海底水合物冰丘的特征及意义

海底水合物冰丘是一种特殊的海底构造,外观表现从平滑浑圆的陡峭丘状体变化到粗糙不平的缓斜丘状体。地震剖面上,内部常表现为空白反射,并与似海底反射(BSR)紧密相关。归纳了前人对海底水合物冰丘的研究。综合分析认为规模较大的海底水合物冰丘通常形成于高通量汇聚型流体运移通道附近;海底水合物冰丘的出现可能指示了下部水合物及油气藏的赋存和大陆边缘汇聚型流体的运移;同时,在汇聚型流体运移条件下,伴随着流体向上运移的深部热流和高盐度水可能导致BSR深度变浅;此外,水合物冰丘的形成与发育为动态过程,其形成过程可分为水合物成核、聚集/冰丘型以及分解/冰丘垮塌3个阶段。开放型流动系统中形成的水合物丘的气体来源于"深部"沉积物渗滤的外部流体,可形成规模较大、高饱和度的水合物矿产,具有勘探价值。为更好地认识海底水合物冰丘演化史以及其与汇聚型运移通道、BSR分布位置等之间的关系,需要进一步开展海底调查、高精度多道地震调查,并结合地球化学等方法进行综合评价研究。

海底水合物丘与泥火山的演化特征及其对天然气水合物聚集的影响

海底水合物丘与泥火山均属于不同相态流体向上运移排出至地表过程中的产物,与这2种特殊地质体相关的浅表层天然气水合物具有独特的成藏过程和赋存规律,同时,它们也都是富碳流体排放的重要途径。然而,由于对这2种地质体缺少系统的调查,加之对浅表层天然气水合物资源和碳泄漏过程的研究程度不高,当前在海底水合物丘与泥火山特征刻画及准确甄别上还存在障碍,导致难以科学地评价与其伴生的水合物资源的聚集过程及环境效应。通过总结已有海底水合物丘与泥火山的阶段性研究工作,对该2种特殊地质体从地貌特征、内部结构、形成机制等方面开展比较研究,系统分析了二者的演化过程以及对与之相关的天然气水合物聚集过程的影响,并讨论了2种地质体的区别与联系。本研究可为理解全球海底富碳流体的排放及其对海洋碳循环的贡献以及海底浅表层天然气水合物资源量的评价提供参考。

海底水合物区甲烷的溶解度

海底水合物区有特定的温压条件限制，甲烷含量丰富超过局部的溶解度(Kvenvolden，1988)。即使全球的大部分海相环境具备水合物形成的温压条件，但是水合物主要存在于有机碳产出高或能为水合物的形成提供足够甲烷的承载流体存在的大陆边缘地区。

深海海底钻机海底天然气水合物钻进取芯建模与分析

针对深海海底钻机金刚石钻头在钻进海底天然气水合物过程中有明显弹塑性变形的特点,基于Hertz接触修正理论,提出了一种适用于深海海底钻机天然气水合物钻进取芯的建模方法。首先,分析钻进过程中海底天然气水合物从弹性变形到弹塑性变形破岩机理,求得金刚石钻头在钻进过程中单颗粒金刚石受到的钻进压力和切削力;其次,根据单颗粒金刚石受力情况,得到整个钻头上钻压和扭矩与钻进参数的理论关系,从而建立金刚石取芯钻头力学模型;最后,分析得到在钻进海底天然气水合物时海底天然气水合物的饱和度与扭矩和钻压的关系曲线。以该方法进行海上试验,成功获取了海底天然气水合物样品,验证了该方法的可行性。该研究成果可为深海取芯钻机钻头参数的设计和高效率钻进取芯提供理论依据。

