南海北部陆坡天然气水合物区海水甲烷浓度分布特征及其影响因素探讨

2011—2015年对东沙和神狐水合物钻探区进行了连续5年7个航次的海上调查工作,获取了大量研究区海水水文、水化学及溶解甲烷含量数据,为天然气水合物勘查与试采环境评价提供了良好的基础数据及采前环境基线。调查期间,研究区海水甲烷浓度范围为0~31.4nmol·L~(-1),平均浓度为6.7nmol·L~(-1),高于全球平均海水甲烷浓度,表明南海海水甲烷浓度本底值高于全球平均水平;研究区海水溶解甲烷浓度及其分布特征不受区域海水水文特征、海水化学特征及季节等因素影响,且表层海水-大气甲烷交换并非单一的汇或者源的关系,而是根据时间的不同,海水-大气甲烷交换存在汇源转换;综合调查结果表明,研究区甲烷渗漏对海水、大气甲烷含量没有明显影响,且水合物钻探对区域环境没有明显的影响。     

智控型化探样品预处理系统及其在海洋天然气水合物勘查中的应用

酸解烃、水溶烃、热释烃等地球化学勘探方法中,样品预处理工作是必不可缺的环节,但是目前我国化探样品预处理装备技术仍然停留在30年前建立的手工化学处理阶段,与当前高精度分析仪器普遍应用的现状极不匹配。笔者基于自主研发的智控型化探样品预处理系统,分别介绍了工作原理、控制结构、实现技术、性能指标及测试检验结果,并将该技术应用于国际大洋钻探ODP(Ocean Drilling Program)204航次岩芯样品酸解烃测试和我国南海北部海水水溶烃指标测试,验证了其在天然气水合物地球化学勘探中的效果。实践证明,该系统具有自动快速、精密安全、便携简洁的特点,促进了化探样品预处理技术装备的进步,在我国化探样品实验室预处理和野外现场工作中具有广泛的应用前景。     

基于希尔伯特-黄变换的低频探地雷达弱信号处理技术及其在天然气水合物勘探中的应用

低频探地雷达采集时间窗口大,深部信号受到地层衰减和频散的影响十分明显,真实反射信号往往伴随大量噪声,因此低频探地雷达信号可以视为典型的非稳态信号.引入对于非稳态信号处理效果非常好的HilbertHuang变换方法,在其基础上研究低频探地雷达深部微弱回波信号精细处理方法,能有效地滤除信号中的突变部分和噪声,从而实现对深层微弱信号的检测和提取.利用该方法对冻土带天然气水合物进行勘探,可以提取低频探地雷达信号在冻土底界及其下的天然气水合物储层的有效反射信号,取得了良好的效果.     

气体快速监测系统的组建及其在漠河冻土区天然气水合物钻探工程MK-2孔中的应用

本文结合非动力型脱气器与动力型脱气器的优点,研制出一种适用于低流量、低流速等小型钻探工程的飞溅离心式钻井泥浆脱气设备,并组建一套陆域天然气水合物钻井气体的快速监测系统。此套系统中,钻井泥浆在脱气筒内自动采集气体并将气体样本通过导管引入实验室,通过阀切换、多柱分离、双检测器的气相色谱分析系统,可同时检测C_H__4、C_2H__6、C_2H_4、C_3H_8、C_3H_6、n-C_4H_(10)、i-C_4H_(10)、n-C_5H_(12)、i-C_5H_(12)、O_2、N_2、C_O2、CO等多种气体。其中,烃类气体的方法检出限为0.10~1.00μL/L,非烃气体的检出限为100μL/L~0.01%,方法精密度为1.65%~11.6%,样品分析周期约10min。该系统通过在黑龙江省漠河盆地开展的东北冻土区天然气水合物科学钻探工程MK-2孔的试运行,实现了钻井气体的在线快速监测,方法灵敏、稳定可靠,具有较好的精密度和较低的检出限,能够基本满足天然气水合物等气体钻探现场检测的需要。     

青藏高原天然气水合物勘探对湿地碳循环系统的影响

湿地是全球重要碳循环载体,青藏高原作为我国最大的湿地分布区,成为湿地碳循环系统的研究热点区.笔者通过采用地球化学勘探方法,利用顶空气和酸解烃方法,评估青藏高原祁连山木里盆地天然气水合物勘探活动对湿地碳循环系统的影响.研究区2009年、2011年、2013年酸解烃平均值分别为15.55、13.73、12.82 μL/kg,未发现明显增加;顶空气平均值分别为4.49、6.16、19.22 μL/l,随天然气水合物勘探开发活动增加.通过分析顶空气分布特征,发现顶空气是一种时间有效性较短的指标,并未指示烃类气体排放总量的增加.研究结果显示,天然气水合物试采井对碳循环系统的影响范围较大,但并未导致明显烃类气体排放增加,对区域碳循环系统整体影响较小,对环境的影响在可控范围内.     

