海域天然气水合物开采的地质控制因素和科学挑战 被引量：81

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作者 吴能友 黄丽 +3 位作者 胡高伟 李彦龙 陈强 刘昌岭 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1-11,共11页

目前,国际上对天然气水合物产状、分布和特征的认识已取得显著进展,开展了一系列陆地多年冻土区和海域天然气水合物试采,但天然气水合物开采仍面临科学挑战。本文在综述全球天然气水合物勘探开发现状的基础上,阐述了天然气水合物储层分... 目前,国际上对天然气水合物产状、分布和特征的认识已取得显著进展,开展了一系列陆地多年冻土区和海域天然气水合物试采,但天然气水合物开采仍面临科学挑战。本文在综述全球天然气水合物勘探开发现状的基础上,阐述了天然气水合物储层分类及其开采的地质控制因素,提出了海域天然气水合物有效经济开采面临的资源评价、开采技术方法、储层地质参数和工程地质风险等4方面的科学挑战。要实现海域天然气水合物的有效经济开采,资源评价是基础,开采技术方法是关键。判定天然气水合物储层是否可采需要精确的储层地质参数,能否实现有效开采取决于工程地质风险的控制。 展开更多

关键词 天然气水合物 开采 资源评价 开采技术方法 储层地质参数 工程地质风险

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天然气水合物试采：从实验模拟到场地实施 被引量：42

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作者 刘昌岭 李彦龙 +1 位作者 孙建业 吴能友 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期12-26,共15页

天然气水合物研究的终极目标是对其进行有效的开发利用,即实现长期安全、高效地开采,而水合物试采只是迈出了第一步。数十年的室内水合物开采方法实验及其数值模拟研究取得了显著的成果,为天然气水合物试采奠定了坚实的基础。加拿大、... 天然气水合物研究的终极目标是对其进行有效的开发利用,即实现长期安全、高效地开采,而水合物试采只是迈出了第一步。数十年的室内水合物开采方法实验及其数值模拟研究取得了显著的成果,为天然气水合物试采奠定了坚实的基础。加拿大、美国等国家先后在陆地冻土区进行了水合物试采工作,试验成果为海域水合物试采提供了宝贵的经验。2013年和2017年,日本、中国先后在不同海域实施了天然气水合物试采,并取得了成功,这是天然气水合物研究的一个里程碑式的进步,标志着天然气水合物开采技术研究从室内实验模拟逐步转到产地实施。本文回顾了各种水合物开采方法的原理及其模拟实验成果,简要介绍了水合物开采数值模拟方法与进展,评述了水合物试采的前期关键技术准备及场地实施效果,讨论了每种技术方法的局限性及面临的挑战,并针对海洋天然气水合物开采面临的科学与技术问题提出了建议。 展开更多

关键词 天然气水合物 试采 模拟实验 数值模拟 开采技术 场地试验

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神狐海域W18/19站位天然气水合物上覆层不排水抗剪强度预测 被引量：19

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作者 胡高伟 李彦龙 +3 位作者 吴能友 陈强 刘昌岭 刘振纹 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期151-158,共8页

天然气水合物上覆层不排水抗剪强度是水合物试采过程中导管喷射设计、地层沉降和井壁稳定性分析的关键参数。孔压静力触探(CPTU)为地层强度参数纵向分布规律研究提供了有效途径。本文基于南海北部神狐海域W18/19站位水合物上覆层的CPTU... 天然气水合物上覆层不排水抗剪强度是水合物试采过程中导管喷射设计、地层沉降和井壁稳定性分析的关键参数。孔压静力触探(CPTU)为地层强度参数纵向分布规律研究提供了有效途径。本文基于南海北部神狐海域W18/19站位水合物上覆层的CPTU测试结果和室内实验数据,建立了该区经验锥头系数的确定方法,并基于确定的经验锥头系数求解上覆层不排水抗剪强度。结果表明:W18/19站位水合物上覆层由上至下为强度逐渐增大的钙质黏土,基于总锥尖阻力、有效锥尖阻力、超孔隙压力求解钙质黏土不排水抗剪强度的经验锥头系数分别为13.8、4.2、14.4。水合物上覆层不排水抗剪强度随着深度的增加逐渐增大。基于CPTU建立的不排水抗剪强度计算方法能反映钙质黏土不排水抗剪强度的纵向分布规律。 展开更多

