永久冻土区天然气水合物饱和度评价技术

在评价永久冻土区天然气水合物资源量时,沉积层孔隙中水合物饱和度的确定至关重要。总结了冻土区水合物饱和度评价方法,主要介绍了直接测试估算法、孔隙水地球化学估算法和地球物理测井估算法。在水合物饱和度估算过程中,每种方法都存在缺陷。因此,在对复杂的冻土沉积体系中水合物饱和度进行估算时,应根据实际情况选用一种以上的方法相互验证,以提高估算精度。

祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征

2008-2009年实施的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”，已完成DK-1、DK-2、DK一3和DK-4孔的钻探任务。施工期间多次钻获天然气水合物实物样品．证实祁连山冻土区存在天然气水合物。祁连山冻土区天然气水合物主要以裂隙型和孔隙型2种状态产出。基于天然气水舍物存在的10个方面的特征，认为天然气水合物赋存层位主要为中侏罗统江仓组，产于冻土层之下，主要储集于133.0-396．0m区问，储集层岩性多以粉砂岩、油页岩、泥岩和细砂岩为主，含少量中砂岩。钻孔中天然气水合物纵向分布不具有连续性，钻孔间横向分布规律不明显。岩石质量指标（RQD）统计结果显示，RQD低值区与天然气水合物储集层段具有较好的一致性，表明裂缝系统对于该区天然气水合物的分布具有重要的控制作用。

青海祁连山冻土区发现天然气水合物

祁连山冻土区位于青藏高原北缘,多年冻土面积约10×104km2,具有良好的天然气水合物形成条件和找矿前景。2008～2009年间中国地质调查局在青海省天峻县木里煤田聚乎更矿区施工"祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程",迄今共完成钻探试验井4口,总进尺2059.13m,分别在DK-1、DK-2和DK-3钻井中钻获天然气水合物实物样品,取得了找矿工作的重大突破。天然气水合物产于冻土层之下,埋深133～396m。水合物呈白色、乳白色晶体,点火能燃烧,红外热像仪测温后呈明显的低温异常,放进水里强烈冒泡,水合物分解后能不断冒出气泡和水滴,并残留下特征的蜂窝状构造。激光拉曼光谱仪检测呈现特征的水合物光谱曲线,测井曲线也具有较明显的高电阻率和高波速标志。祁连山天然气水合物具有冻土层薄、埋深浅、气体组分复杂、以煤层气成因为主等明显特征,是一种新类型水合物。这是我国冻土区首次钻获的天然气水合物实物样品,也是全球首次在中低纬度高山冻土区发现天然气水合物实物样品,具有重要的科学意义和经济意义。

祁连山冻土区DK-1钻孔天然气水合物测井响应特征和评价

祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程中采用电缆测井识别水合物储层,使用了三侧向、声波速度、自然伽马、长源距伽马伽马、井温、井径、井斜7种测井仪器,所获参数有利于确定天然气水合物的赋存位置。根据DK-1钻孔中获得水合物样品层段的测井曲线总结出水合物测井响应的特征,并参考国外的相关资料,对DK-1地层的孔隙度和天然气水合物饱和度进行了初步评价。结果表明,电阻率方法求出的地层孔隙度与岩心分析值较为接近,而用标准阿尔奇方程和修正的阿尔奇方程计算出的天然气水合物的饱和度值相差较大。因此,尚需对水合物岩心进行深入的分析测试,建立适当的岩石物理模型,来指导中国天然气水合物的测井评价。

青海省祁连山冻土区天然气水合物存在的主要证据

2008年冬季和2009年夏天首次在我国陆域祁连山冻土区钻获到天然气水合物实物样品。野外直接观察到白色冰状天然气水合物与点火燃烧现象及其他明显的异常现象,如含天然气水合物岩心表面强烈地冒气泡、渗出水珠、没入水中冒出长串气泡、井中释放异常压力气体、密闭条件下解析出异常含量气体、岩心晾干后留下重烃斑迹、残余细蜂窝状构造、伴生晶型完好的菱形自生方解石矿物、热红外低温异常等现象;室内激光拉曼光谱检测到天然气水合物笼状体峰及其包含的烃类气体峰,宏观地球物理测井曲线上显示含天然气水合物岩心段存在明显偏高的电阻率和声波速度异常。祁连山冻土区天然气水合物及其异常现象主要产出在冻土层下130~400 m之间的细砂岩孔隙与裂隙中及泥岩、油页岩、粉砂岩等裂隙中。

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分的特征和成因

祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和C同位素分析测试结果表明,祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷和丙烷;δ13C1均大于-50‰,R值普遍小于100,显示出明显的热解气特征。结合钻探区的地质背景和岩性特征,初步判断气体大多来源于深部迁移上来的油型气,并有部分原地煤成气的混合。

祁连山冻土区天然气水合物科学钻探试验井中侏罗统的沉积学特征

对青海祁连山冻土区天然气水合物钻井（DK一3）岩心进行了沉积学分析。根据对钻井地层特征、粒度、矿物含量的综合分析，在DK一3钻井揭露的中侏罗统中识别出4种沉积相类型，并完成了沉积微相的划分。伴随地层由老到新，沉积环境由最初发育的辫状河过渡到相对稳定的湖泊（辫状河一曲流河—＋曲流河三角洲一湖泊）。在133-156m和225．1-240m井段的岩层中发现的天然气水合物，主要呈薄层状分布于岩石裂隙面上；而在367．7-396m井段，天然气水合物除存在于岩石裂隙中外，在砂岩孔隙中亦大量存在。天然气水合物的产出与沉积环境、构造条件有着密切的联系。