天然气水合物评价的测井响应特征

随着世界上石油、天然气资源的日渐耗尽,天然气水合物被称为21世纪具有商业开发前景的战略资源,正受到各国科学家和各国政府的重视.文中概要地介绍了天然气水合物的不同的测井响应特征.     

木里地区天然气水合物测井响应特征

木里地区天然气水合物附存状态和储层岩性与海域或极地冻土区的水合物存在明显差异,为分析研究区水合物储层的测井响应特征,形成基于该特征的水合物储层识别方法,对本地区水合物勘探具有重要意义.文中利用常规测井和超声成像测井资料,分岩性、分附存状态,讨论了多种情况下水合物测井响应特征及产生的原因,统计出储层测井参数值的范围,并对研究区钻孔进行了水合物识别.研究结果表明:①视电阻率和自然伽马对孔隙型水合物反映灵敏,视电阻率和纵波速度对裂隙型水合物反映灵敏;②地质编录的厚层水合物均能识别,且识别出一些疑似水合物储层,但少量钻遇的薄层水合物未能识别,分析原因为水合物含量偏低,导致测井响应特征不明显;③研究区10口井识别出水合物和疑似水合物异常,其中孔隙型储层累计厚度89 m,裂隙型储层累计厚度151.6m,故研究区以裂隙型水合物储层为主.综上所述,地球物理测井方法对水合物储层有很好的响应,可有效运用于研究区所有钻孔的水合物储层识别工作.     

祁连山冻土区DK-1钻孔天然气水合物测井响应特征和评价

祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程中采用电缆测井识别水合物储层,使用了三侧向、声波速度、自然伽马、长源距伽马伽马、井温、井径、井斜7种测井仪器,所获参数有利于确定天然气水合物的赋存位置。根据DK-1钻孔中获得水合物样品层段的测井曲线总结出水合物测井响应的特征,并参考国外的相关资料,对DK-1地层的孔隙度和天然气水合物饱和度进行了初步评价。结果表明,电阻率方法求出的地层孔隙度与岩心分析值较为接近,而用标准阿尔奇方程和修正的阿尔奇方程计算出的天然气水合物的饱和度值相差较大。因此,尚需对水合物岩心进行深入的分析测试,建立适当的岩石物理模型,来指导中国天然气水合物的测井评价。     

祁连山冻土区DK一1钻孔天然气水合物测井响应特征和评价

祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程中采用电缆测井识别水合物储层,使用了三侧向、声波速度、自然伽马、长源距伽马伽马、井温、井径、井斜7种测井仪器,所获参数有利于确定天然气水合物的赋存位置。根据DK-1钻孔中获得水合物样品层段的测井曲线总结出水合物测井响应的特征,并参考国外的相关资料．对DK-1地层的孔隙度和天然气水合物饱和度进行了初步评价。结果表明,电阻率方法求出的地层孔隙度与岩心分析值较为接近,而用标准阿尔奇方程和修正的阿尔奇方程计算出的天然气水合物的饱和度值相差较大。因此,尚需对水合物岩心进行深入的分析测试,建立适当的岩石物理模型．来指导中国天然气水合物的测井评价．     

测井在天然气水合物勘探与评价中的应用

测井是水合物深入勘探阶段一钻探阶段的必要手段，已得到较好应用。文章综合介绍和分析了ODP204航次、加拿大西北马更些河三角洲地区Mallik5L-38井、IODP311航次及日本南海海槽等较新的水合物钻探调查的测井方法与技术，重点分析了核磁测井、电磁波测井及偶极横波测井等测井新技术在水合物勘探与评价中的应用，对测井方法在水合物勘探中存在的问题进行了讨论。     