关键词 不排水抗剪强度 孔压静力触探 水合物上覆层 神狐海域 南海北部

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天然气水合物开采过程中的出砂与防砂问题 被引量：40

4

作者 李彦龙 刘乐乐 +3 位作者 刘昌岭 孙建业 业渝光 陈强 《海洋地质前沿》 2016年第7期36-43,共8页

国外试采经验和我国前期勘探结果均表明,出砂问题是制约水合物资源有效开发的关键因素,然而目前专门针对水合物储层出砂—防砂体系的研究尚属空白。为了配合我国水合物试采及未来商业化开采的需要,建立水合物井出砂预测理论和防砂技术... 国外试采经验和我国前期勘探结果均表明,出砂问题是制约水合物资源有效开发的关键因素,然而目前专门针对水合物储层出砂—防砂体系的研究尚属空白。为了配合我国水合物试采及未来商业化开采的需要,建立水合物井出砂预测理论和防砂技术理论体系迫在眉睫。水合物开采过程中的出砂过程与水合物地层的渗流场、温度场和各相饱和度空间分布等的演化过程密切相关,属于多相相变环境中的动态变化过程,因此,水合物储层出砂预测技术和防砂技术面临新的挑战。在总结水合物开采过程中动态相变条件下影响地层出砂因素的基础上,探讨了目前常规油气井出砂预测技术及防砂技术、稠油出砂冷采技术、适度防砂技术对水合物井出砂治理的启示及需要解决的关键问题,为后续研究和工程应用提供参考。 展开更多

关键词 天然气水合物 水合物储层 水合物开采 防砂 出砂预测

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海底多组分水合物分解气好氧氧化实验研究 被引量：2

5

作者 李晶 贺行良 +3 位作者 刘昌岭 孟庆国 宁伏龙 陈宇峰 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期204-216,共13页

海洋区域蕴藏了丰富的天然气水合物资源,是地球上巨大的碳储库之一。当海洋环境发生变化时,部分水合物会分解释放出大量天然气,其向上运移过程中会发生厌氧或好氧氧化反应,从而减少由海洋向大气的碳排放量,起到消耗截流的作用。本文选... 海洋区域蕴藏了丰富的天然气水合物资源,是地球上巨大的碳储库之一。当海洋环境发生变化时,部分水合物会分解释放出大量天然气,其向上运移过程中会发生厌氧或好氧氧化反应,从而减少由海洋向大气的碳排放量,起到消耗截流的作用。本文选取含烷烃好氧氧化菌的海底沉积物进行了水合物分解气的微生物好氧降解模拟实验,实验中用混合气(C_1+C_2+C_3)来模拟多组分水合物分解气。实验结果显示,在微生物作用下烃类混合气发生好氧氧化降解反应至消耗殆尽,反应优先顺序为C_1>C_2>C_3,降解速率C_1>C_2>C_3。且随着烃类组分含量的减少,其碳氢同位素组成发生了微生物降解分馏效应,并呈现出不同程度的富集趋势。C_1、C_2和C_3的碳同位素富集变化量分别为71.05‰、12.03‰和4.61‰,碳同位素分馏系数(εC)的平均值分别为-11.219‰、-2.951‰和-1.539‰;氢同位素富集变化量分别为368.64‰、156.00‰和111.97‰,氢同位素分馏系数(εH)的平均值分别为-56.092‰、-99.696‰和-73.303‰。可见,三者的碳位素富集程度C_1>C_2>C_3,而氢同位素富集程度C_2>C_3>C_1。此外,水合物分解气在微生物降解过程中气体成分组成及碳氢同位素特征发生了改变,对判别气体成因起到一定的干扰作用,因此,利用分解溢出气体样品进行气体溯源时需要适当考虑这一影响因素。 展开更多

关键词 天然气水合物 分解气 好氧氧化反应 微生物降解 碳氢同位素分馏

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瞬态压力脉冲法及其在松散含水合物沉积物中的应用 被引量：5

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作者 刘乐乐 张宏源 +2 位作者 刘昌岭 李彦龙 李承峰 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期159-165,共7页

