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| 1 | 海域天然气水合物开采的地质控制因素和科学挑战显示文摘目前,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。 | 吴能友 黄丽 胡高伟 李彦龙 陈强 刘昌岭 | 2017 | 海洋地质与第四纪地质2017，37，5： | 70 |
| 2 | 南海北部陆坡细粒沉积物天然气水合物系统的形成模式初探显示文摘我国在南海北部陆坡的细粒沉积物中首次钻获水合物样品,为深入了解这一特殊成藏体系的形成机制,本研究以钻探区域高精度的二维和三维多道地震资料为基础,通过精细的地球物理解释和地质分析,探讨了该天然气水合物系统的成藏控制因素.细粒沉积物天然气水合物系统中水合物的富集过程存在着三个特殊的控制因素:(1)大面积丰富的含甲烷流体的参与.南海北部深水盆地广泛存在的异常热流体活动促使深部的热解成因天然气或浅层的生物成因气运移到水合物稳定带,有利于水合物的发育.热流体活动表现为底辟和气烟囱构造,在地震剖面上,表现为地震声学模糊带、同相轴下拉或中断、顶部出现反射亮点,这些构造直抵水合物稳定带.在气烟囱或底辟构造顶部通常有BSR伴生,说明热流体活动与水合物成藏具有密切关系;(2)断裂构造的发育在水合物稳定带中细粒沉积物的成核和生长过程中具有重要的作用,一方面促进稳定带流体的垂向和侧向运移,另一方面,构造裂缝可能成为成核和生长过程的空间;(3)大型海底滑坡导致了地层中超压流体活动和构造裂缝的发育,从而促进了水合物富集.在上述研究基础上,提出了南海北部水合物钻探区高饱和度水合物成藏模式. | 吴时国 董冬冬 杨胜雄 张光学 王志君 李清平 梁金强 龚跃华 孙运宝 | 2009 | 地球物理学报2009，52，7： | 48 |
| 3 | 海洋环境甲烷水合物溶解度及其对水合物发育特征的控制显示文摘除合适的温度和压力条件外,甲烷水合物的形成还需要有充足的甲烷供给,沉积物孔隙水中的甲烷浓度必须大于甲烷水合物的溶解度.本文建立了水合物-水-游离气三相体系、水合物-水二相体系、气-水二相体系的甲烷溶解度计算优选方法,计算确定了水合物系统的甲烷溶解度-深度相图,依此划分出游离气、溶解气、水-水合物、水-水合物-游离气四个甲烷不同相态分布区.对水合物脊ODP1249和1250钻位、布莱克海台ODP997钻位稳定带甲烷水合物含量和稳定带之下游离气含量进行了计算.ODP1249浅部13.5-72.4 mbsf(mbsf表示海底以下深度)的甲烷水合物是沉积物孔隙体积的10%-61%,ODP1250钻位35-106.5 mbsf的甲烷水合物约为孔隙体积的0.7%-1.9%,水合物层之下游离气层厚约22 m,游离气含量约占孔隙的4%.布莱克海台ODP997钻位的浅部146.9 mbsf处无水合物发育,202.4-433.3 mbsf之间水合物占孔隙体积的约5%-7%,水合物层之下游离气层厚约80 m,游离甲烷含量为孔隙的0.2%-28%. | 苏正 陈多福 | 2007 | 地球物理学报2007，50，5： | 23 |
| 4 | 海洋天然气水合物勘查和识别新技术:地质微生物技术显示文摘当前国内外海洋天然气水合物勘查和评价发展趋势要求有更多具有精细探测和评价功能的技术,这给地质微生物水合物探测技术的研发和应用提出了需求和挑战。简要介绍了当前水合物成藏或沉积环境研究中所涉及的主要微生物类别及其主要关系,它们绝大多数是适应海底深部低温高压环境的厌氧极端生物。其中重要类群是为天然气提供气源的产甲烷古生菌、参与甲烷厌氧氧化过程的甲烷氧化古生菌和硫酸盐还原细菌。介绍了国内外几个地质微生物探测技术的实例,包括历史悠久的'微生物油气勘探'技术、近十年来发展起来的微生物计数法、群落结构和标志类别法;另外,对新露头角的微生物生物标志物法等其他方法也给予简要介绍。 | 苏新 陈芳 张勇 王媛媛 焦露 蒋宏忱 董海良 | 2010 | 现代地质2010，24，3： | 20 |
