南海北部琼东南盆地天然气水合物成藏数值模拟

为查明南海北部琼东南盆地生物成因和热成因天然气的资源潜力及其对天然气水合物成藏的贡献,根据琼东南海域天然气水合物调查区典型二维地震剖面,构建了该区的地质模型,并结合区域内岩性、地热和地球化学等参数对其进行了天然气水合物成藏的数值模拟。结果表明：琼东南盆地具备天然气水合物成藏的稳定域范围,稳定域厚度介于220～340m之间;生物气和热解气的资源潜力巨大,满足天然气水合物形成的气源条件;运移条件优越,有利于天然气水合物的聚集成藏。最后根据气体来源及其运移特征讨论了该区域天然气水合物成藏的地质模式。     

我国主要冻土区天然气水合物形成条件及成藏模式探讨

从天然气水合物的温度、气源和水源等基本成藏要素着手,探索我国冻土区天然气水合物形成条件及可能的成藏模式。主要分析了羌塘盆地、祁连山地区以及漠河盆地油气地质条件和温度条件,并进一步总结了其天然气水合物成藏条件;其中,祁连山木里地区构造、气源和温度等条件相对较好,是目前冻土区天然气水合物勘探研究的有利区域。对木里地区天然气水合物的气源、石油地质条件及构造演化特征等方面的分析表明,断裂的发育控制了木里地区天然气水合物藏的形成,下部烃源岩生成的烃类气体在断层的作用下再次运移到水合物稳定带成藏;常规气藏经后期的构造抬升到水合物稳定带也可形成天然气水合物藏。     

海洋天然气水合物成藏系统研究进展及发展方向

天然气水合物成藏系统的研究对于认识具有强非均质性的天然气水合物的资源分布、预测其甜点、提高其勘探成效具有重要的意义。通过综合分析天然气水合物在成藏条件、成藏要素和成藏模式等方面的研究认识和勘探成果,综述了天然气水合物成藏系统在气源、稳定带特征及影响因素、储层类型与特征、运移通道类型和成藏模式等方面的研究新进展。天然气水合物的气源可分为生物气、深部热解气和混合气3种类型;水合物的储层类型包括软泥、粉砂质泥和粉砂等多种类型;在粒度较粗的储层中,水合物的含气饱和度往往相对较高;断层、裂隙、底辟构造、气烟囱和高渗透性地层等是天然气水合物的有效运移通道。前人依据气源及其与水合物稳定带的配置关系、水合物的生成速度与分解速度的消长关系、水合物形成的主控因素、运移通道的类型等建立了多种水合物成藏模式,但对于成藏过程中各成藏要素的时空演化及耦合关系、成藏效率的定量评价等研究仍不足,有必要将天然气从气源灶运移至稳定带的动力学过程与稳定带内天然气的运移、聚集、分解和散失的动力学过程有机结合起来开展研究。采用成藏动力学定量研究的思路和方法,应用大数据和人工智能等新技术来定量表征天然气水合物的成藏要素及其时空演化过程,利用数值模拟方法定量研究在气源灶、运移通道、稳定带和储层耦合条件下的天然气水合物的运移、聚集、分解、散失过程是未来天然气水合物成藏系统研究的发展方向。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏动力学模拟

为进一步了解南海北部神狐海域天然气水合物的成藏匹配条件,利用典型二维地震剖面,构建了该区的地质模型,并对其进行了天然气水合物成藏动力学的模拟。研究结果表明：神狐海域具备天然气水合物成藏的温度、压力条件;生物气和热解气的资源潜力巨大,满足水合物形成的气源条件;运移条件优越,有利于天然气水合物的聚集成藏。并提出了该区天然气水合物的成藏模式。     

南海神狐海域天然气水合物成藏系统初探

天然气水合物成藏系统是一个非常复杂的系统，过去的有关研究不多。为此，根据天然气水合物成藏基本条件、浅表层沉积物孔隙水地球化学特征及其所反映的气源和天然气水合物分布特征，结合刚刚结束的南海北部天然气水合物首次实钻采样成果，初步探讨了我国南海北部陆坡神狐海域天然气水合物成藏系统。结果认为：研究区温度、压力和气体组分有利于天然气水合物形成；天然气水合物在空间尺度上不均匀分布，纵向上主要分布于天然气水合物稳定带底界以上一定深度范围内；形成天然气水合物的甲烷气体很可能来源于原地微生物成因甲烷；扩散型原地生物成因甲烷产生低甲烷通量，形成了具有明显不同的分布和饱和度特征的分散型天然气水合物系统。     

