主要地区之一,漠河地区具有天然气水合物形成的良好条件,发育了天然气水合物的成藏系统。漠河地区发育有多年冻土,一般厚20~80m,地表温度-0.5 ~-3.0 ,地温梯度1.6 /100m,具有与已发现天然气水合物的美国阿拉斯加北坡P rudhoe 湾、西伯利亚M essoy akha 和我国祁连山木里地区类似的地温条件;漠河盆地中侏罗统厚达千余米的暗色泥岩,204.66 1012m 3的烃类气体生成量,乃天然气水合物形成的重要母质和气体来源;盆内隆起、凸起及其边界断裂和地层裂缝,分别构成了水合物形成聚集的良好圈闭和烃类运移系统,其中的砂岩、粉砂岩为良好储层,上部的巨厚泥岩为封盖层。进一步看,漠河盆地发育的大量方解石脉、后生黄铁矿及钻探烃类异常等天然气水合物赋存标志。所有这些,无不显示该区域天然气水合物形成的良好条件及巨大成藏潜力。
关键词:天然气水合物;多年冻土区;赋存标志;石油地质;漠河
天然气水合物(gas hydrates)主要是由水分子和气体分子在低温高压条件下形成的、具笼状结构的、貌似冰状的结晶化合物,系一种特殊形式(固态)或特殊类型(非常规)的天然气(潘忠祥等,1986;戴金星等,1989;张厚福等,1989)。因其中的气体主要是甲烷,故又称甲烷水合物(m ethane hy drates)。在自然界,特殊的形成条件,决定了此类化合物主要分布于近大陆边缘的海底和多年冻土区(Slo an,1998;M ajorow icz et al.,2000;M akogo n et al.,2007;Makog on,2010)。近年来,因在能源、灾害环境和气候变化等方面的潜在影响(Kvenvolden,1988a,1988b;Co llett,2002;M acdo nal d,1990;Nisbet,1990;Paull et al.,1991;M aslin et al.,1998;Bour iak et al.,2000;Milkov et al.,2000;Kennedy et al.,2001;Collett,et al.,2009),这种化合物已成为包括地学在内的当代科学研究的热点。
多年冻土区是天然气水合物的主要形成及分布环境之一,虽然海底的水合物分布更广,资源规模更大(M ako gon,2010)。尽管北极地区天然气水合物的有关勘探成果显示,多年冻土区的这类化合物可
能主要分布于地下130~2000m 的沉积地层中
(Co llett 2002;Makog on,2010),但西伯利亚西部Yamal 半岛的勘探表明,由于多年冻土本身的自保护效应,地下60~80m 的冻土层内仍可有残留天然气水合物分布(Chuvilin et al.,1998;Yakushev,2000)。西伯利亚北极陆架Laptev 海S -2井在68.2m 井段钻遇天然气水合物(Safronov,et al.,2010)的事实则进一步说明,多年冻土区的天然气水合物可能具有更浅的分布深度。
东北漠河地区地处我国大兴安岭北端。区域上,森林广布,水系纵横,年气温低。不仅是我国最为寒冷的地区,也是我国多年冻土的主要分布区之一。与已经发现天然气水合物并进行开采或试开采的西伯利亚的M essoyakha 、阿拉斯加北部的Prudhoe 湾和加拿大北部的Beaufort -Mackenzie 盆地同属高纬度冻土,理应具有天然气水合物形成的良好条件。近几年,我们以天然气水合物为目标,在充分开展成藏地质背景调查的基础上,通过地球物理、地球化学勘查,借助水合物形成的温压条件、地下水盐度、气体组成和异常标志分析,初步展示出该
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区域天然气水合物成藏的良好前景。而且最为重要的是,与该区域一系列成藏条件类似的西伯利亚北极陆架Laptev Sea 和我国祁连山多年冻土区天然气水合物的相继发现(Safronov,et al.,2010;祝有海等,2010),更显示了该区域天然气水合物的形成潜力。该区域已成为我国多年冻土区天然气水合物形成最具潜力的地区之一。
虽然我国已先后在南海和青藏高原北缘的祁连山多年冻土区发现了天然气水合物,但关于我国高纬度多年冻土区 东北漠河地区天然气水合物的形成、分布及研究的相关报道迄今尚未见到。基于此,本文将从对天然气水合物形成至关重要的区域构造及地层充填等区域地质背景分析入手,以3年来区内大多数露头(大约11条)和4口钻井岩心剖面的油气地质调查研究为基础,结合区域多年冻土厚度、温压条件、11个岩心吸附烃和42个泉水水溶烃的系统分析,运用上世纪90年代兴起于国际石油地质界(即含油气系统,petroleum sy stem ),新近又
被国外有关学者引入天然气水合物勘查研究领域,
但在国内天然气水合物勘查研究领域尚未引起关注的天然气水合物系统(gas hydr ate petroleum system)(Bosw ell et al.,2010;Co llette,2008,2009,2011)的理论和方法,探讨漠河多年冻土区天然气水合物的形成、分布及成藏潜力。
1 区域地质背景及对水合物形成的制
约
漠河地区主要发育的漠河盆地位居我国大兴安岭北部,横跨黑龙江省和内蒙古自治区,地处北纬52 20 以北。北至黑龙江,南抵漠河、塔河一线,南缘多有元古代花岗岩出露(图1)。面积约21000km 2。是我国纬度最高、勘探程度最低,且具多年冻土发育的沉积盆地。大地构造上,漠河盆地位居鄂霍茨克褶皱带内额尔古纳微板块之上(张顺等,2003),地处西伯利亚板块与中国拼贴板块碰撞缝合部位(张顺等,2003;吴根耀等,2006);古地理上,
属
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蒙古-鄂霍茨克洋的一部分(张顺等,2003;吴根耀等,2006)。蒙古-鄂霍茨克洋壳俯冲,西伯利亚板块与中国拼贴板块的相互作用,以及后来的太平洋板块俯冲,共同控制了该盆地的地层充填、沉积类型及构造演化。而后三者则共同制约着天然气水合物的形成与赋存,其中:地层充填既是水合物形成所需烃类气体的母质来源,也是水合物储集的地质体;岩性及沉积相类型,不仅决定了水合物生成和聚集所依赖的烃源岩(或气源岩)和储集岩,而且影响着水合物形成所必需的盖层的岩性、分布及规模,沉积相类型还影响着烃源岩生烃的类型及强度;构造演化不仅制约了地层的沉积类型,而且控制了水合物形成所必需的烃类流体运移通道的发育样式、规模及活动程度,还制约着水合物聚集所必需的圈闭的样式和位态。
从盆地本身来看,漠河盆地为一中生代陆相盆地。泥盆系为其基底,之上主要充填了一套中上侏罗统的河湖相碎屑岩和火山岩沉积,上为少量下白垩统和新生界覆盖。地层厚达6000m以上(表1),中侏罗统是其主体,主要是一套河湖相的陆源碎屑建造,自下而上依次为绣峰组、二十二站组、漠河组和开库康组。其中,二十二站组和漠河组分布广、厚度大,为区内最重要的生烃和储集层系;绣峰组分布虽广,但主要是储集层系;开库康组仅分布于东北部局部。而上侏罗统主要是一套火山岩、火山碎屑岩夹河湖相碎屑岩的混合沉积建造,分布局限。
盆地充填中晚期,西伯利亚板块、中国拼贴板块和太平洋板块的相互作用,不仅导致了区内大量北东-北北东向逆掩断裂及其伴生断裂的发育,而且造成了区内拗隆相间、凹凸交替的构造格局,还引起了区内的大规模火山喷发(张顺等,2003)。其中,断裂是水合物形成所需烃类持续补给的通道,隆起或凸起则是水合物聚集的场所。
2 天然气水合物系统
2.1 多年冻土的厚度及地温
漠河地区地处连续多年冻土区(周幼吾等, 2000;金会军等,2009),多年冻土厚度具有向西北增大的规律(金会军等,2009)。据此前公开发表的数据,有人认为该区域多年冻土厚50~100m(周幼吾等,2000),有人认为该区域多年冻土厚0~60m(金会军等,2009)。但据我们2003~2005年在漠河盆地西北部开展的电法勘查,这一地区的多年冻土厚约20~80m,最厚可达140余m。这不仅与已发现天然气水合物的我国祁连山地区(祝有海等,2010)极为接近,而且也与推测有天然气水合物分布的西伯利亚Yamal半岛的多年冻土厚度相当(Chuvilin, 1998;Yakushev,2000)。所以,该区域的多年冻土厚度,应能满足天然气水合物形成的基本要求。
地温是影响天然气水合物形成及分布的最重要因素,其表征参数主要有地表温度、大地热流和地温梯度等。据前人公开发表的数据(旺集旸等,1998a、b),我国东北多年冻土区的地表温度介于0.5~ -2.5 之间,大地热流介于30~71.2mW/m2,地温梯度1.0~ 4.54 /100m。其中,地表温度以漠河一带最低,为-1.0~- 2.5 ;大地热流和地温梯度以内蒙古和黑龙江北部(N49 26 以北)最低,分别约40m W/m2和1.2 /100m。但据我们获得的资料计算,漠河盆地的地表温度约-0.5~-3.0 ,地温梯度约1.6 /100m。与已发现天然气水合物的西伯利亚M esso yakha(-8~-12 (Ro manov sky et al.,2007),1.0~3.0 /100m(M ako gon,2010)、阿拉斯加北坡Prudhoe湾(-4.6~-12.2 (Kamath et al.,1987),1.5~ 5.2 /100m(Collett et al., 2011)、加拿大M ackenzie地区(2.5~4.0 /100m (Judge,1992)以及我国祁连山地区(-1.5~-2.
