Gas Sources of Natural Gas Hydrates in the Muli Permafrost of Qilian Mountain

The gas hydrates in the permafrost region of Qilian Mountain are characterized by low latitude, thin thickness, shallow burial depth, abundant coal seams, high contents of heavy hydrocarbons and multiple sets of source rocks. Up to date, the source of gas or the main source rocks of the Mull gas hydrates have remained unclear.

高原高寒矿区生态地质层修复中冻土层构建与应用

冻土层在高寒地区的生态平衡中起着重要作用,但冻土层的修复与保护在高原高寒矿区生态环境治理中经常被忽略,鲜有研究。以木里矿区聚乎更区生态环境综合整治实践为例,通过对原始冻土层的平面分布、垂向分布、地层结构、地温变化等特征的分析,针对破坏的土壤层、地表层、冻土层、煤层顶板岩层等不同研究对象的生态地质层剖面,按照模拟季节性冻土、多年冻土差异变化特征及其生态地质功能的思路,在利用构建人造冻土层和回填层二元结构冻土生态地质层剖面模型的基础上,提出了以冻土概况调查、剖面模型建立、搭接融合、确定回填时间、设计表层保水、布设截排水沟、地貌重塑为流程的人工构建冻土层的修复技术,以实现人造冻土层在物质结构、地下含隔水层结构及水力联系、水源涵养等方面的功能基本达到原始冻土层的水平,同时提供更多对冻土保存有利的条件。采用探坑、钻孔岩心取样和孔内长期地温监测等不同方法手段在以往矿区渣山区和新回填修复采坑内对比实验,证实了原渣山压覆区域多年冻土顶界在稳定抬升,采坑内新回填区已经开始形成新的冻土层;通过对比渣山区自然恢复冻土层和采坑内人工修复冻层形成的时间和厚度,表明人造冻土层构建更有助于该区冻土快速恢复。

青海省天峻县木里地区天然气水合物发现区浅表地球化学特征

在青海木里天然气水合物发现区分别采集50件浅表土壤样品和顶空气样品,采用顶空间轻烃法、酸解烃法和蚀变碳酸盐法研究其浅表地球化学特征。结果表明,顶空气中可检测出C1—C3,土壤中检测出C1—C5,酸解烃各指标之间具有显著的相关性,碳酸盐指标与酸解烃也呈显著的正相关。地表烃类气体来源为原油伴生气、凝析油伴生气和煤型气,与水合物同源,显示出深部热解成因气的特征。

南祁连盆地木里冻土区天然气水合物烃源岩特征及评价

中国地质调查局2008年在南祁连盆地木里冻土区采集到了中国陆域第一例天然气水合物实物样品,对于天然气水合物的气体来源存在不同的认识。利用新完钻3口井样品的化验分析结果,分析了中侏罗统和上三叠统烃源岩有机地球化学特征。结果表明,中侏罗统江仓组、木里组煤系地层烃源岩有机质丰度较高,TOC(总有机碳含量)大于1%的样品占78.9%;氯仿沥青"A"含量大于0.1%的占总数的72.2%;有机质类型以Ⅱ_2、Ⅱ_1型为主;镜质体反射率R_o多介于0.7%~1.2%之间;71个样品生烃潜量平均值为8.8mg/g,总体处于生烃高峰期的生油阶段或凝析油阶段,属于好、很好烃源岩,为天然气水合物主力生烃层系。上三叠统尕勒得寺组亦为煤系地层烃源岩,TOC含量大于1%的样品占76.9%;氯仿沥青"A"含量小于0.05%;有机质类型以Ⅲ、Ⅱ_1型为主;镜质体反射率Ro介于1.1%~1.77%之间;总体处于生湿气或干气阶段,但由于构造抬升影响其生烃潜量,平均值仅为0.35mg/g,当前整体生烃能力较差,为非烃源岩或较差烃源岩,对天然气水合物成藏贡献不大。