| 5 | 全球天然气水合物成矿气体成因类型及气源构成与主控因素显示文摘根据天然气水合物形成的特殊地质条件及分布富集规律,深入剖析了全球天然气水合物成矿成藏气体的地质地球化学特征及主要成因类型与气源构成特点。在此基础上,根据全球迄今勘查发现的天然气水合物地球化学分析统计结果及其形成的地质条件综合分析,指出全球天然气水合物成因类型主要以生物成因、生物—热解混合成因为主,热解成熟成因次之,其成矿成藏气体主要来自生物气和生物—热解成熟混合气的供给;而天然气水合物形成富集的决定性因素则取决于其是否具有充足的气源供给与特定的高压低温环境。 | 何家雄 颜文 祝有海 胡扬 张景茹 龚晓峰 | 2013 | 海洋地质与第四纪地质2013，33，2： | 18 |
| 6 | 中国海域天然气水合物勘探研究新进展显示文摘天然气水合物是中国未来最具潜力的新型替代能源。中国的天然气水合物资源量巨大,自中国开展天然气水合物勘探研究工作的17年来,中国在海域天然气水合物勘探研究方面取得了7个方面的进展,特别是2007年5月,中国地质调查局在南海神狐海域钻获近海底天然气水合物沉积样品,这是中国天然气水合物勘探上的一个重大突破。但是,中国海域天然气水合物的勘探研究还存在5个方面的主要问题:海域天然气水合物资源量预测过大;对天然气水合物成藏动力学、成藏体系研究不够,尤其是对烃源研究不够;中国在天然气水合物沉积层岩石物理方面的研究几乎还是空白;对地震剖面上的BSR、振幅空白带与天然气水合物沉积层的关系仍然不是十分清楚;中国目前的天然气水合物勘探技术研究还不够深入、不够系统。指出了中国天然气水合物勘探的光明前景。 | 张树林 | 2008 | 天然气工业2008，28，1： | 11 |
| 7 | 天然气水合物体系的相平衡及甲烷溶解度计算显示文摘海洋环境中天然气水合物的形成除了合适的温压条件外,还必须有充分的甲烷供给.本文介绍了甲烷-水体系的甲烷饱和溶解度、水合物体系中甲烷水合物溶解度计算方法.在气-液二相平衡甲烷饱和溶解度计算中,关键在于状态方程的选择和合适的混合规则的运用,Duan的计算模型在温度、压力和盐度变化上都具有很大的适用性,且易于应用.在含水合物的相平衡体系中,在已知组分和假定可能存在相的前提下,可利用模拟退火算法优化总吉布斯自由能,确定是二相还是三相体系,并求解甲烷水合物溶解度.在海水环境下盐的存在使平衡发生移动,利用德拜—休克尔理论或Pitzer电解质溶液理论校正盐度对于海水活度的影响,求解海水环境中甲烷水合物溶解度.基于气-液二相平衡理论的K-K方程,在临近水合物生成条件下实验或计算确定亨利常数等参数后,可计算三相平衡甲烷水合物溶解度,且简单易用. | 苏正 陈多福 冯东 刘芊 | 2007 | 地球物理学进展2007，22，1： | 9 |
| 8 | 海洋天然气水合物成藏系统研究进展及发展方向显示文摘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。 | 雷裕红 宋颖睿 张立宽 苗来成 程明 刘乃贵 | 2021 | 石油学报2021，42，6： | 9 |
| 9 | 南海北部陆坡天然气水合物成藏特征研究进展分析显示文摘南海北部陆坡区域构造地质控制着气源、流体疏导体系、富集空间及储层物性特征,因此,东沙海域、神狐海域、西沙海槽和琼东南盆地的水合物成藏条件及控制因素具有明显差异性。东沙海域深部气体可沿断层、裂缝、不整合面、砂岩疏导层和气烟囱等通道向上运移,并形成天然气水合物,具有渗漏型水合物产出特征;神狐海域水合物成藏与规模巨大的泥底辟活动相关,并与布莱克海台天然气水合物产出特征具有相似性;琼东南盆地中央坳陷带内为天然气水合物发育的重点区,底辟、泥火山或麻坑构造与天然气水合物发育密切相关。 | 苏正 刘丽华 | 2020 | 新能源进展2020，8，1： | 8 |
| 10 | 水合物层下伏游离气渗漏过程的数值模拟及实例分析显示文摘海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层,游离气被抑制在水合物层下,游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高,当气压超过封闭层的毛细管力时,游离气会克服毛细管进入压力、刺入上伏封闭层孔隙空间,毛细管封闭作用随之消失,从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏.通过对该过程进行的数值模拟计算表明:渗漏气体是以活塞式驱动上伏沉积层中的孔隙水向海底排出,水合物稳定带内流体渗漏速度随水流柱高度的减小而增加,当水流阻抗大于相应沉积层段的静岩压力时,沉积层将转变为流沙,流沙沉积被海流移除后便在海底留下凹陷麻坑.麻坑形成后流体运移通道演化为气体通道,气体快速排放.麻坑深度主要取决于游离气层的厚度和水合物封闭层(底界)的深度,而与沉积层的渗透率无关,麻坑深度一定程度上指示了渗漏前水合物层下伏游离气层的资源量.对布莱克海台海底麻坑深度的数值模拟计算表明,形成4m深的海底麻坑需要至少22m厚的游离气层. | 苏正 曹运诚 吴能友 Lawrence M.Cathles 陈多福 | 2009 | 地球物理学报2009，52，12： | 7 |
| 11 | 海底天然气水合物相平衡的影响因素显示文摘海底沉积物中蕴含着大量的天然气水合物资源。天然气水合物相平衡及其影响因素研究对海底沉积物中水合物的成藏热力学和动力学研究、分布范围和储量估算均具有十分重要的意义。目前关于水合物相平衡影响因素研究大多局限于定性或半定量分析,对不同因素的影响程度及机理关注较少。收集整理了气体组分、孔隙水盐度及离子组分、沉积物粒度和孔隙半径等因素对天然气水合物相平衡的影响,并从气体溶解度、海水化学、沉积物孔隙度等角度对上述因素进行了初步的探讨。 | 刘伟 金翔龙 初凤友 方银霞 杨克红 | 2011 | 海洋地质前沿2011，27，5： | 5 |
| 12 | 天然气水合物油气系统概念内涵及实例分析显示文摘针对天然气水合物的形成条件、分布规律、成藏过程与成藏模式等热点问题,介绍了'天然气水合物油气系统'概念,综述分析其主要构成要素——气源、水合物稳定带、储集层、水源、运聚通道、时间等的内涵,总结归纳了地质构造条件、沉积条件和地理气候环境变化等三大影响水合物富集成藏的控制因素,在此基础上,结合昆仑山垭口盆地多年冻土区天然气水合物成藏实例分析探讨了'天然气水合物油气系统'的研究方法,认为基于地质背景研究分析诸多静态成藏要素,如何在时间与空间上耦合匹配是解剖天然气水合物成藏过程和评价天然气水合物成藏潜力的关键。 | 肖红平 林畅松 彭涌 魏伟 张金华 张巧珍 | 2017 | 地球科学进展2017，32，1： | 5 |
| 13 | 地质微生物对海洋天然气水合物的影响显示文摘在有天然气水合物产出的海底环境中,甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌十分发育,它们主导着海底天然气(主要是甲烷)的缺氧氧化作用,并在海底碳循环和生物种群繁衍中发挥着重要作用。主要评述近年来地质微生物在天然气水合物成因研究中所取得的一些重要进展,同时指出目前需要深入研究的几个问题,如甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原菌在沉积物中原位空间分布的特点,甲烷氧化古细菌与硫酸盐还原菌耦合共生的机制,甲烷氧化古细菌的生理生化机理及可能的分子遗传调控对天然气水合物保存的影响等。 | 刘涛 郑国东 潘永信 刘宏芳 | 2009 | 天然气地球科学2009，20，6： | 4 |
| 14 | 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显示文摘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。 | 刘杰 杨睿 邬黛黛 金光荣 | 2019 | 天然气地球科学2019，30，4： | 4 |
| 15 | 基于局部平衡反应的海底甲烷水合物形成及富集机制数值模拟显示文摘针对具有开发潜力的渗漏型天然气水合物藏,尝试采用油藏数值模拟方法,建立海底甲烷水合物形成及富集机制模型。基于水合物的相平衡和动力学特征,通过对水合物反应的局部平衡设置和对海底浅层高压低温环境的精确描述,实现对深部甲烷气运移至海底水合物稳定区、触发形成水合物过程的模拟,分析海底低渗层遮挡和海底冷泉两种情形下甲烷水合物富集成藏过程及其影响因素。结果表明:在深水海底浅层中,深部甲烷气以较小通量且不发生泄漏至海水情形下,长时间、持续的运移至海底水合物稳定区,则有利于形成大厚度、高丰度的水合物藏;油藏数值模拟方法可作为一种研究海底水合物成藏动力学的有效手段,值得开发利用。 | 张亮 李欣 许素丹 宫智武 任韶然 | 2018 | 中国石油大学学报(自然科学版)2018，42，3： | 3 |