4 ,2.2 /100m,祝有海等,2010)的地温梯度基本接近。由此可见,漠河多年冻土区已具备天然气水合物形成的温度条件。
2.2 水合物形成的温压条件
温度和压力是水合物系统相平衡的决定因素,是天然气水合物形成所必需的(尽管不是全部) (Slo an et al.,2008)。对于地下水合物的形成、产出而言,制约因素主要为温度和孔隙压力。具体确定潜在的天然气水合物稳定带时,则主要运用的是地表温度、地温梯度和地层压力。
据前人资料,漠河地区的年平均地表温度约-2.4 。地温梯度,利用该区域的钻井测温数据计算得出,约1.6 /100m。地层压力则是多年冻土区静岩压力和之下地层静水压力之和,分别根据二者厚度、密度计算求得。多年冻土区厚度,按上述分别取20m和80m;岩层密度,据笔者测试及前人成果,大体约2600kg/m3;水的密度则利用纯水密度(即1000kg/m3)。
除了温度和压力外,影响水合物形成及稳定的因素还包括:盐度和气体组分。由于该区域地下水盐度很低(见下文),此处暂忽略盐度的影响;气体则利用准确可靠的钻井岩心的吸附烃类气体,以保证确定的
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本区天然气水合物温压条件的可靠性和准确性。
据上述,我们利用Sloan(1998)编制的基于PC -DOS 系统的CSMH YD 程序,对漠河地区天然气水合物形成的温压条件进行了计算(图2)。计算表明,除了气体组成外,多年冻土区厚度对天然气水合物形成及稳定性有决定性影响。图2显示,在多年冻土厚度20m 时,地温梯度线与纯甲烷水合物的相平衡线基本相切,不能形成水合物;而与该区钻井岩心吸附烃类水合物的相平衡线相交,形成水合物稳定带,可有水合物生成。多年冻土厚度80m 时,地温梯度线与纯甲烷和本区钻井岩心吸附烃类的水合物相平衡线均相交,也形成了水合物稳定带,预示两种烃类气体皆可形成天然气水合物。
同时,考虑到重烃的组成及丰度对天然气水合物的积极影响,笔者认为,就漠河地区的温压条件和水体盐度而言,无论何种组成的烃类气体,在多年冻土厚度大于20m 的区域,皆有天然气水合物形成的可能。至于能否成藏,成藏规模有多大,则另当别论。2.3 烃类气体来源及数量2.3.1 烃类气体生成母质
据目前所知,天然气水合物中的烃类气体,主要有两种来源,即:生物成因和热解成因。无论哪种成因,其生气母质均来自地层或沉积物中的有机质。从石油地质角度看,地层或沉积物中的有机质主要来自于泥岩、碳酸盐岩和煤(或其沉积物),它们是烃类气体生成的主要岩石(气源岩)类型。因此,对天然气水合物的形成而言,地层或沉积物中气源岩的类型、成因及数量,就显得非常重要。
如前所述,漠河盆地充填了6000余米的主要由陆源碎屑组成的沉积岩。据迄今研究,这是一套滨浅湖相、辫状三角洲相和辫状河相的砂泥互层沉积。区域地质调查及钻井岩心分析表明,其中的泥岩为区内气源岩的主要岩石类型(>85%),主要包括深灰色~黑灰色的泥岩、含粉砂泥岩和粉砂质泥岩等。按照区内144件样品的测试分析,本文将区内总有机碳(TOC)大于0.75%(陈建平等,1997),颜色深于深灰色的泥质类岩石(包括炭质泥岩和煤)作为气源岩。据此`,依照所有实测剖面的烃源岩比例,结合前述中侏罗统厚度,推算其中的气源岩累计厚度达1000m 以上(表2)。其中,绣峰组气源岩142~477m ,二十二站组120~660m,漠河组797~1631m,开库康组几乎没有气源岩。由此可见,该区域的气源岩十分丰富,是区内烃类气体生成母
质 有机质的重要物质来源。
图2 漠河盆地天然气水合物温压条件计算Fig.2 T emperature -pressure condition fr om
g as hy dr ate in M ohe basin
1 底深20m 的多年冻土底界;
2 底深80m 的多年冻土底界;
3 多年冻土内地温梯度(底界20m);
4 多年冻土内地温梯度(底界80m);
5 永冻层下的地温梯度;
6 纯甲烷水合物相平衡边界;
7 岩心吸附烃类水合物相平衡边界
1 permafrost bottom boundary of 20m in depth;
2 perm afrost b ottom boundary of 80m in depth;
3 th ermal gradient of perm afrost (20m in bottom depth );
4 th ermal gradient of permafrost (80m in b ottom depth);
5 th ermal gradient below permafrost(20m in bottom d epth );6
phase b alance boundary of pure m ethane;7 ph as e
b alance boundary of abs orb ed hydrocarbon gas from drilled cores
表2 漠河盆地烃(气)源岩的发育程度Table 2 The occurrences of source rocks
in Mohe basin
地层组实测地层厚度(m)实测烃(气)源岩厚度(m)烃源岩/地层比充填地层厚度(m )推测烃(气)源岩厚度(m)开库康组254.60.60.0020~2734
1~5
漠河组2284.27946.890.411945~3979797~1631二十二站组3079.16
466.060.15799~4400120~660绣峰组
977.3
163.8
0.17836~2806142~477累计
6595.331577.35
0.24(平均)
3580~139191060~2773
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2.3.2 烃类气体的生成及数量
气源岩固然重要,但其中生烃的有机质的丰度更为关键。区内125件泥岩样品的分析显示,总有机碳(TOC)含量>0.75%的样品,占整个地层的80%以上,其中,绣峰组>64%,二十二站组>73%,漠河组>89%;20件氯仿沥青 A 测试表明,含量> 0.015%的样品,约占整个地层的50%,其中,绣峰组很少>0.015%,二十二站组占近55%,漠河组> 65%;62件泥岩样品的热解分析显示,生烃潜量(S1 +S2)>0.5mg/的样品,占整个地层的70%以上,其中,绣峰组仅30%,二十二站组>80%,漠河组近70%。考虑到这些样品多采自地表,风化作用可能使其中有机质大量损失,总有机碳、氯仿沥青 A 和生烃潜量可能分别仅相当于地下泥岩的56%、17%和70% 。据此推测,本区泥岩的有机质丰度可能远优于此处的测试结果。由此可见,从有机质丰度看,研究区的生烃物质非常丰富。
对区内46件泥岩的干酪根镜检和57件泥岩有机质成熟度(Ro)分析得知,该区域的有机质类型主要为 型(>70%), 型少量(约25%);Ro多分布于0.90%~ 1.35%之间(近60%),其次为0.65% ~0.90%(占16%),1.35%~2.00%(占16%)。按照现代石油地质理论,这些有机质为热成因气态烃类生成的主要母质。现代油气地球化学研究也表明,其中部分有机质( 型湖相有机质),也是生物成因烃类气体主要来源(刘文汇等,2009)。而且国内外新近研究成果也表明,多年冻土区(Ward et al., 2004)和非多年冻土区岩石中的有机质形成生物气的例子(Rice,1993;Sco tt et al.,1994;Smith et al., 1996;M anzur et al.,2011;罗毅等,2003;朱扬明, 2006)也很多。
关于漠河盆地中侏罗统的烃类气体生成量,笔者尝试按照热解气和生物气两种模型分别进行了计算。其中,前者利用Schmoker(1994)的计算模型(M ag oon,1994),后者利用国内学者王川等(1996)的模型(王川等,1996)。据此分别得出,漠河盆地热解气生成量约52.9 1012m3,生物气生成量约151.76 1012m3,共计204.66 1012m3。由此可见,两种成因的烃类气体量均十分可观,均可作为漠河地区水合物形成的潜在气源。而且尤为重要的是,数量巨大的生物气,其形成时间或许与本区多年冻土的发育时间(晚更新世(周幼吾等,2000)匹配得更好,更利于该区域天然气水合物的形成及成藏。2.3.3 烃类气体组成及成因
为了查明漠河盆地烃类气体的成因,笔者重点对采自钻井岩心的11件吸附烃类气体进行了分析。结果表明,其中的甲烷占绝对优势,含量11.5 10-6~135 10-6,约占87%~94%;乙烷0.27 10-6~4.85 10-6,正己烷1.38 10-6~ 2.62 10-6,各占2%~3%。另有少量丙烷和丁烷。与已发现天然气水合物的多年冻土区相比,其中的甲烷含量十分接近阿拉斯加北坡(甲烷91.19%~ 99.53%)(M ajorow icz et al.,2000),低于西伯利亚的M esssoy akha(甲烷98.6%,乙烷0.1%,丙烷0.1%)(Makog on,2010),但高于已钻获水合物的我国祁连山地区(甲烷54%~76%,乙烷8%~15%和丙烷4%~21%)(祝有海等,2010)。同时,对漠河地区42个泉水样品的溶解气的分析也表明,甲烷一般介于8 10-6~180 10-6,个别达14423.3 10-6,约占96%~98%;乙烷一般0.3 10-6~3.4 10-6,约占2%~4%。高于疑似有天然气水合物分布的加拿大地盾的多年冻土区(甲烷64%~ 87%)(Scotler et al.,2010)。由此可见,就气体组成而言,漠河盆地的烃类气体,完全能够满足天然气水合物形成的基本要求。
从上述气体组成看,该地区的乙烷等重烃含量较高(>2%),显现出非生物成因烃类的特征(刘文汇等,2009)。然而,为进一步探讨这些烃类气体的成因,笔者还分别对该区域10件岩心吸附气和11件泉水溶解气的 13C-CH4进行了测试。结果表明,前者除3件样品的 13C-CH4<-55 外,其余皆介于-47.7 ~-22.7 之间,显示热解气和生物气并存,并混有少量煤成气的特征;后者的 13C-CH4多介于-78.9 ~-64 ,具生物成因气的特征。同时,对二者气体组成和 13C-CH4的综合考察表明,岩心吸附气主要为热成因,泉水溶解气主要为混合成因(图3)。可见,热成气、生物气对本区烃类气体皆有贡献,前文将热成因气、生物成因气全部纳入本区天然气水合物生成的潜在气源是可行的。
2.4 圈闭条件
圈闭乃石油地质学的概念,是石油和天然气成藏的必要条件。它在天然气水合物成藏中的作用,目前尚未到得到国内水合物勘探研究者的关注,但在国外水合物勘探研究中已受到高度重视(M akog on,2010;Collett,2008a,2011;Scotler et al.,2010;Bunz et al.,2003;Winters et al.,2011; Bosw ell et al.,2010)。这是因为,无论是已钻获天