木里冻土区天然气水合物成藏特征

为探讨木里冻土区天然气水合物的烃类来源及成藏特征,应用地球化学反演方法,根据碳同位素和成熟度的关系,分析烃类的成因和来源,结合水合物赋存特征、地层埋藏史等研究水合物成藏特征。结果表明:木里冻土地区天然气水合物的烃类气体以油型气为主,浅部混有少量煤成气;前者主要来源于石炭统和下二叠统烃源岩,侏罗系烃源岩贡献较小。水合物成藏空间分布非均质性较强,纵向上不同层段的气体来源和充注特征具有较大差异,上部层段烃类成熟度较低,来源于早期常规油气藏破坏后逸散气体,混有少量水合物分解甲烷;中部层段甲烷具有"多阶"充注特征,有原油裂解气贡献,底部发育油气优势运移路径;下部层段烃类主要来源于深部烃源岩层(早二叠系和石炭系),具有"多阶"充注特征。水合物形成前的常规油气藏演化和水合物形成后的保存条件,是研究区天然气水合物成藏和展布的主控因素。

青海木里冻土区水合物稳定带的特征研究——模拟与钻探结果对比

基于青海木里冻土区的气体组成、钻孔泥浆的温度测量数据等对该区水合物稳定带的顶底深度进行了模拟计算,并将计算结果与钻探揭示的水合物产出深度进行了对比.模拟计算的水合物顶深在148.8～122.7 m间,底深在324.6～354.8 m间,水合物厚度在175.8～232.2 m间,钻探揭示水合物及其异常产出在133～396 m间层段,两者具有可比性,彼此结果基本一致,显示模拟手段可以很好地服务于水合物稳定带顶底深度的预测.气体组成、冻土深度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等是影响木里冻土区水合物稳定带顶底深度的主要敏感因素.

青海柴木铁路多年冻土区片石路基工程措施效果的模糊评价

为综合评价多年冻土区片石路基工程措施效果,以青海柴木铁路为例,通过分析筛选多年冻土区片石路基工程措施效果评价因子,给出各评价指标的层次结构,建立综合评价模型,确定工程效果评价分级标准与评价因子权重,采用模糊数学方法对柴木铁路多年冻土区片石路基工程措施效果进行评价,评价结果显示:柴木铁路多年冻土地区片石路基工程效果评价结果为较好状态的占86.1%,处于一般状态的比例为7.5%,处于较差状态的为6.4%,没有处于良好状态的路段.结合试验断面测温资料,采用模糊方法的评价结果与野外实际观测结果基本相符,说明此方法可运用于多年冻土区片石路基工程措施效果评价中.

青海木里三露天井田构造特征及其与天然气水合物分布关系

通过对青海木里冻土区三露天井田三维地震资料进行处理,在岩石物理分析和地震响应特征分析模拟的基础上,获得了研究区深部构造和地震特殊处理如AVO特征分析等结果。结果显示,该区天然气水合物的分布与构造关系极为密切,研究区的天然气水合物分布主要受构造控制。在构造发育区,断裂和裂隙发育,其内的天然气水合物分布特征明显,这一结果与实际钻探结果亦相吻合。

柴木铁路热棒试验断面冷却效果研究

柴达尔至木里铁路是青海省地方铁路,全线均有多年冻土分布,依据青藏铁路热棒应用的成功经验,其部分路段施行了热棒冷却措施。不同于青藏铁路沿线气候和冻土条件,柴木铁路热棒应用效果有待于检验。设置三个试验断面,分析了气温条件,比较研究了热棒和无热棒路基地温变化的不同,结果表明:(1)柴木铁路大风频繁、气温低、温差大的气候条件有利于热棒的应用;(2)无热棒断面路基地面深度3 m以下地温波动较小,长期稳定在-1℃附近;(3)在第二个冻融周期的冬季,热棒能够有效地降低路基温度;(4)热棒断面路基第二年的冬季降温效果非常显著,冻土上限最大抬升了1.5 m。热棒冷却措施能够保障柴木铁路多年冻土路基稳定,为铁路的正常运营提供保证。

青海木里三露天冻土区天然气水合物钻孔岩心顶空气组成及指示意义

对青海木里三露天地区DK8-19、DK10-16、DK10-17、DK11-14、DK12-13、DK13-11共6个天然气水合物钻孔岩心顶空气气体组分进行分析测试,并将获得的各孔岩心顶空气组分含量变化与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段、断层或破碎带分布之间的空间关系进行对比分析。结果显示:6个钻孔岩心顶空气中烃类气体高含量区间均与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段具较好的对应关系,其高值区间可作为天然气水合物、油气显示的一种指示;距断层或破碎带产出位置不同的岩心顶空气组分含量变化特征显示,不同级次的断裂系统为烃类气体向上运移提供通道,部分可为天然气水合物提供赋存空间。研究结果说明顶空气组成对天然气水合物及其异常现象、油气显示现象、烃类气体运移作用有重要指示意义。

