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| 1 | 海洋天然气水合物开采潜力地质评价指标研究:理论与方法显示文摘中国南海北部大陆坡具有良好的天然气水合物(以下简称水合物)资源前景,但目前还没有针对海洋水合物藏开采潜力的地质评价指标,无法对水合物藏进行简单高效的开采潜力评价预测。为此,重点分析了与产气潜力密切相关的地质参数(水合物层的孔隙度,水合物初始饱和度,储层渗透率,导热系数,储层上、下盖层的渗透性,储层的初始温度和初始压力)对产气潜力的影响情况。结果发现,在其他条件和参数不变的情况下:①水合物储层孔隙度越大,水合物分解产气速率越快;②水合物饱和度越高,初始产气效率较低,但总体产气开发效益较高;③水合物储层绝对渗透率越大,水合物分解和产气效率越高;④水合物储层导热系数对水合物分解产气效率影响不大;⑤盖层的存在有利于提高水合物的分解效率和气体的长期稳定生产;⑥水合物储层初始温度越高越有利于水合物快速分解;⑦当地层初始压力越高且离水合物相平衡边界越近时,水合物藏产气开发效率也越高。在此基础上,提出了水合物开采潜力地质评价指标研究的目标、内容、技术路线和方法。 | 吴能友 黄丽 苏正 杨胜雄 王宏斌 梁金强 LU Hailong | 2013 | 天然气工业2013，33，7： | 25 |
| 2 | 南海北部神狐海域天然气水合物成藏演化分析研究显示文摘南海北部陆坡具备天然气水合物成藏的基本地质条件,神狐海域天然气水合物是当前我国海洋天然气水合物勘探开发研究的重点靶区.然而,神狐海域水合物集中分布在水合物稳定带的底部薄层中,饱和度高,其水合物特征与典型的低甲烷通量控制的水合物分布有很大差异,对其成藏机理和控制因素尚不明确.本文构建了针对神狐水合物成藏过程的一维动力学模型,模型包括沉积压实作用、甲烷溶解度、以及水合物生成和沉积体渗透率,模拟计算的主控参量为海底沉积速率和水流通量,在孔隙水中甲烷浓度一定的情况下,水流速率决定了溶解甲烷的迁移速率和稳定带中甲烷的供给速率,并以此模型计算了神狐海域水合物聚集成藏的动力学过程.模型讨论了特定沉积速率和水流通量条件下水合物成藏与分布特征,并与实际观测数据进行比较研究.研究发现,基于当前沉积速率和水流通量条件模拟的水合物形成演化过程,与神狐海域实际水合物分布特征存在很大差异,但在假定系统中水合物饱和度初值达16~20%时,模拟的水合物饱和度分布特征与观测数据吻合,并因此推测在早期地质历史上,神狐海域存在更加丰富的甲烷水合物,当前的水合物分布特征是在对早期水合物继承基础上发展而成的,而且神狐海域水合物含量正逐渐减少. | 苏正 曹运诚 杨睿 吴能友 杨胜雄 王宏斌 | 2012 | 地球物理学报2012，55，5： | 24 |
| 3 | 南海北部神狐海域天然气水合物成藏模式研究显示文摘南海北部陆坡神狐海域是我国海洋天然气水合物勘探开发研究的重点靶区,独特的水合物成藏特征,难以利用当前观测到的沉积速率和流体流动条件对其成藏机理进行解释和量化说明,对其形成演化模式和控制因素尚不明确.本文构建了海洋天然气水合物形成演化过程的动力学模型,模型的主控参量为海底沉积速率和水流速率,以此计算了神狐海域天然气水合物聚集演化过程,并与饱和度的盐度测试值进行对比.最后,在研究神狐海域地质构造活动和水合物成藏动力学基础上建立了神狐天然气水合物形成演化模式.认为神狐海域当前的天然气水合物是在上新世末—更新世早期断裂体系水合物基础上继承演化而来的,神狐海域天然气水合物形成演化具有典型的二元模式.第一阶段水合物形成发生在距今1.5Ma之前构造活动形成的断裂体系中,高达50m/ka的孔隙水流动携带了大量的甲烷进入水合物稳定带,导致了水合物的快速生成,在4万年内形成了饱和度达20%的甲烷水合物;第二阶段发生在1.5Ma以来,泥质粉砂沉积使沉积体渗透率骤减,0.7m/ka的低速率水流使甲烷供给不足,在海底浅层新沉积体中无法生成水合物,仅在水合物稳定带底部有缓慢的水合物继承增长,并因此形成了神狐海域当前观测到的水合物产出特征,而且水合物资源量仍在减少. | 苏正 曹运诚 杨睿 吴能友 陈多福 杨胜雄 王宏斌 | 2014 | 地球物理学报2014，57，5： | 21 |