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年
图3 漠河盆地烃类气体成因图解
Fig.3 O rig in diagr am on of hydro carbon gas
fro m M ohe basin
1 泉水溶解气;
2 岩心吸附气
1 dis solved hydrocarbon gas in s pring w ater;
2 absorbed hydrocarbon gas from d rilled cor es
然气水合物样品的阿拉斯加北坡的Prudhoe 湾,
还
图4 漠河盆地砂岩中的裂隙
Fig.4 Fr act ur es in sandsto nes in M ohe basin
是已进行试开采的加拿大北部的Beaufort -M ackenzie 地区,天然气水合物要么主要聚集在大型背斜的脊部或隆起部位,要么在储层中的饱和度向隆起方向增加(Co llett et al.,1999;M ajorow icz et al.,2000;Safronov et al.,2010)。
漠河盆地的圈闭条件,尽管因勘探程度很低而不太明确,但初步勘查表明,其北部为滨黑龙江隆起,南部为古莲河隆起,二者之间为中央坳陷,呈现 两隆夹一坳 的构造格局。在此构造背景下,各构造单元内部又呈凹凸相间的次级构造样式。这样的构造格局,极利于地势低洼处生成的烃类向构造高地运移。具体来说,宏观上,盆地中部中央坳陷生成的烃类,可以源源不断地向南、北隆起运移;微观上,
各个次级凹陷生成的烃类,可向相邻的凸起部位运移。从而利于该区域的气态烃类向地表附近的多年冻土区运移而形成天然气水合物。
储层作为圈闭的重要组成之一,其在天然气水合物成藏过程中的作用,已得到该领域勘探研究者的广泛认同。其原因在于,无论天然气水合物的成
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藏理论,还是迄今勘探的成功实践,均已明显展示出:自然界形成的这种化合物,多分布于以砂质为主的沉积物或岩石(M akog on,2010;Safronov et al., 2010;Collett et al.,2008a,2011)及裂缝发育的岩层(Collett et al.,2011)内。而且最新的研究也显示,阿拉斯加北坡的天然气水合物就主要富集于细砂岩、极细砂岩和粉砂岩内(Collett et al.,2011; Winters et al.,2011)。从前面叙述也可以看出,该区域中侏罗统的砂岩、砂砾岩,尤其是漠河组的粉砂岩、细砂岩非常丰富,而且裂缝广泛发育(图4),具备了天然气水合物形成的储集条件。进一步看,区内130件砂岩样品的物性测试显示,孔隙度介于0.5%~9.1%之间,平均3.17%;渗透率0.03~ 2.11mD,平均0.14mD。仅从这些数据看,漠河盆地储集岩的物性的确不及地质条件、成藏条件和冻土条件与之类似的西伯利亚M essoyakha地区(孔隙度16%~38%,渗透率几mD~1m D) (M akog on,2010)),但考虑到可采集样品的多为完整性好、裂缝不发育的层段,而裂缝发育层段往往难以采到测试样品,据此有理由相信,本区储层的物性肯定优于这里的测试结果。同时,该区域钻探过程中普遍发生的泥浆漏失现象,也进一步证实了该区域地层良好的孔渗特征。所以,对于天然气水合物的形成和聚集而言,本区并不乏所需的储集层。
盖层系圈闭的又一重要组成,它在天然气水合物成藏中的作用,也已得到该领域多数学者及专家的认可(M ajo row icz et al.,2000;Makog on,2010; Bosw ell et al.,2010)。实际上,无论是国外勘探较为成熟的加拿大北部的Beaufort-Mackenzie盆地(M ajor ow icz et al.,2000)、美国阿拉斯加北坡的Prudhoe湾(Bosw ell et al.,2010),还是我国已钻获天然气水合物的祁连山地区,凡规模大、饱和度高、肉眼可见的天然气水合物矿藏,其上大都有区域稳定、厚度较大(>10m)的泥岩封盖。根据前面的叙述,漠河地区的漠河组是该区域分布最广、泥岩最丰富的上部地层单元,其中不乏巨厚泥质沉积(> 40%),它们可为该区域天然气水合物的形成及成藏起到很好的封盖作用。
尤为值得一提的是,作为区内最重要生烃层系的漠河组,地层巨厚,利于天然气水合物聚集的细砂岩、粉细砂岩发育;砂泥岩基本呈等比例交互,具有类似于阿拉斯加北坡Prudhoe湾、加拿大北部Beaufort-M ackenzie盆地(Majoro w icz et al.,2000; Bosw ell et al.,2010)和我国祁连山木里地区的地层结构及岩性特征;时空上,该地层单元因位居盆地充填上部而多处于或邻近多年冻土区。所以,该区域的漠河组本身就具有天然气水合物生成聚集的良好生储盖条件。
2.5 运移条件
与常规油气成藏一样,流体运移对天然气水合物的成藏至关重要。正如一些学者指出的那样,天然气水合物的含气量如此巨大,仅靠水合物稳定带及其附近地层或沉积物中有机质生成的烃类气体是远远不够的。同时,由于水合物形成对地层或沉积物的胶结对有机质生烃的抑制作用(Safronov et al.,2010),外部烃类气体沿断裂、裂缝和渗透性岩层等运移系统的持续补给对形成天然气水合物成藏是必不可少的(Safro nov et al.,2010;Bosw ell et al.,2010)。关于这一点,无论是已发现水合物的墨西哥湾、加利福尼亚北部海域、俄勒冈北部Cascadia 边缘(Brooks et al.,1986、1991;Kastner et al., 1993)及西伯利亚北部(Yakushev et al.,2000; Safr ono v,2010),还是已钻获此类化合物的阿拉斯加北坡的Prudhoe湾(Collett et al.,2011;Dai et al.,2010;Lorenson et al.,2010)和我国的祁连山木里地区,其中天然气水合物的形成,无不显示断裂所发挥的输导作用。
就漠河地区而言,作为潜在运移系统的断裂的发育特征尽管尚不明确,但迄今初步的调查及勘探表明,区域上,北东向断裂和近东西向向北突出的弧形断裂是比较发育的;漠河盆地内部,断裂也十分发育,许多断裂还构成了凹陷、凸起等次级构造单元的边界。同时,如前所述的岩层裂缝也很发育。这些断裂、裂缝空间上的相互连通,形成了本区良好的流体运移系统。本区钻探过程中,经常发生的泥浆大量流失以足以说明,该区域发育有畅通的运移系统。
2.6 地下水盐度
盐度对天然气水合物形成、成藏规模的影响,也为大家所共识。然而,新近的研究表明,当盐度低于4%时,对水合物的形成及稳定性影响已经很小了(H useb et al.,2009)。根据该盆地及邻近区域的资料,黑龙江北部地下水的盐度普遍小于1 。据我们对该盆地3个泉水样品的分析,这里地下水的盐度(Cl-离子浓度)大体约2.94 10-6~17.6 10-6。高于阿拉斯加北坡的Prudhoe湾(< 1.0 10-12~19 10-12)(Collett et al.,2011),但低于西伯利亚的Messoy akha( 1.5%)(M akog on,2010)。很显然,这样的盐度对本区天然气水合物的形成不
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地 质 学 报2011
年
图5 漠河盆地钻井岩心中的方解石充填
Fig.5 Calcite fills in the co res dr illed in M ohe basin
会有显著影响,实际的勘探及研究中,完全可以忽略
不计。
3 天然气水合物赋存的疑似标志
首先,钻井岩心中发育大量方解石脉(图5)和1544
第9期 赵省民等:漠河多年冻土区天然气水合物的形成条件及成藏潜力研
究图6 漠河盆地钻井岩心中的黄铁矿充填Fig.6 Py rite fills in the co res in M ohe basin
(a) 粒间孔隙及颗粒裂缝充填的黄铁矿;(b) 粒内溶孔及裂缝充填的黄铁矿;(c) 粒间孔隙充填的黄铁矿;
(d) 粒内溶孔及粒间孔隙充填的黄铁矿
(a) Pyrites filled in th e intergranular pores and fractures in the clas tic particles;(b) pyrites filled in th e intragranular pores and fractu res in the clastic particles;(c) pyrites filled in the intergranu lar pores;(d) pyrites filled in th e intragranular dissolved and intergran ular pores
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充填于粒间孔隙、粒内孔隙或碎屑裂缝的后生黄铁矿(图6)。这是油气田上方常见的次生蚀变效应,为油气化探的一个重要标志,也是海域(Sassen et al.,2004)和多年冻土区(M azzini et al.,2004;Rose et al.,2011)天然气水合物赋存的常见指示矿物,系地下烃类流体强烈活动的表现。这是因为,地下深处活动的烃类流体,在厌氧细菌的作用下会发生以下系列化学反应(程同锦等,1999):
CH4+SO2-4 H S-+H CO-3+H2O
生成的H CO-3阴离子与地下水中的钙离子结合即可生成方解石,即:
H CO-3+Ca2+ Ca(H CO3)2
Ca(H CO3)2 Ca CO3(方解石) +CO2 + H2O
同时,在烃类被氧化造成的还原环境中,硫离子和铁离子结合,便可形成黄铁矿沉淀,即:
H S-+Fe2+ FeS2(黄铁矿) +H+
由此可见,方解石脉和黄铁矿的伴生出现,尽管尚不能完全确定其与天然气水合物的分解有关,但至少是地下烃类流体异常活跃的标志。
其次,在漠河盆地西北部的电法勘探中,笔者还发现了双高阻层的电性结构(图7)。其特征与加拿大北部Beaufort–Mackenzie盆地Mallik5L-38井钻遇的上部冻土层和下部水合物层的地层结构(M ajor ow icz et al.,2000;Collett et al.,2011;Rose et al.,2011)非常类似。尽管还不能确定下部高阻层系天然气水合物所致,但是一个非常值得注意的可疑现象。