含水合物沉积物渗透率是水合物开采相关工作的基础参数之一。稳态法在应用于渗透率较低的多孔介质时存在着稳定渗流难和试验耗时长等缺点。目前,含水合物细颗粒沉积物渗透率试验数据积累明显不足。本文首先介绍了瞬态压力脉冲法的基本... 含水合物沉积物渗透率是水合物开采相关工作的基础参数之一。稳态法在应用于渗透率较低的多孔介质时存在着稳定渗流难和试验耗时长等缺点。目前,含水合物细颗粒沉积物渗透率试验数据积累明显不足。本文首先介绍了瞬态压力脉冲法的基本原理及数据处理方法,然后以模拟试验验证了瞬态压力脉冲法的适用性,最后探讨了该方法在松散含水合物沉积物渗透率测量方面的应用效果。结果表明:瞬态压力脉冲法近似解处理粉细砂沉积物试验数据效果较好,而处理黏土沉积物试验数据存在明显误差,建议采用数值模拟反演分析的方法处理瞬态压力脉冲法试验数据;瞬态压力脉冲法适用于松散沉积物渗透率测量,在含水合物沉积物渗透率试验研究方面具有潜在的应用前景。 展开更多

关键词 天然气水合物 松散沉积物 瞬态法 渗透率 参数反演

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水合物分解区地层砂粒启动运移临界流速计算模型 被引量：16

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作者 刘浩伽 李彦龙 +3 位作者 刘昌岭 董长银 吴能友 孙建业 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期166-173,共8页

出砂是制约当前天然气水合物长效开发的关键因素之一。基于水合物分解区地层松散沉积物球形颗粒堆积假设,分析了水合物分解前缘和分解区内部地层砂微粒的受力情况,基于力矩平衡条件建立了松散沉积物中地层砂颗粒启动运移临界流速的计算... 出砂是制约当前天然气水合物长效开发的关键因素之一。基于水合物分解区地层松散沉积物球形颗粒堆积假设,分析了水合物分解前缘和分解区内部地层砂微粒的受力情况,基于力矩平衡条件建立了松散沉积物中地层砂颗粒启动运移临界流速的计算模型,并进行模型敏感性分析。结果表明,水合物分解前缘和分解区内部微粒的临界流速均随着粒径、排布角度、颗粒摩擦系数的增加而增加,胶结物性质、流体中的电解质类型以及浓度等参数均对临界出砂流速产生一定的影响。本文建立的砂粒启动运移临界流速模型能够为水合物开采储层出砂评价提供支撑。 展开更多

关键词 天然气水合物 出砂 水合物分解区 松散沉积物 启动运移 临界流速

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南海神狐海域自生黄铁矿分布、形貌特征及其对甲烷渗漏的指示 被引量：8

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作者 张美 陆红锋 +2 位作者 邬黛黛 刘丽华 吴能友 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期178-188,共11页

自生黄铁矿是渗漏甲烷发生甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原作用的产物之一,是海底甲烷渗漏活动的有效示踪剂。南海神狐海域是我国天然气水合物研究的重点区域,对神狐海域柱状沉积物中自生黄铁矿含量、分布、形貌等特征进行研究,结果发现自生... 自生黄铁矿是渗漏甲烷发生甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原作用的产物之一,是海底甲烷渗漏活动的有效示踪剂。南海神狐海域是我国天然气水合物研究的重点区域,对神狐海域柱状沉积物中自生黄铁矿含量、分布、形貌等特征进行研究,结果发现自生黄铁矿的含量随深度增加而递增,存在两个异常富集峰段:在第一个黄铁矿富集峰段,黄铁矿以长条状为主,外形较粗,微晶形态以草莓状黄铁矿为主,且粒径均一;在第二个峰段主要以细长的条状黄铁矿为主,由带外壳结构的草莓球颗粒组成,晶粒大小不一,存在二次生长现象。另外还发现胶黄铁矿与自生黄铁矿共生。这些特征反映神狐海域沉积物中存在多期次的甲烷渗漏事件,高通量的甲烷渗漏发生在较浅的层位,可能发生甲烷的有氧氧化而变成缺氧环境,有利于黄铁矿富集在第一个峰段;较低的甲烷渗漏发生在较深的层位,甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原作用而形成大量的黄铁矿保存在第二个峰段。因此,神狐海域沉积物中自生黄铁矿的异常富集可以作为地质历史时期甲烷渗漏通量和期次的指示矿物之一。 展开更多