基于生烃思路的微生物成因水合物资源量估算——以琼东南盆地西南深水区为例

琼东南盆地深水区的天然气水合物成藏条件优良,是天然气水合物资源有利的勘探远景区。综合底水温度、地热梯度、有机碳含量和沉积速率等资料,分析了该海域范围内天然气水合物稳定带厚度的分布特征,并采用基于运移—反应数值模拟得到的转换函数,对琼东南盆地西南深水区内天然气水合物资源量进行了初步估算。结果表明:生物成因甲烷水合物分布在水深大于600m左右的海底,稳定带最大厚度约300m;微生物成因水合物所蕴含甲烷量达5.7×10~(12) m~3,其中自生自储扩散型天然气水合物远景总量约0.7×10~(12) m~3甲烷气;下生上储渗漏型水合物天然气水合物远景总量约5×10~(12) m~3甲烷气。后者约为原位微生物甲烷水合物资源量的7倍。由此可见,研究区微生物成因天然气水合物的烃类气体以深部运移烃类的供应为主;高效的流体运移通道是控制该区水合物藏富集的重要因素。基于生烃思路的资源量估算方法与通过体积法计算的天然气水合物资源量的数量级(×10~(12) m~3)一致,显示了该方法的有效性。     

南海北部陆坡天然气水合物成藏条件及其控制因素

南海北部陆坡区天然气水合物（以下简称水合物）资源潜力虽然巨大,但影响该区水合物成藏的地质因素却异常复杂。为此,从水合物成藏的稳定域、气体来源、气体疏导体系以及储集层特征等宏观地质条件的视角,剖析了水合物成藏的地质条件及主要控制因素。结果表明：①南海北部热流分布较复杂,影响着水合物稳定域的空间分布,而区域构造地质演化则控制着水合物成矿气体来源、气体疏导体系、富集空间及储层物性特征;②南海北部陆坡从西部—中部—东部,水合物成藏条件及控制因素具有明显的差异性,对水合物成藏模式和空间分布都产生了深刻影响;③总体而言,从陆坡的东段到西段新构造活动渐次减弱,水合物稳定域厚度由东而西、由南向北厚变薄,东部以台西南盆地深水斜坡带成藏条件最为优越,兼具扩散型和渗漏型水合物发育的地质条件,水合物矿藏在稳定域内呈多层、多形式富集的特点,中部以神狐海域白云凹陷南坡为典型代表,为扩散型水合物发育的有利区,水合物矿藏在稳定域底部呈单层发育特点,西南部以琼东南盆地的陆坡深水区成藏条件最为优越,有利于发育渗漏型水合物矿藏。     

中国南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物成藏特征及机制

基于中国南海北部神狐海域GMGS3钻探区内岩心、测井、二维及三维地震数据综合分析,对黏土质粉砂储集层高饱和度扩散型天然气水合物分布特征、差异聚集机理及其成藏机制进行研究。研究结果表明:高饱和度水合物通常对应着高电阻率、低声波时差,强似海底反射(BSRs),且在BSRs下部可能存在泥底辟及气烟囱等形式的流体渗漏现象;水合物储集层以黏土质粉砂细粒沉积物为主,局部存在具有较高孔渗性的粉砂细粒沉积物;水合物类型以Ⅰ型为主,在Ⅰ型水合物层的底部可能存在Ⅱ型水合物;水合物气源为热解气、微生物气混合成因,来自白云凹陷中心深部的热成因气通过断层和泥底辟及气烟囱向浅层运移并与原位生物气混合,直至运移至水合物温度、压力稳定区域中富集形成高饱和度水合物;流体运移输导系统影响和控制了高饱和度水合物差异聚集成藏。     

琼东南盆地典型渗漏型天然气水合物成藏系统的特征与控藏机制

为了深入探究渗漏型天然气水合物(以下简称水合物)运聚成藏的机制,基于高分辨率地震、海底观测、水合物钻探、随钻测井、岩心资料及钻后地球化学分析结果,从气源、运聚、储集、封盖等成藏条件入手,剖析了南海北部琼东南盆地渗漏型水合物成藏系统的特征与控藏机制。研究结果表明:①渗漏型水合物富集成藏受控于松南低凸起构造及其上发育的气烟囱,气烟囱构成的天然气运聚通道与水合物稳定域空间匹配决定了水合物的主要分布范围;②海底冷泉系统及地震剖面上出现的天然气渗漏地震反射异常,是渗漏型水合物分布与赋存的有力指示标志;③渗漏型水合物差异分布特征明显,横向上水合物聚集在具有明显渗漏通道构成的储集空间内部,而没有通道沟通水合物稳定域的区域仅聚集薄层水合物,垂向上水合物的分布厚度、产状及饱和度等也表现出差异性;④水合物气源具有生物气及热解气双重供给特征,热解气与深部中央水道岩性气藏及古近纪烃源岩有着密切的成因联系;⑤充足的天然气通过气烟囱及水道边界断层等通道运移聚集,并在海底浅层块体流沉积(MTDs)细粒黏土质粉砂封盖条件下富集水合物,MTDs内部的裂缝构成了渗漏型水合物主要的储集空间。结论认为,在低凸起及富生烃凹陷成藏的背景下,充足的天然气通过低凸起上气烟囱高效运聚成藏,气烟囱上覆MTDs内部是否出现渗漏通道是能否形成和富集水合物的关键,也是渗漏型水合物差异运聚成藏的主要控制因素。     