煤矿开采过程中的冻土环境问题与对策

冻土区矿产资源的开发,对多年冻土的影响速度快、范围广、最直接,是其他人为活动无法比拟的。特别是煤矿开采,它对多年冻土影响剧烈,使得煤矿区冻土环境更加脆弱。青海木里煤田矿区处于青藏高原阿尔金山—祁连山高寒带山地多年冻土区,是大通河上游水源涵养生态功能区,冻土生态环境较为敏感。在分析青海木里煤田矿区多年冻土分布状况与特征的基础上,从多年冻土变化和多年冻土区自然环境变化两个方面,探讨了煤矿开采过程中的冻土环境问题,并提出避免和减缓煤矿开采对冻土环境造成影响的建议与对策,以期为寒区资源合理开发利用保护提供科学依据。

露天煤矿矿坑回填对冻土恢复的影响分析

为分析露天煤矿矿坑回填对冻土恢复的影响,采用数值模拟方法,对一定初始温度条件和不同边界条件下露天开挖回填后的冻土恢复进行预测分析。分析结果表明:填土温度对回填后冻土恢复有很大的影响,当填土温度由+2.0℃降低为-2.0℃时,冻土的恢复速率明显加快,厚度明显增大;当填土表面温度为正温时,坑底内的冻土恢复较难;当填土表面温度为负温时,坑底内的冻土恢复速率以及冻土厚度均比正温时更快更厚;随着天然地表温度的降低,冻土恢复速率与冻土厚度也逐渐加快增厚。因而,应尽量选择冷季,并对回填土体作降温处理后再进行回填,以保证冻土快速恢复并保持稳定,这样更有利于矿区的生态环境恢复。

木里地区永久冻土层的形成及对天然气水合物的成藏影响

以青海木里天然气水合物成藏地区为研究对象,总结分析了现有木里地区永久冻土和天然气水合物的特点;基于青藏高原第四纪的气候调查相关证据和现有地质勘探资料,利用FLAC;模拟计算永久冻土的形成过程,计算结果表明,现有的永久冻土可能形成于晚全新世新冰期(4000~3000至1000 a BP),约经历170 a的降温后形成稳定的永久冻土层底部边界,深度为130 m,永久冻土层中的温度梯度为1.64℃/hm,计算结果与现场勘探结果相当吻合。此外,基于永久冻土层的形成过程、天然气水合物A/B类形成时的温压曲线及天然气水合物的成藏现状,分析木里地区天然气水合物分布相对分散的原因,一是由于地质构造的原因,烃类气体仅迁移至140 m深度左右,天然水合物在原地发生相变;也可能是烃类气体迁移至更浅层的地层中,但由于多年冻土的反复演化,浅层天然气水合物动态分解后以气态形式进入大气。相关成果可为木里地区天然气水合物的勘探和开采提供思路。

木里冻土带天然气水合物赋存区浅层土壤地球化学特征及指示意义

青海省祁连山木里是中国陆上唯一通过钻探发现天然气水合物样品的地区。在木里天然气水合物赋存区开展了土壤油气化探的研究工作,采用了顶空气、酸解烃和蚀变碳酸盐3种烃类检测技术,其中顶空气和酸解烃方法在木里冻土带比较有效,而蚀变碳酸盐方法相对较差。顶空气法提取的游离烃和酸解烃法提取的吸附烃显示:木里天然气水合物赋存区土壤中烃类气体组分复杂,除了主要成分甲烷外,还含有少量乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。烃类气体既有热解成因,又有生物成因;气体类型包括油型气、煤成气和生物气。根据甲烷衬度异常图,结合研究区地质资料和发现天然气水合物的钻井资料,认为工区中东部的甲烷高异常区断裂发育,应该是天然气水合物的有利赋存区。

青海木里三露天冻土天然气水合物成藏模式研究

祁连山地区天然气水合物分布较为复杂,急需对该区天然气水合物成藏控制因素与成藏模式进行深入研究。本次重点对青海木里三露天天然气水合物系列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合分析,结果显示:该区天然气水合物气源以油型热解成因气为主,少部分在浅部混有部分微生物成因气及煤成气,这些油型热解成因气源主要由下部或更深部上三叠统或二叠系提供;当气源岩生成烃类气体后运移至浅部直接或间接由断裂连同泥岩、油页岩等封堵形成浅部气体聚集;浅部气体聚集体局部加入微生物成因气或煤成气,经过不晚于中更新世早期形成的岛状永久冻土作用,在天然气水合物稳定带内与水结合形成天然气水合物,当它们处在天然气水合物稳定带之外便在更浅部以异常高压气层或游离(吸附)气存在。由于气源类型与供应条件、运移与聚集条件、天然气水合物稳定带范围的不同,它们之间的匹配关系在不同位置具有很大的差异性,从而影响该区天然气水合物在横向平面上和纵向剖面上分布与产出的不均性。