关键词 自生黄铁矿 异常富集 甲烷渗漏 神狐海域

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黄河流域现代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄物源探讨 被引量：15

9

作者 岳保静 廖晶 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期109-119,共11页

在系统搜集与分析前人发表的现代黄河碎屑锆石U-Pb年龄及黄河流域内岩体锆石U-Pb年龄的基础上,对黄河上游到入海口6个站位及黄河支流2个站位现代沉积物样品碎屑锆石U-Pb年龄进行对比,结果发现200～350、350～500、700～1 000、1 000～1 ... 在系统搜集与分析前人发表的现代黄河碎屑锆石U-Pb年龄及黄河流域内岩体锆石U-Pb年龄的基础上,对黄河上游到入海口6个站位及黄河支流2个站位现代沉积物样品碎屑锆石U-Pb年龄进行对比,结果发现200～350、350～500、700～1 000、1 000～1 800、1 800～2 000和2 000～2 600Ma这6个年龄组是黄河流域沉积物U-Pb年龄的主要组成,其中又以200～350、350～500、1 800～2 000和2 000～2 600 Ma占主体,与黄河流域各可能物源区的U-Pb年龄对比,认为黄河上游物质主要来自松潘-甘孜造山带和很多近缘河水侵蚀的黄土,其可能源区包括华北板块、扬子板块、秦岭造山带、东昆仑造山带、柴达木板块北缘及祁连造山带,由于松潘-甘孜造山带和黄土高原黄土来源的复杂性其源区判别还需要借助其他指标加以确定,黄河中下游则有大量华北板块和大别-苏鲁造山带物质的加入。鉴于当前综合运用多种物源分析方法,对长江三角洲盆地若干钻孔地层研究取得的进展及黄河三角洲钻孔研究现状,提出对黄河三角洲钻孔沉积物开展精细物源示踪对黄河时空演化研究的重要性。 展开更多

关键词 物源示踪 碎屑锆石 U-PB定年 演化 黄河

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南海东沙海域冷泉渗漏区沉积物稀土元素地球化学特征 被引量：4

10

作者 邬黛黛 杨飞 +4 位作者 黄霞 潘梦迪 孙甜甜 刘丽华 吴能友 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期59-69,共11页

东沙海域是我国典型的冷泉活动区,该区域表层沉积物的稀土元素地球化学特征不仅受其源区控制,同时也可能会受到冷泉渗漏活动的影响。本文选取位于南海北部陆坡973-4站位的柱状样为研究对象,该站位位于21°54.3247’N、118°49.0... 东沙海域是我国典型的冷泉活动区,该区域表层沉积物的稀土元素地球化学特征不仅受其源区控制,同时也可能会受到冷泉渗漏活动的影响。本文选取位于南海北部陆坡973-4站位的柱状样为研究对象,该站位位于21°54.3247’N、118°49.0818’E,水深为1 666m,柱状样总长1 375cm,采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)等分析测试方法,测得样品的稀土元素以及部分微量和主量元素数据,并结合总碳(TC)、总有机碳(TOC)以及有孔虫质量分数等数据,探讨了冷泉泄漏对周围成岩环境及沉积物稀土元素地球化学特征的影响。结果发现,973-4站位柱状样在海底以下459~619cm深度范围内稀土元素含量整体异常减少,但所有样品稀土元素分布模式及相关稀土元素参数均十分一致。结合冷泉活动研究,表明该区域沉积物元素地球化学特征的异常与物源无关,是受自生碳酸盐岩的增加所影响。此外,通过分析δCe值随深度的变化以及自生碳酸盐岩和硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)的分布情况发现三者相关度很高,表明自生碳酸盐岩的增加很可能是该区域发生的冷泉渗漏导致的甲烷厌氧氧化作用(AOM)所产生的。 展开更多

关键词 稀土元素 冷泉渗漏 东沙海域 自生碳酸盐岩

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基于细胞神经网络重力异常提取的东海火成岩分布 被引量：1