珠江口盆地东部海域天然气水合物的成藏地质模式

珠江口盆地东部海域是南海北部天然气水合物(以下简称水合物)资源最为丰富的区域之一,为明确该区水合物的成藏地质特征,针对两种不同地质构造单元(调查A区与B区)水合物的赋存特征,分别选取典型地震剖面,结合区域地质调查资料及岩石物性、地热和地球化学等参数分析,应用盆地模拟技术,研究了该区水合物的成藏地质模式。结果表明:①调查A区中深部断裂发育,气源岩热演化程度较低,热解气源有限,而浅部生物气气源条件充足,浅部先期形成的生物气与深部通过断裂垂向运移上来的热解气混合在一起,由盆地中心向盆地边缘侧向运聚至水合物稳定域,形成以生物气为主的混合气源水合物藏;②调查B区新生代厚度较薄,沉积物有限,所生成的生物气不足以聚集成藏,水合物藏主要为来自邻近凹陷区的深部热解气通过断裂运聚至水合物稳定域内成藏;③相对而言,调查A区气源更为充足,稳定域厚度更大,运移通道更好,是未来水合物勘探更为有利的区域。     

琼东南盆地典型渗漏型天然气水合物成藏系统的特征与控藏机制

为了深入探究渗漏型天然气水合物（以下简称水合物）运聚成藏的机制，基于高分辨率地震、海底观测、水合物钻探、随钻测井、岩心资料及钻后地球化学分析结果，从气源、运聚、储集、封盖等成藏条件入手，剖析了南海北部琼东南盆地渗漏型水合物成藏系统的特征与控藏机制。研究结果表明：①渗漏型水合物富集成藏受控于松南低凸起构造及其上发育的气烟囱，气烟囱构成的天然气运聚通道与水合物稳定域空间匹配决定了水合物的主要分布范围；②海底冷泉系统及地震剖面上出现的天然气渗漏地震反射异常，是渗漏型水合物分布与赋存的有力指示标志；③渗漏型水合物差异分布特征明显，横向上水合物聚集在具有明显渗漏通道构成的储集空间内部，而没有通道沟通水合物稳定域的区域仅聚集薄层水合物，垂向上水合物的分布厚度、产状及饱和度等也表现出差异性；④水合物气源具有生物气及热解气双重供给特征，热解气与深部中央水道岩性气藏及古近纪烃源岩有着密切的成因联系；⑤充足的天然气通过气烟囱及水道边界断层等通道运移聚集，并在海底浅层块体流沉积（MTDs）细粒黏土质粉砂封盖条件下富集水合物，MTDs内部的裂缝构成了渗漏型水合物主要的储集空间。结论认为，在低凸起及富生烃凹陷成藏的背景下，充足的天然气通过低凸起上气烟囱高效运聚成藏，气烟囱上覆MTDs内部是否出现渗漏通道是能否形成和富集水合物的关键，也是渗漏型水合物差异运聚成藏的主要控制因素。     

气藏与油藏形成和保存条件差异问题讨论

在综合前人关于天然气藏形成、保存条件的研究成果基础上,从油和气的性质、赋存状态及分布、来源、储盖层特征、运聚成藏机制、后期保存条件等方面,对比了天然气藏和油藏的差异。与油藏相比,天然气藏具有气源广、多种类型气体混合成藏的特点。天然气运聚成藏具有以下主要特点:运移能力强、运移方式和相态多样;储层条件要求低、封盖条件及后期保存条件严格;具有多种成藏机制。水溶脱气成藏是一种重要成藏机制。天然气的时空分布比石油广泛。     