Preliminary results of environmental monitoring of the natural gas hydrate production test in the South China Sea

Natural gas hydrate (NGH) is considered as one of the new clean energy sources of the 21st century with the highest potential. The environmental issues of NGH production have attracted the close attention of scientists in various countries. From May 10 to July 9, 2017, the first offshore NGH production test in the South China Sea (SCS) was conducted by the China Geological Survey. In addition, environmental security has also been effectively guaranteed via a comprehensive environmental monitoring system built during the NGH production test. The monitoring system considered sea-surface atmosphere methane and carbon dioxide concentrations, dissolved methane in the sea water column, and the seafloor physical oceanography and marine chemistry environment. The whole process was monitored via multiple means, in multiple layers, in all domains, and in real time. After the production test, an environmental investigation was promptly conducted to evaluate the environmental impact of the NGH production test. The monitoring results showed that the dissolved methane concentration in seawater and the near-seabed environment characteristics after the test were consistent with the background values, indicating that the NGH production test did not cause environmental problems such as methane leakage.     

西沙海槽研究区天然气水合物地球化学勘探及成藏模式研究

依据ODP204航次1250C站位钻井样品酸解烃数据结果,以及作者在南海西沙海槽研究区天然气水合物地球化学现场勘查中得到的多种烃类指标数据、异常点上微量甲烷碳同位素数值等资料,对海洋水合物地球化学勘探的依据和研究区气态烃异常特征、气体成因、天然气水合物成藏模式等相关问题进行了研究探讨。结果表明:气态烃指标地球化学异常主要分布在工区北部斜坡地带,并与BSR等地震标志及深部断裂关系密切;西沙海槽研究区海底沉积物气态烃甲烷以热解成因为主,但也有混合成因;推测该区天然气水合物为断层渗滤综合成藏模式。研究成果比较合理地解释了BSR分布和海底沉积物甲烷局部异常并非完全一致的原因;评价预测了该区天然气水合物有利勘探目标。成果为该区天然气水合物勘探、天然气水合物成因机制研究和天然气水合物远景预测,提供了地球化学方面的证据。     

Seismic fine imaging and its significance for natural gas hydrate exploration in the Shenhu Test Area,South China Sea

Shenhu area in South China Sea includes extensive collapse and diapir structures, forming high-angle faults and vertical fracture system, which functions as a fluid migration channel for gas hydrate formation. In order to improve the imaging precision of natural gas hydrate in this area, especially for fault and fracture structures, the present work propose a velocity stitching technique that accelerates effectively the convergence of the shallow seafloor, indicating seafloor horizon interpretation and the initial interval velocity for model building. In the depth domain, pre-stack depth migration and residual curvature are built into the model based on high-precision grid-tomography velocity inversion, after several rounds of tomographic iterations, as the residual velocity field converges gradually. Test results of the Shenhu area show that the imaging precision of the fault zone is obviously improved, the fracture structures appear more clearly, the wave group characteristics significantly change for the better and the signal-to-noise ratio and resolution are improved. These improvements provide the necessary basis for the new reservoir model and field drilling risk tips, help optimize the favorable drilling target, and are crucial for the natural gas resource potential evaluation.     

南海北部边缘东部海域中生界及油气勘探意义

华南大陆南缘和台湾地区发育的中生代海相地层揭示,该区晚三叠世—白垩纪时曾遭受2次海侵。从海水入侵方向分析,南海北缘东部的海区也相应地发育2套中生代海相沉积岩系。地震资料和钻井资料证实,本区珠江口盆地潮汕坳陷和台西南盆地发育巨厚的中生界,上三叠统—下侏罗统以暗色页岩为主,代表水体宽阔、环境稳定的深海相沉积;下白垩统岩性以砂页岩为主,代表环境变化较大的浅海相和海陆过渡相沉积。上三叠统—下侏罗统与下白垩统之间为角度不整合接触。该区中生代地层具有优越的生、储、盖组合和构造圈闭条件以及油气生成、聚集和保存条件,油气资源前景良好。