| 4 | 南海北部无明显BSR地区天然气水合物识别研究显示文摘似海底反射(BSR)作为海域天然气水合物的重要地震识别标志之一,已得到广泛认同.然而,科学钻探证实,天然气水合物和BSR之间并不具有严格对应关系,即存在水合物的地区却并不一定存在BSR.本文在分析BSR与天然气水合物非充分必要对应关系及其原因的基础上,着重对无明显BSR地区天然气水合物的地震识别方法和应用进行研究.对经钻探证实的存在天然气水合物的神狐海域地震资料进行处理分析后发现,含水合物沉积层具有层速度相对较高、高波阻抗、瞬时高频等特征,且层速度反演、波阻抗反演和瞬时属性分析等方法能有效识别无明显BSR区域的天然气水合物.最后,综合利用这些识别方法,应用于琼东南盆地无明显BSR地区的天然气水合物地震识别,取得了较好的效果. | 杨睿 吴能友 白杰 苏正 梁金强 沙志彬 | 2013 | 地球物理学进展2013，，2： | 14 |
| 5 | 时移地震监测天然气水合物开采可行性分析显示文摘时移地震储藏监测是一种提高油气采收率的有效技术,但该技术应用需要满足一定的储藏条件,因此时移地震的可行性研究非常有必要.天然气水合物的开采过程,主要是通过有关措施(加温、降压、注入化学材料等)使沉积物中的固态水合物变成气体开采出来,这将改变水合物储层的物理性质和地震反射特性,原理上为进行时移地震监测提供了条件.本文通过数值模拟分析发现:扩散型水合物藏在开采过程中有明显的地震信号变化,可以用时移地震对这类水合物藏的开采进行监测;渗漏型水合物藏的时移地震监测是否可行与其所含气体含量大小有关,气体含量低的可以用时移地震进行检测,气体含量高的是否能用时移地震进行检测要视具体情况而定. | 郝召兵 伍向阳 秦静欣 杨伟 | 2010 | 地球物理学报2010，53，9： | 12 |
| 6 | 天然气水合物电磁勘探研究进展显示文摘天然气水合物因能源资源潜力、环境效应问题和对地质灾害影响,受到了世界各国的广泛关注,成为了科学研究热点.目前,探测天然气水合物最有效的当属地震勘探,但其存在着一些问题,如只能探测水合物的底界、无法估算水合物浓度、BSR特征与水合物储层不一一对应等,而电磁方法则成为其有益的补充,可降低勘探成本和钻探风险.本文综述了海域与陆域冻土区电磁探测天然气水合物的研究进展,介绍了国内外天然气水合物的发展历程、电磁探测水合物的物性基础和电磁探测天然气水合物的研究现状.在海域水合物电磁勘探方面,重点阐述了频率域海洋可控源电磁法的原理、电磁法数值模拟、装备研发和应用研究的相关进展;在陆域水合物电磁勘探方面,论述了电磁法在探测冻土层、水合物成藏要素以及水合物有效性的研究进展.最后结合我国天然气水合物电磁勘探研究现状,提出了相关建议,为开展相关领域研究提供有益的参考. | 裴发根 方慧 裴亮 何梅兴 仇根根 | 2020 | 地球物理学进展2020，35，2： | 12 |
| 7 | 天然气水合物三维成藏物模实验系统的构建与检验显示文摘现有的天然气水合物(以下简称水合物)成藏模拟装置侧重于合成少量均相水合物或含水合物沉积层,受制于装置体积,而某些影响因素如地温梯度等难以在室内实验中再现。为此,提出了建立水合物成藏大型三维物模实验系统来解决相关问题的技术思路。首先通过调研分析,确定了系统的设计指标:最大工作压力为32MPa,模拟地温梯度介于3~6K/100m,可再现自然界扩散、渗漏、原位3种水合物成藏机理。