| 16 | 海底天然气水合物生长的数值模拟研究及进展显示文摘阐述了利用数值模拟手段研究天然气水合物生成、储积、运移和分解规律的方法与进展。回顾了近20年以来国内外研究人员在该领域的研究成果,包括两大类概念模型及多个天然气水合物数值模型,并根据所采用的概念模型不同,把数值模型分为3类:低通量模型、高通量模型和混合通量模型。经过详细对比各种模型后,认为基于多孔介质水动力学流动-弥散理论的水合物数值模型具有良好的合理性与适用性,能够揭示天然气水合物的生长行为。最后对天然气水合物模型的发展前景作出了预测。 | 叶鸿 杨涛 朱国荣 蒋少涌 | 2013 | 海洋地质与第四纪地质2013，33，2： | 3 |
| 17 | 南海北部东沙海域浅层沉积物孔隙水地球化学示踪深部水合物发育特征显示文摘天然气水合物是一种具有广阔前景的清洁能源资源,但目前对海洋天然气水合物预测方法有多种,利用浅层沉积物孔隙水地球化学示踪沉积层深部天然气水合物的方法,可以为海域天然气水合物前期普查提供一个廉价有效的途径。利用南海北部东沙海域D-5、D-8和D-F站位沉积物孔隙水硫酸根离子、溶解无机碳、钙离子和镁离子在剖面上的分布特征,模拟了3个站位甲烷供给通量及天然气水合物可能的发育特征。计算结果表明,D-5、D-8和D-F站位到达甲烷-硫酸根氧化界面的甲烷通量分别为11.97×10^(–3) mol/(m^2·a)、5.98×10^(–3) mol/(m^2·a)和26.45×10^(–3) mol/(m^2·a),天然气水合物形成的最大温度梯度分别为0.058℃/m、0.020℃/m和0.149℃/m,计算的天然气水合物顶界深度分别为海底之下170~197 m、378~386 m和79~98 m,甲烷通量对天然气水合物顶界影响大,温度对天然气水合物发育顶界影响较小。结合研究区似海底反射层发育特征判断,D-5和D-F站位深部沉积层中可能有天然气水合物,D-8站位应该没有天然气水合物发育。 | 丛晓荣 曹运诚 苏正 陈多福 | 2017 | 地球化学2017，46，3： | 3 |
| 18 | 天然气水合物勘探开发研究新进展及发展趋势显示文摘天然气水合物是继煤、石油和天然气等能源之后的一种潜在新型能源,本文简要介绍了天然气水合物的由来、性质和特征,根据目前国内外研究现状,概述了天然气水合物勘探开发方面的国际研究新进展,以及我国在这方面取得的研究成果,归纳了目前存在的问题并展望了发展的方向和趋势。 | 张荻萩 李治平 陈家玮 | 2012 | 地质科学2012，47，2： | 3 |
| 19 | 温度周期变化下分散型天然气水合物的沉积物电阻率测量显示文摘测量了在温度周期变化下的含天然气水合物沉积物的电阻率。在温度震荡过程中,电阻率测量能检测到水合物或冰的二次形成。实验证明,温度震荡能促进分散型水合物在沉积物孔隙中的形成。经过多次温度震荡后,孔隙水大部分能转为水合物,在1.2℃时,水合物最终饱和度为78.2%,其含水合物沉积物的电阻率为12.0ohm.m。 | 陈玉凤 徐宗财 李栋梁 梁德青 吴能友 | 2013 | 海洋地质前沿2013，29，7： | 3 |
| 20 | 海底天然气渗漏区热传递对天然气水合物形成的影响显示文摘天然气水合物的沉淀/分解作用是一种放热/吸热反应,海底天然气渗漏是从高温区向低温区运移而且携带热量,这2种热量(水合物生成热和渗漏天然气热容热)会导致海底温度场的变化并影响水合物的形成。以美国墨西哥湾布什山水合物丘为例,应用渗漏天然气形成水合物的动力学模型,探讨了水合物生成热和渗漏天然气热容热对水合物稳定性的影响:在布什山,水合物天然气渗漏量为1.8 kg/(m2.a)和10%的渗漏天然气沉淀为水合物条件下,10 ka内水合物生成热和渗漏天然气热容热使海底表层的地温梯度增加了3℃/km,在1 km深处的沉积层地温梯度则降低了1.4℃/km左右,温度最大的扰动发生于400 m左右深的沉积层里(增加了0.4℃),这样的温度场变化使水合物稳定带厚度减少了12 m,使0.06 kg/m2的水合物分解。 | 曹运诚 陈多福 徐文跃 | 2007 | 天然气地球科学2007，18，6： | 2 |
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