南海东北部陆坡天然气水合物富集特征及成因模式

南海东北部陆坡具有良好的天然气水合物(以下简称水合物)成藏条件,其水合物资源的成因模式明显不同于2007年在神狐海域钻探发现的分散型水合物成矿区。为探讨前者的成藏特征与成因模式,利用钻探区的地震、测井、现场钻探取心及测试分析等资料进行了综合研究,以期加深对南海东北部陆坡水合物富集规律的认识。研究结果表明:(1)在纵向上,该区发育浅、中、深3套水合物层,构成既相对独立又有一定成因联系的成藏系统,区内存在扩散型、渗漏型和复合型3种成因模式的水合物矿藏;(2)扩散型水合物呈层状分布在稳定域底部,其底界与海底反射界面(BSR)分布吻合;(3)渗漏型水合物呈块状、脉状等形式充填在沉积物裂隙或裂缝中,在稳定域不同部位形成多个矿体;(4)复合型水合物矿藏兼具扩散型和渗漏型水合物的成藏特征,在稳定域底部发育扩散型水合物矿层,而在稳定域上部发育渗漏型水合物体,共同构成复式成藏系统。结论认为:南海东北部陆坡是目前中国水合物资源最为丰富、成藏地质条件最为复杂的成矿区之一。     

天然气水合物成藏要素及其时空耦合初探——以青藏高原昆仑山垭口多年冻土区为例

针对青藏高原昆仑山垭口多年冻土区表层地质、钻探和测井等表现出的地表浅层赋存大量烃类和非烃类气体的现象,结合该区地质资料和天然气水合物最新勘探成果,利用“天然气水合物油气系统”的概念和理论,从气源、温压、水源、运聚等关键要素详细分析了昆仑山垭口多年冻土区天然气水合物的赋存条件。并以该区地质演化历史为依据,探讨了诸多成藏要素的时空匹配和耦合关系。结果表明,昆仑山垭口多年冻土区先后经历了晚三叠世末期—新近纪晚期大量热解气形成与散失,部分热解气残留,新近纪末期羌塘组沉积,晚更新世高原隆升、冰川冻土形成,晚期新构造运动产生断裂、裂缝沟通深部残留热解气进入浅层水合物稳定带与羌塘组少量微生物气混合形成天然气水合物等多个阶段。该区赋存的天然气水合物具有晚期成藏的特征。     

琼东南盆地松南低凸起天然气水合物储层特征及勘探潜力

琼东南盆地深水区油气资源丰富,可为水合物成藏提供充足的气源条件,并且油气运移条件良好,可提供流体的疏导通道,此外,深水区海底沉积层的温度和压力满足水合物的形成要求,具备了水合物聚集成藏的条件,成为近年来水合物勘查的重要靶区.为了表征琼东南盆地深水区松南低凸起水合物成藏特征及明确水合物的勘探方向,首次将随钻测井技术尤其是随钻电阻率成像测井技术引入对天然气水合物的识别、赋存状态、成藏序列及勘探潜力的研究中,并首次采用了密度核磁共振相结合的方法计算天然气水合物饱和度.结果 表明,琼东南盆地深水区松南低凸起水合物层段具有电阻率高及声波速度快的特征,在纵向上识别出了浅层分散状和深层薄层状2个天然气水合物发育层段.分散状天然气水合物饱和度较高、分选较差、具有一定的非均质性,薄层状天然气水合物饱和度较低、分选差、非均质性强;由于不同赋存状态的天然气水合物均具有一定的非均质性,因此,利用密度核磁共振相结合的方法计算的天然气水合物饱和度不确定性较低,更加贴近地下的真实状态.研究区天然气水合物显示较好的井位,均位于研究区的东南方向,且研究区东南方向存在气烟囱,因此,松南低凸起东南方向为天然气水合物的主要勘探目的 区域.随钻测井数据的综合应用,达到了琼东南盆地深水区松南低凸起天然气水合物储层精细表征的目的 ,为琼东南深水区天然气水合物的整体评价、目标优选和井位方案的设计提供了强有力的参考依据.     

松辽盆地长岭断陷无机与有机油气共生成藏组合类型及分布规律

松辽盆地南部长岭断陷为发育于两组岩石圈断裂交会区域的深大断陷,深湖、湖沼相烃源岩十分发育,并发育多套有利成藏组合,是有机成因油气富集区.同时,该区又是深部火山活动最活跃,无机成因气供给最丰富,发育多套无机成因天然气成藏组合的无机成因气富集区.由此,形成有机与无机成藏共生组合.无机与有机成因天然气气藏均有相似的流体运移通道(如不同级别的断裂、不整合面、砂砾岩体及火山岩体)和相似的聚集带.因此,在共同的运聚成藏中,两类来源不同的流体,相互作用、相互促进,为深层油气富集高产起到重要作用.由于长岭断陷各区带无机、有机物供给量存在明显差异,从而形成东南部有机成藏组合为主区带,东北部、西南部无机与有机混合成藏组合为主区带,北部及西北部无机成藏组合为主区带.      