最后,个别泉水的溶解甲烷高达14000 10-6以上,显示了极高的烃类气体异常。更为重要的是,黑龙江某部门最近在我们预测的水合物形成有利区块(漠河盆地西北部)钻探时,井口及泥浆池均意外发生了与已发现天然气水合物的西伯利亚北极陆架Laptev Sea的S-2井(Safronov,et al.,2010)类似的遇火燃烧事件。虽然目前尚不能证实此乃天然气水合物分解所致,但很难令人相信泥浆池表面着火是游离烃类气体引起的,极可能预示着该区域有天然气水合物分布。
4 讨论
(1)漠河地区发育有天然气水合物的成藏系统。该区域不仅具有利于天然气水合物形成的多年冻土和地温梯度,而且还有其形成所需烃类气体的丰富母质及充足气源;不仅具有天然气水合物成藏所需的烃类气体持续供给的运移系统,而且具有水合物成藏所需的圈闭及其中的储层和封盖条件。
(2)漠河盆地西部发育的多年连续冻土和区域低温条件,利于天然气水合物的形成。漠河盆地西北部20~80m的多年冻土,与已发现天然气水合物的我国祁连山地区相近;-0.5~- 3.0 的地表温度,1.6 /100m的地温梯度,与已发现水合物的美国阿拉斯加北坡Prudhoe湾、西伯利亚M esso yakha和我国祁连山地区相当,预示该区域西部具有水合物形成的多年冻土和地温条件。
(3)该盆地中侏罗统千余m的暗色泥岩,是本区天然气水合物形成所需烃类气体的重要母质。区内的暗色泥岩不仅是热成因气的物质基础,而且是生物成因气的物质来源。作为热解气的生成母质,总有机碳>0.75%的有机质丰度,以 型为主的有机质类型,Ro多大于0.90%(70%以上)的热成熟度,保证了充足热成因气的形成;作为生物成因气的母质,湖相成因的 型有机质,则利于生物成因气的形成。
(4)漠河盆地中侏罗统的烃类气体的生成量巨大,预示该区域天然气水合物形成的气源充足。据初步计算,漠河盆地中侏罗统的热解气生成量52.9 1012m3,生物气生成量约151.76 1012m3,共计204.66 1012m3。它们乃本区天然气水合物形成的重要气体来源。尤其是高达75%以上的生物气,可以与本区多年冻土的形成时间很好匹配,极利于本区天然气水合物的形成。
(5)该区域的构造格局,利于造就天然气水合物形成所需的圈闭。漠河盆地南、北隆部起,中部坳陷,以及内部凸、凹陷相间的构造格局形成的隆起和凸起,造就了天然气水合物形成的圈闭条件。其中,各层段广泛发育的砂岩、砂砾岩及裂缝发育的各类岩石,尤其是上部漠河组的细砂岩、粉砂岩,均为天然气水合物形成的良好储集层;漠河组广泛发育的巨厚泥岩,则是水合物形成的良好盖层。
(6)区内充足的烃类气体、丰富的重烃和极低的地下水盐度,十分有利于天然气水合物的形成。岩心吸附气和泉水溶解气100 10-6左右(部分高达10000 10-6以上)的气体丰度,以及黑龙江某部门在该区域钻探时发生的井口和泥浆池意外着火事件,无不显示该区域深部蕴藏着丰富的烃类气体。同时,其中含有高达2%以上的重烃气体,地下水盐度仅10 10-6左右。所有这些均利于天然气水合物的形成。
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第9期 赵省民等:漠河多年冻土区天然气水合物的形成条件及成藏潜力研
究
图7 漠河盆地SN2测线直流电测深反演剖面的电性结构Fig.7 Calcite Fills in the cor es in M o he basin
(7)一些地球化学、地球物理及其他异常标志,显示了该区域天然气水合物赋存的良好前景。钻井岩心内发育的方解石脉和后生黄铁矿,与已经发现天然气水合物的墨西哥湾、贝加尔湖和阿拉斯加北坡同类自生矿物的成因及赋存形式类似,虽然还不能证实水合物的存在,但至少是区域上烃类异常活动的标志;漠河盆地西北部的双高阻层结构,也与已发现水合物的阿拉斯加北坡多年冻土区的地层结构类似;同时,局部地区还具有很高的烃类气体异常,盆地西北部钻探井口,特别是泥浆池发生的失火事件。所有这些,皆显示该区域天然气水合物赋存的良好前景。
(8)无论是从天然气水合物形成的温压条件看,还是从水合物形成所需的烃类气体及其生成母质的丰富程度看,或者是从水合形成聚集的圈闭条件看,亦或是从烃类气体组成和地下水盐度看,漠河地区皆展示出天然气水合物形成的良好条件及巨大成藏潜力,成藏前景良好。
(9)地层结构、暗色泥岩厚度、有机质丰度、良好储集层分布、封盖条件及多年冻土发育规律等因素的综合分析显示,漠河盆地西北部为天然气水合物富集的有利区域,漠河组则为水合物富集的有利层位。
注 释
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I nstitute of M iner al Resour ces,CA GS,B eij ing,100037
Abstract
Mohe r eg io n,one of the perm afrost in China,w ith gas hydrate petr oleum system developed in it, show s the goo d accumatio n co nditions of g as hydrate.Permafrost,w ith20~80m in thickness,occurs in Mo he area.M ohe perm afrost is-0.5 ~-3.0 of the gr ound surface temperatur e, 1.6 /100m of geotherm al gr adient,and ex hibits a geotherm condition sim ilar to Prudhoe bay in Alaska,Messoy akha in Siberia,and M uli area in Qilian M outain.204.66 1012cubic meter s of hydro carbon gas of M ohe basin, generating from1000o r m ore m eters of dark mudstones,is pr ovided fo r g as hydrate for mation.In M ohe basin,the uplifts and salients,bounded by faults,w hich,combined w ith fissures in rocks,make up conduits fo r hy drocarbo n g as migration,act as trap for gas hy drate accumulation.T he sandstones, siltstones m ade o f the traps,w ith the m udstones of it for seal,are reservoirs for gas hydrate accum ulation. Furtherm ore,calcite v eins,epigenetic pyrite are prevalent in the cor es,a great amount o f hydrocar bon g as effused during the drilling.A ll of the mentioned above ex hibit the g ood condition of gas hy drate and its great potential of accum ulation.
Key words:gas hy drate;perm afrost ar ea;indications of occurrence;petroleum g eo logy;M ohe in China
第35卷第3期物 探 与 化 探Vo.l35,N o.3 2011年6月GEOPHY SI CA L&GEOCHE M ICAL EX PLORAT I ON Jun.,2011 天然气水合物地球化学勘查方法 杨志斌,孙忠军 (中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000) 摘要:天然气水合物是一种潜在的新能源,广泛分布在大陆架边缘的深海沉积物和陆域多年冻土区。地球化学勘查技术作为天然气水合物勘探的重要手段之一,愈来愈受到极大的关注。笔者综合国内外研究现状,分别介绍海域和永久冻土带天然气水合物勘查中应用的主要地球化学方法,并详述各种方法的机理和研究进展。 关键词:天然气水合物;地球化学勘查;海底;永久冻土带 中图分类号:P632 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2011)03-0285-05 天然气水合物是由水和小客体气体分子(主要是甲烷)在低温、高压条件下形成的一种固态结晶物质,俗称 可燃冰 ,广泛分布于大陆架边缘的海底沉积物和陆上永久冻土带中。1967年,前苏联在西伯利亚麦索亚哈油气田区首次发现天然产出的天然气水合物,之后美国、加拿大也相继在阿拉斯加、马更些三角洲等陆上冻土区发现了天然气水合物,获得了大量极宝贵的数据和资料[1-3]。 20世纪70年代末,美国借助深海钻探计划(DSDP)在中美洲海槽9个海底钻孔中发现水合物,自此海洋水合物在科技界引起了日益增长的兴趣,一直保持着一种方兴未艾的势头[4]。 从80年代开始,随着深海钻探计划和大洋钻探计划(ODP)的进一步实施,海洋水合物研究进入了新的发展阶段,地球化学方法也开始运用于水合物的形成标志、赋存特征及成矿气体来源等研究方面。水合物进入了多学科、多方法的综合研究阶段。1995年11~12月,ODP在大西洋西部的布莱克海台专门组织了164航次水合物调查,在994、996、997钻孔均采集到水合物样品,地球化学家对布莱克海台水合物进行了广泛深入的研究[5-6]。 2007年5月我国首次在南海北部钻获水合物实物样品,2008年又在青海木里永久冻土带钻获天然气水合物,使得我国天然气水合物研究进入新的发展阶段。 地球化学作为一种勘查手段,在水合物勘探和开发中发挥着越来越重要的作用。笔者通过广泛调研,总结了目前地球化学在勘查海底和陆域冻土带天然气水合物,应用比较广泛的几种方法,并分别对其机理及研究进展进行了简单的介绍。 1 海底天然气水合物地球化学勘查 海底天然气水合物地球化学的研究范围,涉及水合物组成、沉积物气体及孔隙水的化学成分和同位素组成、气体成因、物质来源、成矿机制、资源量计算、环境变化等方面。 研究表明,海底已发现的天然气水合物中,气体分子以甲烷为主(约占总量的99%),还有少量的乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮、二氧化碳和硫化氢等。因此存在天然气水合物的地区,底层海水、海底沉积物及孔隙水中的甲烷等烃类气体和H 2 S、CO 2 等非烃类气体的含量必然会出现异常[7-8]。根据水合物形成的异常特征,将海底天然气水合物地球化学识别技术分为底层海水烃类异常,海底沉积物气体、孔隙水异常,自生碳酸盐矿物异常,同位素组成异常等[9-10]。 1.1 底层海水的烃类异常 底层海水中甲烷的高异常可能是天然气水合物分解或深水常规油气渗漏所致。水合物的形成、赋存与下伏游离气体处于一种动态平衡状态。当有断裂切穿水合物稳定带,将下伏游离气体带与海底连通时,甲烷气体便会排至海底水体中形成气体羽[11],从而引起底层海水的甲烷浓度异常。例如在H ydrate R idge洋底喷溢的甲烷气体羽中,甲烷含量高达74000 10-9,然而正常底层海水的甲烷含量都小于20 10-9。同时,在底层海水柱状剖面中, 收稿日期:2010-03-30 基金项目:国土资源部公益性行业科研专项经费项目(201111019)和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(AS2009J04)联合资助
