青藏高原祁连山与乌丽冻土区水合物成藏条件研究

为了探讨青藏高原祁连山和乌丽冻土区天然气水合物成藏条件的异同之处,对其温压场特征、大地构造位置、气源条件等进行了对比分析。结果显示:二者所具有的温压场条件均适合天然气水合物的形成,尤以乌丽冻土区最好;在大地构造位置、沉积地层、气源成因以及保存条件等方面二者却存在着较大的差别,祁连山冻土区构造活动较弱,天然气及天然气水合物的保存条件较好,而乌丽冻土区构造活动较强,持续时间更久,深大断裂更发育,不利于天然气及天然气水合物的保存;祁连山冻土区天然气水合物气源主要为有机成因的烃类气体,而乌丽冻土区钻井岩心和湖水中的气体主要为无机成因的CO2。构造活动与气源成因可能是影响祁连山和乌丽冻土区天然气水合物成藏的主要因素。

青藏高原乌丽冻土区过成熟烃源岩原始有机质类型讨论

为了查明青藏高原乌丽冻土区高成熟烃源岩的原始有机质类型,对采自乌丽水合物试验孔ZK1及周边钻孔的岩心样品进行了测试。测试结果显示,研究区烃源岩干酪根显微组分以镜质组为主,含量为79.68%～83.62%,惰质组含量为14.19%～18.35%,干酪根类型为Ⅲ型。从烃源岩生物标志化合物来看,Pr/nC17与Ph/nC18的值分别为0.29～1.05和0.57～1.56,C23三环萜烷/C30藿烷值为0.47～2.23,且C27/C29甾烷值为0.64～1.35,干酪根类型可能为Ⅱ1型或Ⅱ2型。考虑到研究区烃源岩处于过成熟演化阶段,通过综合分析,认为研究区烃源岩的原始有机质类型可能为混合型,部分有机质可能主要来源于水生生物。

青藏高原乌丽冻土区天然气水合物成藏条件

为了探讨青藏高原乌丽冻土区水合物试验孔未钻获天然气水合物的原因,对该区第一口天然气水合物试验孔的岩心样品和周边露头样品进行了测试,结果显示,该区烃源岩有机质丰度中等,有机质类型Ⅲ型,有机质已过成熟,有利于烃类气体的生成;然而,试验孔岩心顶空气测试结果却显示,天然气组分中98%为无机成因的二氧化碳(13 C-CO2,-4‰^-6‰)。结合区域地质、温压场条件等综合分析认为,该区天然气水合物气源以无机成因的二氧化碳为主,有机成因的烃类气体为辅。但是,研究区构造活动强烈且一直持续至今、深大断裂发育等因素却不利于天然气(包括无机和有机)及其水合物的保存,这可能是试验孔未钻获水合物的主要原因。另外,二氧化碳特殊的升华现象以及取样技术的不完善则可能是试验孔未钻获水合物的次要原因。

青海乌丽冻土区冷泉水溶烃对形成天然气水合物的指示意义

针对深处青藏高原腹地中低纬度高海拔（4 600~5 300m）永冻土地带的青海乌丽地区,开展了该地区天然气水合物形成的气源条件研究。冻土区地表沿断层发育若干冷泉,野外采集冷泉新鲜水500mL密封送实验室进行气相色谱分析。首先对水中溶解的烃在真空和60℃恒温条件下脱出气体,将脱出气体经ρ（NaOH）=300g/L的碱液吸收CO2,余下气体经碱液驱赶至量气管上端,计量脱出气体的体积,并转移至另处;然后根据溶解烃含量注入适当体积的脱出气体进行色谱标定、单点外标定量。结果在冷泉中检测出CH4体积分数一般在223.60~1 097.30μL/L之间,最高达1 113.21μL/L。野外工作查明烃源岩主要为上二叠统那益雄组含煤碎屑岩建造,次为上三叠统巴贡组碎屑岩。前者中赋存的煤层及炭质泥岩为天然气水合物气源供给的重要母质。此研究成果揭示该地区具备形成天然气水合物藏的良好气源条件及成藏潜力。