11

作者 杜润林 杨慧良 杨长清 《海洋地质前沿》 CSCD 2017年第4期53-57,共5页

岩浆活动是东海盆地在形成发展过程中各期构造运动伴生的产物,由于火成岩一般与围岩具有明显密度差异,从而引起局部重力异常,但火成岩引起的异常往往被区域异常所掩盖,在重力异常图上无法识别。利用改进细胞神经网络方法对东海盆地火成... 岩浆活动是东海盆地在形成发展过程中各期构造运动伴生的产物,由于火成岩一般与围岩具有明显密度差异,从而引起局部重力异常,但火成岩引起的异常往往被区域异常所掩盖,在重力异常图上无法识别。利用改进细胞神经网络方法对东海盆地火成岩引起的重力异常进行提取,能够突出目标异常,将水平(横向)叠加异常区分开以识别火成岩。结果表明,东海盆地火成岩发育广泛,以NNE向条带状分布为主。 展开更多

关键词 细胞神经网络 火成岩 重力异常 东海盆地

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大陆边缘沉积盆地流体逸散管道地震特征及其成因机制 被引量：4

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作者 骆迪 蔡峰 《海洋地质前沿》 CSCD 2017年第1期1-10,共10页

流体逸散管道是深部流体向上运移所形成的通道,在大陆边缘沉积盆地中广泛发育。由地震资料显示,流体逸散管道主要由根部、过路区和末端3部分组成。由于形成机制、起源和流体成分的不同,其组成三要素有不同的表现形式,因此,流体逸散管道... 流体逸散管道是深部流体向上运移所形成的通道,在大陆边缘沉积盆地中广泛发育。由地震资料显示,流体逸散管道主要由根部、过路区和末端3部分组成。由于形成机制、起源和流体成分的不同,其组成三要素有不同的表现形式,因此,流体逸散管道类型多样,具有不同的地震反射特征。水力压裂是文献中最常见的一种有关流体逸散管道形成机制的解释,但是,随着地震勘探的发展和研究的不断深入发现,水力压裂不足以解释所有类型的流体逸散管道,还存在其他的成因机制,包括流化侵蚀作用、局部空洞坍塌及同沉积模式等。从流体逸散管道组成三要素的角度描述了不同类型流体逸散管道的地震反射特征,并详细论述了其4种成因机制下的形成过程。 展开更多

关键词 流体运移 流体逸散管道 地震反射 水力压裂 流化作用

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南海北部陆坡神狐海域GMGS01区块细粒浊积体的识别特征及意义 被引量：6

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作者 姜衡 苏明 +7 位作者 邬黛黛 沙志彬 匡増桂 吴能友 雷新华 刘杰 杨睿 丛晓荣 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期131-140,共10页

利用广州海洋地质调查局在神狐海域采集的高分辨率地震数据,结合2007年第一次水合物钻探航次(GMGS01)获取的岩心资料,从地震反射结构和岩心粒度特征两个方面对GMGS01区块内残留在峡谷群脊部的细粒浊积体进行了识别和特征刻画。过水合物... 利用广州海洋地质调查局在神狐海域采集的高分辨率地震数据,结合2007年第一次水合物钻探航次(GMGS01)获取的岩心资料,从地震反射结构和岩心粒度特征两个方面对GMGS01区块内残留在峡谷群脊部的细粒浊积体进行了识别和特征刻画。过水合物钻探站位的准3D地震剖面显示,GMGS01区块似海底反射(bottom simulating reflectors,BSR)之上的沉积体表现为2套特征迥异的反射单元:位于下部的薄层透镜状的杂乱反射单元,位于上部的厚层波状起伏形态的连续性中—强振幅反射单元。实际钻获岩心的粒度分析结果表明,沉积物的粒度为4~63μm,为细粒的粉砂或粉砂质泥。自下而上,沉积物的岩性和粒度特征没有发生大的变化,较为相似。但通过粒度CM图,可以发现,含水合物层段与不含水合物层段的沉积物表现为不同的特征,含水合物层段沉积物的结果近似与C=M基线平行,暗示了细粒浊积体的存在。结合神狐海域区域性覆盖的2D地震资料,研究认为发育在神狐海域北部的一系列小型水道,将会侵蚀下部地层的沉积物,使其沿着陆坡坡降的方向发生自北向南的再次搬运,在中—下陆坡的位置以细粒浊积体的形式再次沉积下来。神狐海域细粒浊积体的识别,将为从深水沉积的角度探讨GMGS01区块内水合物的不均匀性分布提供依据,从而有助于进一步揭示该区域水合物的成藏机制和富集规律。 展开更多

关键词 细粒浊积体 天然气水合物 神狐海域 南海北部陆坡

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