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 天然气水合物的危害与防止 (2021年) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
天然气水合物的危害与防止(2021年) 一、天然气水合物 在一定的温度和压力条件下，含水天然气可生成白色致密的结晶固体，称为天然气水合物(NGHnaturalgashydrate)，其密度约为0.88～0.99g/cm3 。天然气水合物是水与烃类气体的结晶体，外表类似冰和致密的雪，是一种笼形晶状包络物，即水分子借氢键结合成笼形晶格，而烃类气体则在分子间作用力下被包围在晶格笼形孔室中。NGH共有两种结构，低分子的气体(如CH4 ，C2 H6 ，H2 S)的水合物为体心立方晶格；较大的气体分子(如C3
H8 ，iC4 H10 )则是类似于金钢石的晶体结构。当气体分子充满全部晶格的孔室时，天然气各组分的水合物分子式可写为CH4 ·6H2 0，C2 H6 ·6H2 0，C3 H8 ·17H2 0，iC4 H10 ·17H2 0，H2
S·6H2 0，CO2 ·6H2 0。水合物是一种不稳定的化合物，一旦存在的条件遭到破坏，就会分解为烃和水。天然气水合物是采输气中经常遇到的一个难题之一。 二、天然气水合物的危害及成因 1.天然气水合物的危害 在天然气管道输送过程中，天然气水合物是威胁输气管道安全运行的一个重要因素。能否生成水合物与天然气组成(包括含水量)、压力、温度等条件有关。天然气通过阻力件(如节流阀、调压器、排污阀等)时，天然气压力升高，气体温度下降。温度的降低会使管路、阀门、过滤器及仪表结霜或结冰降低管道的输送效率，严重时甚至会堵塞管道，以导致管道上游压力升高，引起不安全的事故发生，造成设备及人员的伤害，从而影响正常供气。天然气水合物一旦形成后，它与金属结合牢固，会减少管道的流通面积，产生节流，加
第二节油气藏形成的条件 油气藏必须具备的两个条件是油气和圈闭。而油气在由分散到集中形成油气藏的过程中，受到各种因素的作用，要形成储量丰富的油气藏，而且保存下来，主要取决于生油层、储集层、盖层、运移、圈闭和保存六个条件。归纳起来油气藏形成的基本条件有以下几个方面： 一、油气源条件 盆地中油气源是油气藏形成的首要条件，油气源的丰富程度从根本上控制着油气资源的规模，决定着油气藏的数量和大小；油气源的性质决定着烃类资源的种类、油藏与气藏的比例；油气源形成的中心区控制着油气藏的分布。因此，油气源条件是油气藏形成的前提。 1、烃源岩的数量 成烃坳陷:是指地质历史时期曾经是广阔的有利于有机质大量繁殖和保存的封闭或半封闭的沉积区；成熟烃源岩有机质丰度高，体积大，并能提供充足的油气源，形成具有工业价值的油气聚集。 成烃坳陷在不同类型的盆地中有不同的分布形式，这与盆地的演化模式有关。平面上,可以位于盆地中央地带(松辽盆地)，也可以偏于盆地一侧(酒西盆地)，或者有多个成烃坳陷(渤海湾盆地)。纵向上，由于盆地演化的不同，烃源岩的分布在单一旋回盆地中只能有一套，在多旋回盆地中常发育多套烃源岩，但主力烃源岩常常只有一个。成烃坳陷的位置也可以是继承性的，也可以是非继承性的，在不同的阶段位置产生迁移或完全改变。只有研究盆地的演化史，进行旋回分析和沉积相分析，才能把握成烃坳陷的发育和迁移规律，有效地指导油气勘探。 烃源岩的数量：取决于烃源岩的面积（分布范围）和厚度。
2、烃源岩的质量 并非所有的沉积盆地都有成烃拗陷，当盆地内拗陷区一直处于补偿或过补偿状态时，难以形成有利的成烃环境，或油气潜量极低，属于非成烃拗陷。因此，一个拗陷是否具备成烃条件，还要对烃源岩有机质丰度、类型、成熟度、排烃效率来进行评价。通过定量计算成烃潜量、产烃率来确定盆地的总资源量，从而评价油气源的充足程度。只有具丰富油气资源的盆地，才能形成大型油气藏。 二、生、储、盖组合和传输条件 油气生成后，只有及时的排出，聚集起来形成油气藏，才能成为可以利用的资源；否则，只能成为油浸泥岩。而储集层是容纳油气的介质，只有孔渗性良好，厚度较大的储集层，才能容纳大量的油气，形成巨大的油气藏，这是显然的。而有利的生、储、盖组合，也是形成大型油气藏不可缺少的基本条件。 生储盖组合:是指烃源层、储集层、盖层三者的组合型式。
天然气水合物形成条件及影响因素研究进展 陈德栋 （荆楚理工学院化工与药学院，湖北荆门 448000） 摘要：目前能源资源的开发和利用变得日益重要，世界各国加大力度对天然气水合物的研究和探索。本文综述了温度、压强、气体成分和含量及其他因素对天然气水合物的形成和影响。 关键词：天然气水合物；能源开发；形成条件；影响因素；综述 The research progress of Natural gas hydrate formation conditions and influencing factors CHEN De-dong (The college of chemical engineering and pharmacy Jingchu university of technology ,Hubei province Jingmen city 448000,China ) Abstract: At present, it have become extraordinary significant to exploit and utilize of the new energy resource. All the countries in the world spare no effort to explore as well research about natural gas hydrate. The article summarize the factors, including temperature、pressure、the contend and constituent of the gas and other factors, which are connected to the influence and formation of natural gas hydrate. Keyword：Natural gas hydrate，energy resource exploitation，formation Conditions，influence factor，summarization 天然气水合物 ,也称为气体笼形化合物 ,是天然产出的包裹天然气分子的刚性固体物质 ,笼形结构由氢键连接的水分子组成［1］。石油资源是不可再生资源，世界上的煤炭存储量也有限，燃烧石油和天然气会造成环境的污染，而地球上的天然气水合物的含量巨大。据估计 ,目前世界海域内有 60 余处直接或间接发现了天然气水合物，在单个海域天然气水合物的资源量就可达数万至几百万亿立方米。为了经济的可持续发展和环境的保护，所以对天
天然气水合物勘探开发技术研究 摘要：天然气水合物广泛分布于陆域的永久冻土与深海沉积物内，是人类十分理想的替代能源。本文重点探讨了我国天然水合物资源在勘探开发技术方面的进展，并以此为基础，对我国天然气水合物的开发技术提出几点建议。 关键词：天然水合物;开发技术;勘探技术;进展 天然气水合物又被称作可燃冰，具体指低温高压环境下，水与天然气所形成的笼形、冰态化合物，其实质是天然气在自然界中特殊的存在形式，广泛分布于水深300米以下的海洋与陆地中的永久冻土中，其显著特点为储量大、分布广。本文将对我国天然水合物资源的勘探开发技术展开探讨。 1 天然水合物资源的勘探开发技术进展 1.1 成藏机理的研究 我国于2008年9月，正式开始研究南海天然气水合物资源的开采基础和富集规律，将此项研究命名为“973”项目，分别从地质条件、热力学条件以及气源条件等不同的角度，对我国天然气水合物的成藏机理进行了分析与探讨，以便对其成藏规律展开更详尽的
研究。最后通过汇集研究成果，形成了一本详明的专集，并获得国内外一致好评与认可。 1.2 勘探技术的研究 我国于1999年在南海的北部陆坡区域对天然气水合物进行了深度调查与研究，其工作量相当庞大，主要包括对4470千米的近海区域进行高分辨率多道地震的采集与处理，在海底浅表层设置138个站位进行地质取样，设置59个站位进行海底摄影，其中，浅层剖面的厚度达到2100千米。此项调查与研究取得了一定的成果，终于发现天然气水合物资源所存在的一些地球化学、物理以及地质方面的异常标志，并初步证实：在我国海域中有天然气水合物资源的存在。 我国于2002年正式启动了被命名为“118专项”的天然气水合物的调查与研究项目，专门对其关键技术展开深入研究。2006年，我国启动“”计划，再次对如何勘探与开发天然气水合物资源的一些关键技术展开研究，此计划被定义为重大专项，并设置了7个相关课题，主要包括如何勘探、取心、成藏以及开采天然气水合物等方面的内容。此项研究最大的收获就是分别从陆上与海上获得了天然气水合物的真实样品，为我国勘探技术的进展奠定了扎实的基础。 国土资源部于2007年5月在南海神狐进行钻探取