羌塘北缘开心岭—乌丽冻土区水溶烃组分及甲烷碳、氢同位素特征研究

羌塘北缘开心岭-乌丽冻土区沿隐伏断层发育多处冷泉含水溶解烷烃,采用水溶烃组分和甲烷的稳定碳、氢同位素特征对其成因开展了分析研究。结果表明,开心岭-乌丽冻土区水溶烃组分中甲烷含量比例高达99.83%~99.96%,同时伴随有少量乙烷、丙烷,另含微量的乙烯和丙烯。开心岭一带水溶烃甲烷δ13CPDB值介于-46.5‰^-55.1‰,δDVSMOW值为-281.0‰^-342.0‰;乌丽一带水溶烃甲烷δ13CPDB值介于-47.8‰^-58.9‰,δDVSMOW值为-339.0‰^-346.0‰,指示水溶烃甲烷为有机成因,但气源较复杂,利用δ13CCH4-δDCH4、δ13C1-C1/(C2+C3)等成因图解判别,得出甲烷主要属微生物气,次之为热解成因气,混有少量原油伴生气。推断甲烷主要为有机质在微生物作用下分解的烃类气体或次生生物气,与晚二叠世那益雄组含煤烃源岩有关,气源条件暗示该地区冻土带200~500 m深度内有利于微生物成因气为主的甲烷天然气水合物形成。

青海南部乌丽-开心岭冻土区天然气水合物气源条件研究

以近两年天然气水合物资源勘查与试采工程国家专项在青海南部乌丽—开心岭冻土区开展的气源岩调查资料为基础,重点对上二叠统乌丽群那益雄组和上三叠统结扎群巴贡组烃源岩的有机地球化学指标进行分析。结果显示研究区上二叠统乌丽群那益雄组和上三叠统结扎群巴贡组烃源岩有机质含量中等,有机质类型主要为III型,且成熟度较高,大多数样品有机质达到高成熟或过成熟,处于生湿气和干气阶段,能够产生大量烃类气体来满足该区天然气水合物形成时所需的气源条件;上二叠统那益雄组泥岩和上三叠统巴贡组灰岩可成为该区天然气水合物的主要气源岩。

青藏高原乌丽冻土区二叠纪煤系烃源岩特征

为了查明青藏高原乌丽冻土区二叠纪煤系烃源岩的生烃潜力,对采集自乌丽水合物试验孔ZK1井及其周边钻孔的岩心样品和露头样品进行了测试。测试结果显示:上二叠统那益雄组上段烃源岩有机质丰度较低,而下段烃源岩有机质丰度较高;烃源岩有机质类型主要为Ⅲ型;烃源岩热演化程度很高,已达过成熟。考虑到泥质烃源岩成熟度很高以及该区存在变质程度很高的煤层,综合研究认为,该区二叠纪煤系烃源岩生烃潜力总体较好。

青藏高原乌丽冻土区二氧化碳成因探讨

为了查明青藏高原乌丽冻土区天然气的组分与成因,对采集自乌丽水合物试验孔ZK1井及其周边钻孔的岩心顶空气、岩心解析气以及湖水气进行了组分和碳同位素测试分析,同时对ZK1井及其周边钻孔岩心中的碳酸盐岩碳同位素进行了测试分析。测试结果显示:该区天然气主要成分为二氧化碳,其含量在98%以上,烃类气体(主要为甲烷)含量很少;二氧化碳碳同位素主频在-4‰^-6‰(VPDB)之间,少量富烃样品的甲烷碳同位素主频介于-32.38‰^-27.82‰(VPDB)之间,碳酸盐岩的碳同位素平均值为-3.87‰(VPDB)。综合分析认为,研究区二氧化碳主要为幔源成因,可能与该区强烈的构造运动和岩浆活动有关。