页岩气及其聚集机理研究

页岩气是非常规天然气资源勘探的重要领域,掌握其地质理论是进行页岩气开采的基础。国内学者做了中美页岩气聚集机理条件及地质条件相似性对比研究,对国外页岩气地质理论进行了总结,发现我国页岩气聚集地质条件优越,形成了对页岩气的生成、运移、聚集和成藏等方面的初步认识：页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点,具有自生自储的成藏特征;控制页岩气成藏的主要因素有：总有机碳含量、有机质成熟度、岩石矿物成分、地层压力、温度、优质泥页岩厚度和分布面积等。分析研究页岩气成藏特征,形成聚集机理与富集规律,有助于更好地评价和开发我国的页岩气资源。     

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对页岩气成藏机理进行了全面分析，获得了四个方面的认识。①页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏特征，体现出了复杂的多机理递变特点。②在页岩气的成藏过程中，天然气的赋存方式和成藏类型逐渐改变，含气丰度和富集程度逐渐增加。③完整的页岩气成藏与演化可分为3个主要的作用过程，自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理序列。④相应的成藏条件和成藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影响作用，岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用。研究了我国的情况，认为我国的许多盆地存在工业性页岩气藏发育的基本地质条件，其中，吐哈盆地吐鲁番坳陷的水西沟群是页岩气发育的重要区域之一。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏系统

深化对于南海北部神狐海域天然气水合物(以下简称水合物)成藏系统的认识,有助于科学评价该区水合物资源潜力、指导下一步的勘查工作。为此,借鉴常规油气成藏系统理论,充分利用水合物勘查实践成果,提出了水合物成藏系统的概念,并以此系统论思想为基础,从水合物成藏的气源供给、流体输导及储集层出发,利用地震、测井、取心及测试等资料,深入分析了神狐海域水合物成藏系统的特征。研究结果表明:①该区水合物成藏具有双源、多通道、多期成藏的特征;②来自浅部的生物气和深部的热成因气,通过具有渗漏能力的断裂、底辟、气烟囱等通道以及具有一定渗透性的沉积岩运移至水合物稳定域内形成水合物藏;③气源供给、输导通道及储集层共同控制了水合物的差异聚集;④水合物成藏系统在纵向上呈现出明显的成藏组合,主要表现为低饱和度水合物层—高饱和度水合物层—水合物+游离气层—游离气层上下叠置分布的特征;⑤平面上,不同区域水合物的产出状态、分布厚度、饱和度等差异明显。结论认为,神狐海域具有良好的水合物成藏条件,但水合物在聚集和分布上则呈现出不均匀性的特征,评价其资源潜力应综合考虑气源供给、输导通道及不同类型储集层在时空下的耦合关系。     

青海省木里地区天然气水合物构造成藏机制——来自物理模拟实验的启示

青海省木里地区,2008年钻探岩心中首次钻取天然气水合物实物样品,从而引起了地质学家们越来越多的关注。以木里地区聚乎更矿区为例,结合分析该区域的钻井资料以及断裂分布特征,发现天然气水合物的成藏分布存在一定的规律,即该区天然气水合物主要集中于一条先存深大断层F1的两侧,而邻近区域在具有相似物化条件下却并未发现天然气水合物的存在。因此在前人研究基础上,结合区域地质构造特征,设计了3组物理模拟沙箱实验,试图从构造的角度来阐述研究区天然气水合物可能的构造成藏机制及其影响因素。实验模拟结果表明,先存断层和区域滑脱层对木里地区构造演化具有明显的控制作用。先存断层属于区域性深大断裂,其在后期应力作用下再活化,形成切割地层深部的运移通道;而区域性滑脱层的分布则造成挤压应力作用下区域性薄皮滑脱断层的广泛发育,这些断裂的根部主要集中到区域性滑脱层之上,滑脱层之下地层则基本未被断裂切穿。对比分析物理模拟实验结果及研究区构造特征,结合研究区天然气水合物的分布特征,提出了木里地区天然气水合物可能的区域性"断裂运移、下生上储"成藏模式,即深部热解气沿着深大先存断层运移至冻土层下有利位置富集成藏,并在有利的物化条件下形成天然气水合物,而在研究区其他区域,深部运移通道不发育,则在浅部地层未见天然气水合物的富集成藏。