第五章油气聚集及油气藏的形成 第一节圈闭和油气藏概述 圈闭与油气藏概述》 一、圈闭的基本概念 1.圈闭的概念 适合于油气聚集、形成油气藏的场所，称为圈闭。圈闭是由三部分组成：(1) 储集层； (2) 盖层；(3) 阻止油气继续运移，造成油气聚集的遮挡物，它可以是盖层本身的弯曲变形，如背斜；也可以是另外的遮挡物，如断层、岩性变化等。 2.圈闭的度量 圈闭的大小和规模往往决定着油气藏的储量大小，其大小是由圈闭的最大有效容积来度量。圈闭的最大有效容积表示该圈闭能容纳油气的最大体积。因此，它是评价圈闭的重要参数之一。 (1) 溢出点 流体充满圈闭后，开始溢出的点，称圈闭的溢出点(图5-1)。 (2) 闭合面积 通过溢出点的构造等高线所圈出的面积，称该圈闭的闭合面积。闭合面积愈大，圈闭的有效容积也愈大。圈闭面积一般由目的层顶面构造图量取。 (3) 闭合高度 从圈闭的最高点到溢出点之间的海拔高差，称该圈闭的闭合高度。闭合高度愈大，圈闭的最大有效容积也愈大。 必须注意，构造闭合高度与构造起伏幅度是两个完全不同的概念。闭合高度的测量，是以溢出点的海拔平面为基准。而构造幅度的测量，则是以区域倾斜面为基准。同样大小构造起伏幅度的背斜，当区域倾斜不同时，可以具有完全不同的闭合高度。 (4) 有效孔隙度和储集层有效厚度的确定 有效孔隙度值主要根据实验室岩心测定、测井解释资料统计分析求得,做出圈闭范围内的等值线图。储集层有效厚度则是根据有效储集层的岩电、物性标准,扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。 (5) 圈闭最大有效容积的确定 圈闭的最大有效容积，决定于圈闭的闭合面积、储集层的有效厚度及有效孔隙度等有关参数。其具体确定方法，可用下列公式表示： V=F·H·P 式中V--圈闭最大有效容积，m3； F--圈闭的闭合面积，m2； H--储集层的有效厚度，m； P--储集层的有效孔隙度，%。
连续型油气藏形成条件与分布特征摘要:随着油气藏勘探的不断深入,岩性油气藏勘探从有明显圈闭型的油气藏,进入大规模连片储集体系的连续型油气藏;地层油气藏从东部盆底基岩潜山油气藏,进入中西部大型不整合面控制的大规模地层油气藏。根据圈闭是否具有明确界限和油气聚集分布状态,把油气藏分为常规圈闭型油气藏和非圈闭连续型油气藏两大类,明确了连续型油气藏内涵,阐述了其主要地质特征。大型浅水三角洲体系及其砂质碎屑流砂体是连续型油气藏形成和大面积分布的地质基础,成岩相定量评价是低—特低孔渗连续型储层评价的重要方法。在湖盆中心陆相沉积上,建立了以鄂尔多斯盆地长6组为代表的湖盆中心深水砂质碎屑流重力成因沉积模式,拓展了中国湖盆中心部位找油新领域;在储层评价上,以四川盆地须家河组为例,系统提出了成岩相内涵、分类和评价方法,运用视压实率、视胶结率和视溶蚀率等参数定量表征成岩相,为落实有利储集体分布提供了理论依据和工业化评价方法。中国连续型油气藏储量规模与潜力很大。21世纪以来,随着中国陆上油气勘探总体从构造油气藏向岩性地层油气藏的转变,岩性地层大油气田目前已进入发现高峰期,相继在松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、准噶尔盆地和塔里木盆地等发现了多个亿吨级以上的大型岩性地层油气田,展示出较大的勘探潜力。目前岩性地层油气藏已经成为中国陆上最重要的勘探领域和储量增长的主体,2003年以来,中国石油天然气股份公司岩性地层油气藏探明储量占总探明储量的比例已达到60%～70%。其中连续型油气藏将是今后该勘探领域的
重中之重。随着岩性地层油气藏勘探的不断深入,油气勘探实践中迫切需要针对湖盆中心大规模连片厚砂岩形成机制与分布,大面积低渗透率背景下有利储层发育主控因素与定量评价方法,大型地层油气藏成因类型与成藏机制,大范围连续型油气藏形机理、富集规律与储量规模等关键地质问题进行深入研究。 关键词:岩性油气藏;地层油气藏;连续型油气藏;大型浅水三角洲;砂质碎屑流;成岩相 1大型浅水三角洲的沉积模式 大型浅水三角洲连片砂体是连续型油气藏形成连片大油气区的地质基础。随着松辽盆地和鄂尔多斯盆地等大型坳陷湖盆的深入勘探,浅水三角洲及湖盆中心砂体已成为中国陆相盆地岩性油气藏勘探的重要目标。大型浅水三角洲形成所需的条件有:相对较浅的水体、稳定的构造背景、平缓的坡度及充足的物源。例如松辽盆地下白垩统青一段沉积期湖相面积可达8. 7×104km2,嫩江组一段湖相面积可达15×104 km2,且最大湖扩期深水区的水深仅30～60m。浅水三角洲的主要特征是:①水体相对较浅;②砂体宏观叠合连片,大面积分布;③水下分流河道很发育,延伸较远;④河口坝被后续河流冲刷而不易保存。鄂尔多斯盆地中生界延长组长8段是较为典型的浅水三角洲。在盆地周边露头剖面上可发现长8段三角洲平原河道砂体规模较大,连片发育(图2)。大规模连续分布的长8段砂体为油气富集的基础,是鄂尔多斯盆地中生界石油勘探的有利目标区。湖盆的敞流性是湖盆中心浅水三角洲砂体发育的重要条件,敞流通道对湖盆中心砂体分布及方向有
地研12-4 王景平 S1******* 名词解释： 1、油气成藏条件：油气能否成藏，取决于是否具备有效的烃源岩层、储集层、盖层、运移通道、圈闭和保存条件等成藏要素及其时空配置关系。任何油气藏的形成和产出都是这些要素的有机配合，而且缺一不可，归结为4个基本条件，即充足的油气来源，有利的生储盖组合，有效的圈闭和良好的保存。就油气藏来说，充足的油气来源、良好的生储盖组合和有效的圈闭是基本的成藏地质条件。 2、油气成藏机理：油气成藏机理是对尤其在生成、运移、聚集以及保存和破坏各个方面的综合性研究；对于特定的沉积盆地, 成藏流体的来源、运移路径、充注过程和充注时间是油气成藏机理研究的主要内容。 3、油气成藏模式：油气成藏模式是对油气藏中的油气注入方向、运移通道、运移过程、运移时期、聚集机理及赋存地质特征的高度概括，同时也研究油气藏形成后的保存与破坏过程，是各种成藏控制因素综合作用的结果。是一组类似的控制油气藏形成的基础条件、动力介质、形成机制、演化历程等要素单一模型或者多要素复合模型的概括。一个地区的油气成藏模式是建立在典型油气藏解剖的基础上的，需要研究各油气藏的地质特征、流体特征、温度压力特征、储集层特征等因素；明确烃源岩与油气藏的相对位置关系、油气运移的方式与通道、油气的注入期次、保存条件等。之后才能准确建立起油气成藏模式。 4、油气成藏规律：油气成藏的规律，一般通过对油气藏成藏条件的分析和成藏模式的建立后得到成藏规律，具体表现为油气藏的发育和分布特征，形成这种特征的主控因素，以及成藏时期和演化等方面。从研究区域内沉积相带的展布分析油气储集空间；研究区域构造带内断裂发育，结合构造应力场分析反演盆地演化形成；对区域输导体系研究找出油气聚集带；综合分析构造背景、输导体系、储层岩性、物性与含油性关系得出控藏的认识，对成藏体系分析，建立输导成藏模式，确定油气藏类型。油气运移既有缓慢的以富力为主的渐进式，也有以高压为主的运移式，圈闭中储层的低势区是油气聚集的有利场所。 5、油气成藏特征：“求同存异”，把某一个或某一类油气藏中最与众不同的特点突出来，可以是油源，可以是储层，可以是圈闭，可以是成藏条件过程中的任何一点值得突出的特征。
第六章油气藏的形成 油气藏的形成和分布是地质历史长期发展的综合结果，是盆地演化的产物。油气在由分散到集中形成油气藏的过程中，受到各种因素的作用，要形成储量丰富的油气藏，而且保存下来，是生、储、盖层和生、运、聚等静动态多种因素共同作用有机配合形成的。 第一节油气的聚集 第二节油气藏形成的条件 第三节油气藏的破坏与再分布 第四节含油气系统概述
第一节油气的聚集 油气二次运移的结果有两种情况，一种是如果运移过程中无盖层阻挡，油气将一直向上倾方向运移，直至散失到地表；另一种是运移过程中遇到合适的圈闭，油气将停止运移，在圈闭中聚集起来。 油气聚集:就是指油气在储层中由高势区向低势区运移的过程中遇到圈闭时，进入其中的油气就不能继续运移，而聚集起来形成油气藏的过程。 一、单一圈闭油气聚集的原理 1、渗滤作用：Cordell(1977)、 Roberts(1980)等人认为含烃的水或随水运移的油气进入圈闭以后，因为一般亲水的、毛细管封闭的盖层对水不起封闭作用，水可以通过盖层而继续运移；而对烃类则产生毛细管封闭，结果把油气过滤下来在圈闭中聚集。在水动力和浮力的作用下，水和烃可以源源不断地补充并最终导致在圈闭中形成油气藏。 2、排替作用：Chapman(1982)认为泥质盖层中的流体压力一般比相邻砂岩层中的大，因此圈闭中的水是难以通过盖层的。另外油气进入圈闭后首先在底部聚集，随着烃类的增多逐渐形成具有一定高度的连续烃相，在油水界面上油水的压力相等，而在油水界面以上任一高度上，由于密度差油的压力都比水的压力高，因此产生了一个向下的流体势梯度，致使油在圈闭中向上运移同时把水向下排替直到束缚水饱和度为止。
第一章研究内容 1、油气成藏地质学的内涵及其在石油地质学中的位置 答：成藏研究涵盖的内容很多，包括基本的成藏条件或要素、成藏年代、成藏动力（运聚动力）、油气藏分布规律或富集规律等。 赵靖舟将从事油气藏形成与分布方面的研究称为“油气成藏地质学”（简称成藏地质学），认为它应是石油地质学中与石油构造地质学、有机地球化学、储层地质学、开发地质学等相并列的一门独立的分支学科。 2、成藏地质学的研究内容 答：成藏地质学的研究内容包括静态的成藏要素、动态的成藏作用和最终的成藏结果，涉及生、运、聚、保等影响油气藏形成和分布的各个方面，但重点是运、聚、保。其主要研究内容有以下5个方面： 1）成藏要素或成藏条件的研究。包括生、储、盖、圈等基本成藏要素的研究和评价，重点是诸成藏要素耦合关系或配置关系的研究，目的为区域评价提供依据。 2）成藏年代学研究。主要是采用定性与定量研究相结合的现代成藏年代学实验分析技术与地质综合分析方法，尽可能精确地确定油气藏形成的地质时间，恢复油气藏的形成演化历史。3）成藏地球化学研究。采用地球化学分析方法，利用各种油气地球化学信息，研究油气运移的时间（成藏年代学）和方向（运移地球化学），分析油气藏的非均质性及其成因。 4）成藏动力学研究。重点研究油气运移聚集的动力学特点，划分成藏动力学系统，恢复成藏过程，重建成藏历史，搞清成藏机理，建立成藏模式。 5）油气藏分布规律及评价预测。这是成藏地质学研究的最终目的，它是在前述几方面研究的基础上，分析油气藏的形成和分布规律，进行资源评价和油气田分布预测，从而为勘探部署提供依据。 在盆地早期评价和勘探阶段：成藏地质学研究的重点是基本成藏条件的评价研究与含油气系统划分。 在含油气系统评价和勘探阶段：成藏研究的重点是运聚动力学、输导体系的研究、成藏动力系统划分、已发现油气藏成藏机理和成藏模式研究，以及油气富集规律的研究。 在成藏动力系统的评价和勘探阶段：成藏地质学的研究重点油气藏成藏机理和成藏模式研究以及油气富集规律的研究等。 3、成藏地质学的研究方法 1）最大限度地获去资料，以得到尽可能丰富的地质信息。 2）信息分类与分析——变杂乱为有序，去伪存真，突出主要矛盾。 3）确定成藏时间，分析成藏机理，建立成藏模式，总结分布规律。 4）评价勘探潜力，进行区带评价，预测有利目标。 高素质的石油地质科学地质工作者须备的基本素质： ①1知识+4种能力+2种意识②扎实的背景知识 ③细致的观察能力④全面准确的信息识别能力丰富的想象力⑤周密的综合分析和判断能力⑥强烈的创造意识 ⑦强烈的找油意识 第二章油气成藏地球化学 成藏地球化学研究内容 1）油藏中流体和矿物的相互作用 2）油藏流体的非均质性及其形成机理 3）探索油气运移、充注、聚集历史与成藏机制