青藏高原天然气水合物潜在分布区预测

青藏高原冻土面积约150×104km2,是中国最大的冻土区,具备较好的天然气水合物找矿前景。运用热力学预测方法,根据青藏高原的年平均地表地温、冻土层厚度、冻土层内地温梯度（2.22℃/100m）、冻土层下地温梯度（4.18℃/100m）等参数,分纯甲烷组分、纯二氧化碳组分和各种实测气体组分,分别计算出天然气水合物的稳定带及其厚度,并编制出相应的分布预测图。结果显示,青藏高原大部分冻土区基本具备天然气水合物的形成条件,即使最难形成的纯甲烷水合物也能在部分冻土区内形成。若单纯从温压条件考虑,成矿条件最有利的地区是喀喇昆仑地区,其次为西昆仑地区,再次为羌塘盆地,最后才是祁连山等地区。综合考虑气源条件、运移条件、储层条件等,羌塘盆地是青藏高原天然气水合物形成条件和找矿前景最好的地区,其次是祁连山地区、风火山—乌丽地区,再次是昆仑山垭口盆地、唐古拉山—土门地区、喀喇昆仑地区、西昆仑—可可西里盆地等。     

温度测井在东北冻土区天然气水合物勘查中的应用

冻土厚度是影响永冻区天然气水合物形成及分布的重要因素,准确地划分多年冻土层底板深度对东北冻土区天然气水合物资源勘查具有重要意义.文中利用温度测井曲线对冻土层的响应特征,建立了地温模型,并对研究区的8个天然气水合物勘查孔的实测温度曲线进行了研究,结果表明:①温度测井曲线在冻土层底板处存在明显的拐点,拐点以上曲线斜率小于拐点以下曲线斜率,可用于准确划分冻土层底板深度;②钻孔涌水或井液平衡时间太短,会影响温度测井的准确性;③日照时间长短影响冻土层发育深度.     

青海省天峻县木里地区天然气水合物地震响应特征

天然气水合物是一种新型的潜在能源,广泛分布于大陆边缘海底沉积物和陆上永久冻土带中。2008年,在祁连山冻土区首次钻获天然气水合物实物样品。2010年,在木里地区开展了反射地震方法探测天然气水合物的试验研究,通过综合分析解释反射地震资料和地质资料,初步认为含天然气水合物介质形成的反射波在地震剖面上具有低速、弱振幅、高频的特征。在成藏机制上,天然气水合物的分布与深部断裂破碎带有关,天然气沿深部断裂构造向上运移,并受冻土层的封闭而富集,在合适的温压条件下形成天然气水合物矿藏。     

台西南盆地含天然气水合物沉积层测井响应规律特征及其地质意义

文章分析了台西南盆地渗漏型和扩散型天然气水合物沉积层的测井曲线特征,并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料,结合研究区的区域地质条件、水合物饱和度、钻井岩心资料以及地震反射剖面特征,总结出台西南盆地天然气水合物沉积层的测井响应规律及其地质意义,结果表明:研究区含水合物沉积层的测井曲线有高电阻率、高声波速度、高中子孔隙度、低补偿密度和低自然伽马的"三高两低"的异常特征,渗漏型水合物层测井曲线"三高两低"特征较扩散型明显,渗漏型水合物沉积层内水合物碳氢气体浓度高,在断层通道内高度聚集形成块状水合物,水合物的饱和度最高达到100%,水合物分解后形成碳酸盐层,部分碳氢气体沿裂隙向上运移后再次形成的水合物层,扩散型水合物主要分布在水合物稳定带的底部,水合物呈分散状存在于沉积物中,水合物分布范围较大,气体容积扩散,碳氢气体浓度下降,水合物的最高饱和度为31%,水合物气源主要为微生物成因气,裂解气可能以生物降解气的形式与微生物气为水合物的形成共同提供气源。研究区断层、断裂和气烟囱等构造发育,地震反射剖面上具有似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与地层斜交、穹状反射(速度振幅异常而形成的眼球状结构)等水合物响应特征。     

确定天然气水合物饱和度的测井解释新方法

为了丰富和发展天然气水合物的定性识别方法和定量解释技术,研究试验了由测井资料计算孔隙水的氯离子质量浓度并确定水合物饱和度的方法。根据南海某海域水合物储层的测井特征和孔隙水氯离子质量浓度化验结果,证实了氯离子质量浓度与水合物饱和度有密切关系。利用孔隙度测井和电阻率测井资料,计算了孔隙水的氯离子质量浓度,由此确定了天然气水合物的饱和度。为了提高测井解释的可靠性,用回归方法建立了储层的孔隙度解释公式,确定了相应的阿尔奇参数m和a,用滤波和插值的方法得到了目的层的氯离子质量浓度的背景值。初步应用表明,由测井解释氯离子质量浓度计算的水合物饱和度与化验结果的平均值和分布范围都有较好的匹配。     