海底天然气水合物储层复杂地层钻进取芯数值模拟

海底天然气水合物由于其特殊的成藏机理,其分布大多与海底构造地层相关,而天然气水合物的赋存状态同样影响着海底沉积物的性质,因此其储层往往是可预见性差、可钻性差及稳定性差的复杂地层.针对天然气水合物储层的软硬互层,利用有限元软件Abaqus/CAE,建立搭载在海底钻机上的金刚石钻头对天然气水合物储层钻进取芯的有限元仿真模型,对钻进过程进行模拟分析.通过在钻头上施加不同的钻进参数,获得金刚石钻头随钻进参数变化的运动规律,以及不同钻进参数下水合物储层不同位置的应力状态;通过对应力状态进行分析,得到岩芯受扰动的变化规律.结果表明:金刚石钻头在穿过不同地层时运动状态可分为3个阶段,钻头的平均钻速随着钻压与转速的增加而增加;不同地层的岩芯失效率大不相同,水合物层岩芯的失效率为10%~15%,其上覆土层岩芯的失效率为25%~45%,而且失效率受钻压的影响较为明显.

海洋CSEM探测海底天然气水合物的有效异常研究

鉴于海洋CSEM响应对海底地层的电性变化比较灵敏,故可以依据水合物储层和围岩沉积层的CSEM响应差异,确定海底天然气水合物储层的分布范围。在考虑噪声情况下,通过建立一维含水合物储层模型,正演计算获得CSEM响应,进而求得有效异常、综合分析有效异常与发射频率及收发距的关系。研究表明,电磁响应的有效异常可用于确定合适的勘探频率,并由此获得相应的归一化振幅比和相位差曲线,利用有效异常对水合物储层电阻率变化十分灵敏的特性,寻找水合物储层,证明海洋CSEM探测海底天然气水合物的可行性。

海底天然气水合物的饱和度预测技术

海底天然气水合物的储量主要取决于水合物的分布面积、水合物稳定带的厚度、沉积层的孔隙度及水合物的饱和度 (或充填率 )等 ,其中水合物在沉积物孔隙中的饱和度对其储量的估计具有重要意义。目前很难通过原地直接测量来获得这种饱和度数据 ,一般根据地球化学或地球物理方法取得。水合物饱和度预测技术主要有 :利用岩心孔隙水氯离子浓度、地球物理测井、地震波速度等间接手段。每一种技术都不是完善的 ,而海底含水合物的沉积物又是一个复杂的系统 ,在预测中应根据实际情况选择比较合适的方法 。

CMP域内海洋CSEM法探测海底天然气水合物分辨能力研究

海洋CSEM法因其对海底高阻体反应灵敏,可用于探测和识别海底天然气水合物储层,然而,由于海底天然气水合物成因和成藏规律复杂,一些区域横向块状分布或是垂向多层分布的成藏模式加大了探测难度和成本,对于探测分辨能力也提出了更高的要求。为了在实际CSEM探测中进行高阻异常的现场快速评估,借鉴地震勘探共中心点道集的转换方式,将二维模型的海洋CSEM响应在CMP域单元内转换为一维模型的响应,进而实现二维模型CSEM资料在CMP域内的近似一维反演,针对不同电阻率模型讨论勘探参数对异常体分辨能力的影响。结果表明,海洋CSEM资料的CMP域反演对横向和纵向上相邻的水合物储集体具有一定的分辨能力,这为海洋CSEM法探测复杂成藏模式的水合物提供理论依据。

海底天然气水合物的地震资料处理与分析

介绍了利用多道反射地震资料，采用反射振幅随炮检距变化ＡＶＯ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｖｅｒｓｕｓ Ｏｆｆｓｅｔ）技术 和其他地震正、反演方法，通过研究地震剖面上的拟海底反射层（ＢＳＲ）分布、地震弹性参数特征，来探讨ＢＳＲ上、下方含天然气水合物沉积层和含游离气沉积层的内部结构和某些主要物理性质，如沉积物的 空隙率、天然气水合物的饱和度等，由此来评估海底天热气水合物的资源前景并研究其成矿机制。