附件1： 863计划海洋技术领域 “天然气水合物勘探开发关键技术”重大项目 2006年度课题申请指南 一、指南说明 “天然气水合物勘探开发关键技术”是“十一五”863计划海洋技术领域重大项目之一。项目总体目标是：重点开发天然气水合物成矿区带的高精度地球物理和地球化学勘探技术，自主研发水合物钻探取样技术与装备，开展水合物钻探、开发及环境影响评价等关键技术研究，集成海域天然气水合物目标快速探测系统平台，初步形成天然气水合物资源勘探技术系列和装备，有效评价1～2个天然气水合物有利矿区，为天然气水合物开发作技术储备。 重点任务是： ●开发海域天然气水合物矿体目标的三维地震与海底高频地震（HF-OBS）联合探测技术、水合物成矿区带的流体地球化学探测技术，以及水合物成矿区带的高精度海洋人工源电磁探测技术及海底热流原位探测技术，实现水合物成矿区带的高效综合勘探技术系列，为我国海域天然气水合物成矿区带勘探提供高技术支撑。 ●研制水合物的保真取样（芯）器，开发样品处理分析技术，集成天然气水合物保真取样及样品后处理系统，为实现水合物样品采集提供支撑。 ●研制天然气水合物保压保温钻探取芯装备，形成天然气水合物钻探取样系统；开展水合物开发前的实验合成条件模拟、水合物形成的相平衡实验模拟、三维水合物藏生成模拟与开采实验研究平台，以及水合物开发的环境影响评价技术，为水合物开发提供技术储备。 ●通过上述技术的研发，预期获得专利及软件著作版权登记20～30项，培养一支天然气水合物科技研发队伍。
根据上述任务,项目分解为以下10个课题： 1.天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合探测技术 2.天然气水合物的海底电磁探测技术 3.天然气水合物的热流原位探测技术 4.天然气水合物流体地球化学现场快速探测技术 5.天然气水合物原位地球化学探测系统 6.天然气水合物重力活塞式保真取样器研制及样品后处理技术 7.天然气水合物钻探取芯关键技术 8.天然气水合物成藏条件实验模拟技术 9.天然气水合物开采技术平台与开采技术预研究 10.天然气水合物探测技术系统集成 本项目2006年启动除“天然气水合物探测技术系统集成”课题外的9个课题，均为公开发布课题申请指南，采用择优委托方式确定承担单位。 本指南面向全国发布，自由申报、专家评审、公平竞争、滚动发展；申请单位应围绕指南设置的研究目标、研究内容和技术指标等要求，提出课题申请。鼓励产学研单位联合共同申请课题。 依据“阶段目标、滚动支持”的原则，本次指南发布的课题的研究周期不超过四年。 二、指南内容 课题1. 天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合探测技术 （1）研究目标： 开发海域天然气水合物成矿区带三维地震与海底高频地震（HF-OBS）联合探测关键技术；研究天然气水合物矿
国内外海洋天然气水合物勘探与探测技术方法研究 江飞 （14地质工程 21140433001） 摘要:21世纪是开发利用海洋的新时代，海洋将为人类社会可持续发展做出越来越大的贡献。我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家.能源短缺是制约我国经济和社会发展的瓶颈之一。能源安全已成为国家三大经济安全问题之首。开展海域天然气水合物资源的勘探开发，是缓解能源、资源供需矛盾的重要途径。 天然气水合物(俗称可燃冰)具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，是未来石油天然气的理想接替能源。我国的南海及东海广大地区具有天然气水合物形成所需的物源、温压及地质构造等成矿条件，资源前景广阔。本文概述了国外天然气水合物调查研究的进展情况，介绍了我国在天然气水合物调查研究的历史、工作过程及日前取得的进展，并提出我国天然气水合物调查研究中存在的主要问题。 关键词:天然气水合物;勘探技术方法；研究存在问题 0引言 在世界资源储备不断枯竭、生态环境破坏严重、资源竞争日趋激烈的今天，天然气水合物已引起越来越多专家学者和政府的广泛关注和高度重视。20世纪70年代以来，在各国政府的高度重视下，天然气水合物的研究得到快速发展，美国、日本、俄罗斯、加拿大、英国、挪威、德国、印度、巴西等国家相继投入巨资进行海洋天然气水合物调查与研究，其中美国、日本、印度等将其列入国家级研究开发计划，对天然气水合物的物化性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺方法、经济评价及开采应用可能造成的环境影响等进行了广泛而深入地研究。 我国是一个人口众多、资源相对不足的发展中国家，能源短缺是制约我国经济发展的瓶颈之一。2005年原油进口超过1.2亿吨，列居世界第二;预计到2020年，进口将占到50%。能源安全已经成为国家三大经济安全问题之一，寻找新的能源，调整能源结构已成为当前面临的重要任务。 天然气水合物具有能量密度高、分布广、埋深浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，是石油天然气的理想接替能源。我国的南海陆坡、陆隆区及东海冲
天然气水合物形成条件预测及防止技术 李长俊 西南石油学院 四川省南充市 637001 杨 宇 西南地质局川西采输处 【摘要】在天然气的输送和处理过程中,经常会形成水合物堵塞管道和设备而严重地影响正常生产。本文介绍了输气管道中形成水合物的原因。为了避免水合物堵塞,需要知道水合物压力及温度条件。综述了水合物压力、温度预测的经验图解法、相平衡计算法和统计热力学方法。简述防止水合物的常用四种方法。 关键词:天然气 管道 水合物 形成条件 技术状况 中图分类号:TE83212 1 天然气水合物的结构 天然气水合物(Gashydrates)也称水化物。它是一种包裹着小气体分子的水的固体结晶物,是一种复杂的、但又不稳定的白色结晶体,一般用M?nH2O表示, M为水合物中的气体分子,n为水分子数,如CH4?6H2O,CH4?7H2O,C2H6?7H2O等。也有多种气体混合的水合物。大量研究水合物结构表明,水合物是由氢键连接的水分子结构形成笼形结构,气体分子则在范德华力作用下,被包围在晶格中。气体水合物有Ⅰ型和Ⅱ型两种结构,如图1所示。有关水合物晶格的构造与特性列于表1中。 图1 气体水合物晶体结构 表1 水合物的结构数据 参 数 结构Ⅰ结构Ⅱ 单位晶胞中水分子数46136 单位晶胞中小孔穴数216 单位晶胞中大孔穴数68 小空穴平均直径3191!3190! 大空穴平均直径4133!4168! 单位水分子中小孔穴数,γ11/232/17 单位水分子中大孔穴数,γ23/231/172 天然气水合物形成预测 形成水合物的主要条件有两个:天然气必须处于适当的温度和压力下;天然气必须处于或低于水汽的露点,出现“自由水”。因此对于一定组分的天然气,在给定压力下,就有一水合物形成温度,低于这个温度将形成水合物。而高于这个温度则不形成水合物。随着压力升高,形成水合物的温度也随之升高。如果天然气中没有自由水,则不会形成水合物。除此之外,形成水合物还有一些次要的条件,包括气体流速及扰动,晶种的存在等。 天然气形成水合物有一个最高温度,即临界温度,若超过这个温度,再高的压力也不能形成水合物。表2列出各种天然气组分形成水合物的临界温度。 表2 天然气组分形成水合物的临界温度名 称CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10CO2H2S 形成水 合物临界 温度(℃) 21151415515215110102910 天然气在管道中流动,随着压力、温度变化,有可能形成水合物。如图2所示,曲线1、2分别代表气体沿管线压力和温度变化曲线,曲线3为根据天然气组分和压力沿线分布所确定的生成水合物的温度曲线。设天然气的露点为T d,当天然气输入管道后,由于温度高于露点,气体未被水蒸汽饱和,因此,当x 天然气水合物勘探技术综述 摘要天然气水合物是本世纪最具开发前景的替代能源，开发天然气水合物资源，对我国宏观能源战略决策和可持续发展具有重大的现实意义。因此发展天然气水合物勘探技术，准确分析天然气水合物的分布和蕴藏量，对我国天然气水合物产业的建立有至关重要的作用。本文简要介绍了几种天然气水合物的勘探技术。 关键词天然气水合物地球物理勘探技术地球化学方法技术关键探测技术 1引言 天然气水合物因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。它可用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物。 天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而其是一种重要的潜在未来资源。 天然气水合物使用方便，燃烧值高，清洁无污染。据了解，全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍，具有广阔的开发前景，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物，据测算，我国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当我国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。 2天然气水合物地球物理勘探技术 2.1地震勘探法 地震勘探是目前进行天然气水合物勘探最常用的、也是最重要的普查方法。地震方法的原理是利用不同地层中地震反射波速率的差异进行目的层探测。由于声波在天然气水合物中传播速率比较高，是一般海底沉积物的2倍，故能够利用 浊积岩特征与油气成藏条件 摘要在鄂尔多斯盆地西南部，分布着多个辫状三角洲体系，且面积较大，与周围的砂岩层一起构成了存储油气的重要场所。随着低渗透油气地质理论的发展深化，证实了浊积岩也可以存储丰富的石油资源，可以成为重要的勘探目标，在鄂尔多斯盆地中，在长6、长7油层组发育的浊积岩具有油气成藏条件，其特征与分布规律等尚不明晰，本文就浊积岩特征及油气成藏条件做一个论述，希望对油气勘探具有指导作用。 关键词鄂尔多斯盆地；浊积岩特征；油气成藏 0引言 在晚三叠世的初期，受海扩张与华北地块逆向旋转影响，整个鄂尔多斯盆地形成了南陡北缓、南浅北深的坳陷地貌，地层厚度超过1.4km，呈现不对称形状，在盆地西南部，分布着多个辫状三角洲体系，且面积较大，与周围的砂岩层一起构成了存储油气的重要场所。目前发现的几处油田，都具有上亿吨的储量。随着低渗透油气地质理论的发展深化，证实了浊积岩也可以存储丰富的石油资源，可以成为重要的勘探目标，在鄂尔多斯盆地中，在长6、长7油层组发育的浊积岩具有油气成藏条件，其特征与分布规律等尚不明晰，本文就浊积岩特征及油气成藏条件做一个论述，希望对油气勘探具有指导作用。 1 地质情况与浊积岩特征 地质概况： 鄂尔多斯盆地北临阴山，南抵秦岭，东至吕梁山，西抵腾格里沙漠，面积约为3328平方公里。