青海木里三露天天然气水合物预判气测录井应用研究

气测录井以其可以灵敏、快速监测钻遇不同地层赋存烃类气体信息的优势而成为常规油气和非常规油气资源勘查的一种成熟技术手段。考虑到当钻具研磨赋存有天然气水合物的岩层时势必会导致其分解释放大量烃类气体并被气测录井仪器灵敏有效地监测,首次尝试利用气测录井方法在我国陆域冻土区-青海木里三露天天然气水合物调查区 进行钻探实时预判,建立天然气水合物的野外现场实时预判方法。最后,以DK8-19钻孔为例说明气测录井实时预判方法的应用、存在的问题及建议。实际应用结果表明,单一利用气测录井方法实时预判天然气水合物层段与地质和分析测试综合认识结果的吻合度可达到85.71%,而将上述三种方法结合可进一步提高野外识别天然气水合物的准确度。     

神狐钻探区天然气水合物成藏地质条件分析

以天然气水合物成藏系统理论为指导,对神狐钻探区天然气水合物成藏地质条件进行了系统研究。研究结果表明：神狐钻探区具有优越的烃类生成体系和流体运移体系。天然气水合物气源以生物气-热成因气混合气为主,气源岩生烃潜力大;断层、气烟囱以及断层滑脱面可以为含烃流体在纵向和横向上的运移提供优势运移通道。地温特征和成藏就位体系-沉积物岩性及其岩性组合特征是控制该区水合物层在空间尺度上分布不均匀的主要原因,地温和地温梯度越低,沉积物粒度越粗,且具备“上细下粗”的沉积物岩性组合更有利于水合物的形成。     

南海神狐海域含水合物地层测井响应特征

分析了南海北部神狐海域含天然气水合物沉积层声波速度及密度的分布特征和变化规律,并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料,总结出神狐海域含水合物地层的测井响应规律特征:神狐海域含水合物地层存在着明显的高声波速度、低密度特征,地层密度随声波速度的变化并不是单一的反比例关系,总体趋势上随声波速度的升高而降低;含水合物地层高声波速度值主要集中在197~220 m段,饱和度值在15%~47%之间,低密度值集中在200~212 m段,分布在水合物饱和度大于20%的地层内;含水合物地层声波速度平均值为2 076 m/s,其上覆和下伏地层的声波速度平均值为1 903 m/s和1 892 m/s,所对应的地层密度值分别为1.89 g/cm3、1.98 g/cm3和2.03 g/cm3,声波速度受孔隙度和饱和度的共同影响,地层密度受水合物饱和度影响较大;从水合物上覆地层到声波速度最高值段,声波速度值增加了9.1%,相对应的地层密度值减少了4.55%,从水合物声波速度最高值段到下伏地层,声波速度值减少了8.86%,相对应的地层密度值增加了7.41%。这些测井响应特征,可用来识别地层中天然气水合物,并可以用来计算水合物的饱和度,同时结合其他地质和地球物理资料,确定水合物层的厚度、分布范围,计算天然气水合物的资源量。     