海底天然气水合物赋藏区域地热基本模型探讨

在分析海底天然气水合物赋藏区域地热场特征的基础上,借鉴盆地地热模型理论和方法,建立了海底天然气水合物赋藏区域的地热基本模型,并详细介绍了边界条件和导热系数的确定方法。由于天然气水合物的形成、分布与实际地质和地热条件密切相关,因此加强天然气水合物赋藏海域的地质与地热基础调查是构建准确可靠的地热模型的关键。

海洋CSEM法探测二维海底天然气水合物响应特征

针对海底天然气水合物开展了可控源电磁探测法(Controlled-source Electromagnetic Method,CSEM)响应研究,根据实际地质资料设计二维地电模型并进行正演计算,讨论了频率变化对CSEM响应结果的影响以及海底地形起伏时的CSEM响应特征。综合天然气水合物二维正演模拟结果,论证了海洋CSEM探测海底天然气水合物的可行性,研究成果可为今后的海底天然气水合物勘探提供技术支持。

海底表层水合物绞吸采掘的单齿破碎性能

固态流化绞吸开采是解决海底表层天然气水合物开采技术瓶颈的方案之一。而绞吸头是水合物绞吸开采的核心部件,因此单齿参数是决定绞吸头破碎性能的关键。利用替代试样和单齿直线模拟切削装置,开展了绞吸头单齿结构和工艺参数对单齿载荷、破碎颗粒粒径尺度的影响实验。结果表明:随着单齿宽度的增加,单齿所受载荷随前刃角的增大呈二项式减小的规律;破碎的颗粒粒径随切削宽度的增加而增大,随着前刃角的增加而减小,前刃角为60°的破碎效果最佳。侧倾角对单齿载荷和破碎颗粒尺度分布的作用受切槽壁面脆性崩落的影响。

海底天然气水合物取样器冷却技术研究现状

天然气水合物是一种潜力巨大的替代性能源,其可以稳定地存在于一定的低温高压条件之下。在天然气水合物钻探作业中,冷却保温技术是天然气水合物钻探的关键技术之一。低温可以抑制天然气水合物分解,这对获取水合物样品有着十分重要的作用。本文首先概述了海底天然气水合物取样器保温冷却技术研究现状,并对取样器冷却保温技术进行深入的调查研究和分析。然后对日本的PTCS取样器中的冷却保温技术和国内具有冷却保温功能的取样器进行了详细介绍,并对相关技术进行分析和总结,最后对海底天然气水合物取样器冷却保温技术的发展做了总结与展望。

南海准被动陆缘深水油气与水合物共生意义

南海北部准被动陆缘深水区处在欧亚、印-澳和太平洋-菲律宾三大板块相互作用之特殊大地构造位置,具有被动大陆边缘拉张裂陷的基本属性和典型断拗双层或三层盆地结构及沉积充填特征,与相邻的北部陆架浅水区一样具备基本油气成藏地质条件。南海北部准被动陆缘深水盆地油气运聚成藏地质条件与世界典型被动陆缘盆地深水油气富集区基本类似,但亦存在一定的差异和特殊性。南海北部深水油气运聚成藏及其空间分布与天然气水合物具有纵向上的共生组合关系及烃源供给上的成因联系,其油气地质意义在于其浅层油气及海底水合物显示可以指示深部油气藏的存在或作为深部油气藏勘探的指向和示踪,而这种空间上的共生叠置关系,亦拓宽了资源勘探领域,扩大了其资源规模及潜力。

海洋天然气水合物勘探与开采研究进展

海底水合物是一种重要的新型能源矿产,曾认为在未来20～30年内不具开采价值,但是现在这种看法已经改变,美国和日本政府现正筹划进行试验性开采。近年科技界已经研究出适合于从深海水合物中开采甲烷气体的工艺技术和方法。目前,降压法已被证明是一种较为经济有效的方法。引述了日本天然气水合物勘探和开采纲要MH21,详细说明其开采试验的计划和设计。