是该盆地的主要地质变化时期是晚三叠世，经历了“发育一发展一全盛一衰退—消亡”的完整的演化过程。盆地晚三叠世延长组自上而下分作10个油层组（长1一长10）。湖盆在形成过程中经历了3次大规模的湖侵事件，分别为长7期、长9期、长4+5期，就湖侵范围而言，长7期的最大，因此沉积了优质的中生界烃源岩。其后，盆地断裂活动加剧，基底整体下沉，大量的沉积物随洪水沉入深湖一半深湖中，形成湖泊浊流沉积。经地质勘探得知，该地区的浊积岩厚度达到1m，砂岩厚度平均为10m～20m，最厚的地方达到了50m。沉积构造为泥底构造、粒序递变层构造等，粒度较细，块状结构均匀。 2浊积岩特征 2.1 浊积岩的岩石学特征 浊积岩的岩石类型受物源区成分的影响，主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，磨圆度以次棱角状为主，颗粒间多呈点线、线线接触方式，分选中等，其主要组成部分为岩屑长石，就整体特性而言，浊积岩具有正粒序性，粒度较细，块 1、泥岩涂抹：断裂的形成过程中，由于构造应力和重力作用，在两盘削截砂岩层上形成薄的泥岩层，这个层叫泥岩涂抹层，作用就称泥岩涂抹。 2、油气保存条件：油气藏破坏，散失，殆尽，油气藏变成稠油（水洗或者氧化）。 水力溶失：水将油藏中的氢带走，形成稠油。 3、包裹体：矿物晶体在生长过程中，被包裹在矿物晶体缺陷中的那部分成矿流体叫包裹体。 4、均一温度：在冷液后，将盐水包裹体加热到由两相变为一相时的温度，这一温度为油气成藏均一温度。 5、油气成藏模式：以圈闭划分为依据，综合油气藏形成的生、储、盖、运、圈众因素的时空匹配关系，以及油气运移、聚集动态过程中而得到的油气藏形成的地质模型。 6、含油气系统：一个自然系统，包括了活跃的烃源岩和所有已经形成的油气藏并包含油气藏形成时所需要的必不可少的一切地质要素的作用 7、封存箱：将沉积盆地内用封闭层分隔的异常压力系统。 8、流体势：相对于基准面，单位质量流体具有的机械能的总和。 9、重力能：单位质量的流体从基准面搬到研究点所克服重力所做的功。 10、弹性能：单位质量流体从基准面搬到研究点克服压力多做的功。 11、动能：单位质量的流体在流速为q时所具有的能。 12、郝石生教授的流体势概念：相对于基准面单位体积流体所具有的总势能。 13、供油气单元：烃源岩产出的油气呈同一种运移形式的那一部分生油岩体叫做该圈闭的供油气单元。 14、聚敛型供油气单元：油气呈汇聚流运移形式的范围在生油凹陷中垂直投影切割出来的那部分生油岩体称为~。 15、发散型供油气单元：油气呈发散流移形式的范围在生油凹陷中垂直投影切割出来的那部分生油岩体称为~。 16、平行型供油气单元：油气呈平行流形式的范围在生油凹陷中垂直投影切割出来的那部分生油岩体称为~。 17、油气成藏动力学系统：以地球动力学为基础，以油气生成运移、聚集的动力层系统和过程为核心，把油气的生、储、运、聚、散连接成为一个统一的整体，探讨盆地油气生成运移聚集和分布规律的一门科学。 18、相势控藏理论：油气藏形成与分布受到相和流体势的共同控制，简称相势控藏理论。 19、深盆气：在特定地质条件下形成的具有特殊封闭机理和分布规律，由于分布在深部叫深盆气。 20、可燃冰：是一种由水分子和碳氢气体分子水合组成的一种简单固体化合物。 21、凝析气：地下深处，高压高温条件下的气体经开采到地面后，温度、压力降低后而形成液态，这种气体叫~。 22、无机气：只不涉及到有机物质反应的一切过程作用产生的气。 23、生物气：在低温还原环境下，厌氧细菌对沉积有机质进行生物化学降解形成的富含生物甲烷的气体。 天然气水合物勘探用盐基低温无固相钻井液研 究 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58- 天然气水合物勘探用盐基低温无固相钻井液研究 作者：王胜 来源：《地球》2013年第04期 [摘要]低温钻井液技术是解决高原冻土区及天然气水合物勘探等低温条件下勘探的关键技术之一。本文以NaCl和KCl为抗冻剂对天然气水合物赋存地层耐低温聚合物钻井液进行了试验研究，选用聚乙烯醇（PVA）和水解聚丙烯酰胺（PHP）作为主要聚合物试剂，配制了不同配比的9组配方，并进行低温下相关性能的试验测试。根据试验结果优选出可满足-10℃～-5℃低温钻进的钻井液配方，并对成本进行核算，可以满足天然气水合物钻进要求。 [关键字]天然气水合物钻井液抗冻剂 [中图分类号] TE254 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-120-2 0 引言 能源是人类生存和发展的重要物质基础，加大对天然气水合物的勘探与开发工作，对改变我国的能源结构和国民经济的健康稳定发展具有重要的战略意义。自然界中天然气水合物赋存条件为高压或者低温，因此对应的天然气水合物勘探取样的方法也就有两种：一种为保压取样[1]，即当钻探完毕以后，在将样品提至地表过程中可以保证样品周围的压力与开采地层压力一致，防止水合物的分解；另一种为低温取样[2]，即保证天然气水合物样品温度在取样过程中始终保持在低温状态，从而抑制水合物分解。而低温取样中低温钻井液技术是解决高原冻土区及天然气水合物勘探等低温条件下勘探的关键技术之一。目前多篇论着中提到的乙二醇基低温钻井液具有良好的性能[3]，但由于其成本昂贵，因此有必要对常规处理剂下的钻井液进行研究，这将为低温钻井液的实际应用和推广打下一个良好的理论与技术基础。 1 研究目的与方法 根据已有的冻土和天然气水合物地层勘探资料，对无乙二醇的条件下钻井液相关组分进行试验筛选工作，主要是选择合适的处理剂，即抑制剂和添加剂；再结合实验室现有的条件，并针对冻土层的低温特点，对所配制的不同体系的钻井液进行低温下的相关性能的试验研究，包括测试其流变特性、失水特性等常规性能，再根据试验结果对钻井液的配方做进一步的调整，对试验所取得的数据进行综合分析，优选出符合要求的钻井液体系。 2 部分水解聚丙烯酰胺（PHP）钻井液研究 由于聚乙烯醇（PVA）具有性质稳定等多方面的优点，所以在钻井液配方设计中考虑以PVA 作为主剂，在PVA钻井液体系中，加入部分水解聚丙烯酰胺（PHP），以调节钻井液的流 化学选修3《物质结构与性质》P85选题2 天然气水合物 （一种潜在的能源） 天然气水合物——可燃冰 一、可燃冰相关概念 可燃冰：天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。（又称笼形化合物） 甲烷水合物（Methane Hydrate）：用M·nH2O来 表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是 水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10 等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水 合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含 量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物。 又因外形像冰，而且在常温下会迅速分解放出可燃的 甲烷，因而又称“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”）。 因为可燃冰的主要成分为甲烷，为甲烷水合 物，而甲烷在常温中为气体，熔、沸点低，所以甲 烷为分子晶体，因而可燃冰也为分子晶体。 可燃冰存在之处：天然气水合物在自然界广泛分布在大可燃冰 陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。 天然气水合物在全球的分布图 在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而其是一种重要的潜在未来资源。 笼状化合物（Clathrate）：在天然气水合物晶体中，有甲烷、乙烷、氮气、氧气二 氧化碳、硫化氢、稀有气体等，它们在水合物晶体里是装在以氢键相连的几个水分子构成的笼内，因而又称为笼状化合物。 天然气分子藏在水分子中 水分子笼是多种多样的 二、可燃冰的性质 可燃冰的物理性质： （1）在自然界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色亚等轴状、层状、小针状结晶体或分散状。 （2）它可存在于零下，又可存在于零上温度环境。 （3）从所取得的岩心样品来看，气水合物可以以多种方式存在： ①占据大的岩石粒间孔隙； ②以球粒状散布于细粒岩石中； ③以固体形式填充在裂缝中；或者为大块固态水合物伴随少量沉积物。 可燃冰的化学性质： 1、在冰的空隙（“笼”）中可以笼合天然气中的分子的原因： (1)气水合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性： ①相同的组合状态的变化——流体转化为固体； ②均属放热过程，并产生很大的热效应——0℃融冰时需用0.335KJ的热量，0～20℃分 解天然气水合物时每克水需要0.5～0.6KJ的热量； ③结冰或形成水合物时水体积均增大——前者增大9％，后者增大26％～32％； ④水中溶有盐时，二者相平衡温度降低，只有淡水才能转化为冰或水合物； ⑤冰与气水合物的密度都不大于水，含水合物层和冻结层密度都小于同类的水层； ⑥含冰层与含水合物层的电导率都小于含水层； ⑦含冰层和含水合物层弹性波的传播速度均大于含水层。 (2)天然气水合物中，水分子（主体分子）形成一种空间点阵结构，气体分子（客体分子） 则充填于点阵间的空穴中，气体和水之间没有化学计量关系。形成点阵的水分子之间靠较强的氢健结合，而气体分子和水分子之间的作用力为范德华力。 2、经发现的天然气水合物结构有三种： 即结构I 型、结构II 型和结构H型。结构I 型气水合物为立方晶体结构，其在自然界分布最为广泛，仅能容纳甲烷（C1）、乙烷这两种小分子的烃以及N2、CO2、H2S 等非烃分子，这种水合物中甲烷普遍存在的形式是构成CH4·5.75H2O的几何格架；结构II 型气水合物为菱型晶体结构，除包容C1、C2等小分子外，较大的“笼子”（水合物晶体中水分子间的空穴）还可容纳丙烷（C3）及异丁烷（i-C4）等烃类；结构H型气水合物为六方晶体结构，其大的“笼子”甚止可以容纳直径超过异丁烷（i-C4）的分子，如i-C5和其他直径在7.5～8.6A之间的分子（表1）。结构H型气水合物早期仅存在于天然气水合物勘探技术综述.
浊积岩特征与油气成藏条件
油气藏形成机理名词解释
天然气水合物勘探用盐基低温无固相钻井液研究终审稿)
天然气水合物
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