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。     

X射线衍射法在天然气水合物研究中的应用

天然气水合物是一种由气体分子(包括烃类和CO2、H2S等非烃类气体)和水分子在高压低温环境中形成的笼型水合物,主要有Ⅰ型(立方晶体结构)、Ⅱ型(菱形晶体结构)和H型(六方晶体结构)三种晶体结构。研究水合物的结构特征及变化规律,对于认识水合物形成机理、微观动力学、相态转化及水合物样品鉴定等具有重要意义。X射线衍射(XRD)是一种利用X射线照射晶体(或某些非晶态物质)时产生的衍射来研究晶体内部结构(即内部原子排布)的分析技术。该技术应用于天然气水合物研究,不仅能准确获取水合物的结构类型及晶格参数等重要信息,还能观测水合物生成分解的微观动力学过程。本文阐述了XRD技术应用于水合物结构特征研究、水合物生成/分解动力学过程原位观测以及野外水合物样品鉴定等方面的研究进展。已知结构Ⅰ型和Ⅱ型水合物立方晶体的边长分别约为12.0×10-10m和17.3×10-10m,而结构H型水合物六方晶体a轴和c轴的边长分别约为12.2×10-10m和10.0×10-10m,因此,通过XRD技术准确测量水合物晶体的晶格参数,即可判定水合物晶体的结构类型,该技术在国外已应用于海洋和冻土区钻获的天然气水合物样品鉴定并获得结构信息。此外,通过测定不同条件下生成的水合物晶体参数的变化,可研究水合物的结构转换及其影响规律,研究表明混合气体的组成、客体分子体积及直径大小、温度等都对水合物晶体参数及结构产生影响。通过在高压环境下的XRD原位技术,可测定水合物的生成与分解过程中衍射峰的变化,研究水合物生成/分解动力学过程,研究表明水合物生成/分解主要分两个阶段,即在气液(固)表面的快速生成/分解过程及气体分子在液(固)体内部的扩散过程,后一个阶段控制着反应速度。目前,国外在水合物研究中应用XRD技术已相对成熟,而我国才刚刚起步。本文认为,将XRD技术应用到天然气水合物的研究中,可解决水合物的结构类型鉴别及晶格参数测量等基本的科学问题,而且XRD技术与核磁共振、红外光谱、X-CT等分析技术的联用,尚有很大的发展空间,将为天然气水合物相关的理论研究提供强有力的技术支撑。     

天然气水合物分解和开采的机理及数学模型研究综述

回顾了25年来国内外水合物开采数值模拟研究的进展,分析了影响水合物开采过程的主要机理,即传热、气液流动和水合物分解。将已有的模型分为热力开采、降压开采和综合3种模型,并对各种模型所具有的特点进行了讨论。综合分析认为,TOUGH Fx/HYDRATE模型充分考虑了多相多组分并借鉴上述3类开采方式,可模拟开采过程中气液流动和相态变化,具有较高的应用价值。最后探讨了目前模型的主要问题以及发展方向,认为水合物矿藏岩石的绝对渗透率、相对渗透率、热传导系数等关键参数的测量及确定是精确模拟水合物开采过程的重要因素。     

青藏高原多年冻土区天然气水合物的形成及地球化学勘查

高原冻土带是天然气水合物生成和保存的潜在源区.对青藏高原西大滩-安多长达556 km的多年冻土区烃类有机地球化学剖面的测量结果表明,土壤样品的酸解氢、酸解甲烷、酸解乙烷、酸解丙烷和热释汞异常明显,其异常下限远高于背景值,其中酸解甲烷的背景值为395.54 μL/kg,异常下限为883.84 μL/kg,可见该区天然气水合物成藏具有很好的远景.通过统计学分析和综合地球化学对比分析,指出烃类"负异常"是地下赋存天然气水合物的重要标志.据此初步建立了多年冻土区天然气水合物的形成及地球化学勘查模式.     

天然气水合物钻井的关键技术与对策

分析了永冻土和深海海底天然气水合物钻井的特点，介绍了天然气水合物钻井的关键技术(包括钻井方法、钻井装备、井喷控制、固井等)问题和解决的对策，对我国开展相关技术的研究有一定的指导意义。     

青海木里地区天然气水合物形成条件分析

我国的青藏高原地区有大面积的多年冻土分布,其适宜的温压条件为天然气水合物的形成创造了有利的环境。在青藏高原北部祁连山区木里煤田多年冻土层煤炭地质勘查施工中,发现天然气水合物存在的证据。通过分析木里地区多年冻土带天然气水合物的形成条件,对天然气水合物烃类气体的来源进行了探讨,提出煤层和煤系分散有机质热演化过程中形成的烃类气体是木里煤田天然气水合物主要来源的观点,将并其称之为“煤型气源”天然气水合物。