木里冻土带天然气水合物瞬变电磁法应用研究

天然气水合物是一种绝缘固体,与围岩电阻率差异大,具有电磁法勘探的物性基础。在青海木里天然气水合物赋存区,开展了瞬变电磁法的勘探试验研究,发现电阻率断面图上部为连续较厚高阻层,下部低阻背景之间存在不连续高阻层。根据木里天然气水合物钻井的测井资料,上部连续高阻层可以确定为冻土层,而下部不连续高阻层位于非冻土层之间,深度上与科学钻井的天然气水合物赋存层位基本对应,处于天然气水合物稳定带,因此认为瞬变电磁法探测的下部非冻土层内不连续高阻层指示了木里天然气水合物的赋存层。研究结果表明:瞬变电磁法具有探测常年冻土带深部高阻的能力,可用于天然气水合物的勘探。

柴木铁路多年冻土路基工程措施效果对比研究

为保护多年冻土区铁路路基稳定性,青藏铁路采用了诸如通风路基、块石路基、热棒等一系列主动保护措施,这些措施为保证青藏铁路路基稳定性起到了很好的效果。为研究这一系列主动保护措施在高温、高含冰量沼泽湿地多年冻土区的应用效果,本文选取年降水量较大、地温较高的柴达尔—木里铁路（柴木铁路）江仓段（DK92＋000～DK99＋500）作为观测场,该观测场主要采用了块石路基和热棒两种主动保护措施。通过分析块石路基、热棒路基及无措施路基试验断面2007年至2010年的测温结果,结果表明：在高温、高含冰量沼泽湿地多年冻土区,铁路路基采用块石路基、热棒措施对保护其下部多年冻土较无措施路基作用明显,块石路基和热棒路基试验断面下多年冻土上限抬升、地温降低,同时,对东南—西北向路基采用左侧两排、右侧一排热棒的不对称布设方式起到消除路基下部温度场不均匀性的作用。

青海木里三露天冻土天然气水合物气源性质研究

祁连山木里地区自2008年首次钻获到天然气水合物实物样品以来,其气源问题一直成为焦点。此次重点对神华青海能源开发有限责任公司投资项目实施的青海木里三露天天然气水合物系列钻井的岩心解析气的组成与甲烷碳及氢同位素、岩心顶空气的组成等进行了分析,结合不同钻井天然气水合物本身的气体组成和甲烷碳及氢同位素特征,进一步探讨了该区天然气水合物气源的成因与性质。结果显示:研究区内气源为混合成因,其中东部地区气源以微生物成因气为主,并混合少量热成因气;中西部地区气源以热成因气为主,其热解气具有原油裂解气特征,少部分具微生物改造气特征,同时还混合有部分微生物气及少量煤成气。

音频大地电磁测深法探测冻土区天然气水合物有效性实验

我国青藏高原永久冻土区具备良好的天然气水合物成矿条件和找矿前景,缺少有效的勘查技术已经成为影响我国陆域水合物资源调查与评价工作的重要瓶颈。在木里地区开展了音频大地电磁测深法探测天然气水合物方法有效性实验研究,结果表明:音频大地电磁测深法在探测冻土和水合物方面是有效的。研究区冻土发育,但厚度变化较大,冻土发育状况对水合物成藏有一定控制作用。天然气水合物矿体在电性上表现出三大特征,这些特征可以作为判断水合物成藏的识别标志。水合物成藏受坳陷南缘的逆冲断裂(F_1、F_2)控制明显,断裂带不仅是气体运移通道,也是水合物成藏空间。研究结果对推动我国陆域天然气水合物勘探技术进步和水合物资源调查与评价工作有积极意义。

青海木里多年冻土区天然气水合物调查研究进展综述

综述了青海木里多年冻土区天然气水合物的调查研究进展,重点评述了木里天然气水合物形成的地质特征及其资源潜力,并从理论研究和开发应用方面进行展望。