据此建立了物模实验系统:①系统主体高压反应釜容积为196L,内置30个PT100温度传感器、30个电阻率探测电极、16对声偶极子,构成覆盖整个沉积层的传感器点阵;②系统可在海底和陆地水合物成藏典型温压条件下模拟多种天然气供气方式,考察水合物的动态生成行为,以及成藏后新鲜海水循环下的水合物动态演化行为。试运行结果表明:该系统满足设计指标中提出的各项要求,实验流程可确保安全、稳定、长期运行;传感器经过标定后,可以准确测定各个物理量。最后,通过测定实验介质的多项物性参数值,进一步验证了该系统的可行性和可靠性。 | 粟科华 孙长宇 李楠 钟小禹 陈光进 | 2013 | 天然气工业2013，33，12： | 10 |
| 8 | 海洋天然气水合物发育顶界的模拟计算显示文摘天然气水合物顶界的确定对于其资源评价十分重要,但目前还没有很好的方法来确定.本文利用在甲烷-硫酸根(SMI)界面硫酸根与甲烷所消耗的量相等和水-天然气水合物二相体系甲烷溶解度模型,建立了水合物顶界埋深计算的数学模型,并考虑硫酸根氧化有机质和微生物原位甲烷生成的影响.计算的ODP1245和IODP1327站位水合物顶界埋深分别为53mbsf和83mbsf,与钻探获得的水合物顶界埋深相吻合. | 曹运诚 陈多福 | 2014 | 地球物理学报2014，57，2： | 9 |
| 9 | NaCl对瓦斯水合物相平衡的影响显示文摘相平衡条件及其影响因素对瓦斯水合物的快速大量生成具有重要指导意义,利用高压可视瓦斯水合实验装置并结合图解法研究了3种质量分数NaCl溶液(0.5%,2.0%和3.5%)体系中瓦斯混合气(CH4-C3H8-CO2-N2-O2)水合物相平衡条件。结果表明:NaCl改变了瓦斯水合物形成相平衡条件,致使相平衡条件更加苛刻;相同温度条件下,9组实验瓦斯水合物形成相平衡压力较纯水体系升高0.50-2.98 MPa。基于水合离子电离平衡理论建立了瓦斯水合物相平衡NaCl影响机理假说模型,认为NaCl电离出的Na+和Cl-强电场作用对水分子产生作用力,破坏了瓦斯气体分子周围水团簇结构形成。 | 张保勇 于跃 吴强 高霞 张强 | 2014 | 煤炭学报2014，39，12： | 7 |
| 10 | 基于ICP技术的天然气水合物开采方案显示文摘天然气水合物(NGH)矿产储量巨大,燃烧后几乎不产生任何残渣,是一种高效利用的清洁能源。为了提出天然气水合物切实可行的开采方案,对天然气水合物成藏特点进行分析,通过当前室内研究的天然气水合物开采方法比较,并考虑到真实开采过程中可能出现的地层破坏问题,在CO_2乳状液置换天然气水合物中CH_4实验和页岩油ICP开采技术的启发下,最终制订出一套具有井工厂特点的天然气水合物开采方案。研究得出:ICP技术核心工艺冷冻墙、加热井井网布置能有效克服热散失,并持续提供热量促进天然气水合物分解。CO_2乳状液置换技术能在高效产出CH_4情况下形成CO_2水合物,防止地层因为天然气水合物分解而产生的地层破坏。注采监测系统的部署能实时监控生产反应过程,可操作性强,控制精度高。 | 杨远 肖传桃 李永臣 黄庆东 陈辉娜 李建忠 | 2017 | 中国石油勘探2017，22，5： | 7 |
| 11 | 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 |
| 12 | 气体水合物密闭采样原位饱和度评估技术研究显示文摘海底天然气水合物采集样品的饱和度确定通常是通过密闭保压采样技术来实现,但采样器的温度压力控制非常困难.本文用热力学模型来模拟密闭体系下温度压力变化过程中甲烷在各相态中饱和度的变化过程,并在海洋水合物热力学系统基础上,完成了一项分析水合物原位饱和度的技术,其只要求采集器密闭,不需要进行严格的温度和压力控制,降低了对采样器的要求.实例分析显示,完全可以利用密闭样品在地表下气体和液体成分的测量,包括盐度的测量来估计出甲烷水合物原位饱和度. | 郝召兵 黄为清 秦静欣 伍向阳 | 2013 | 地球物理学报2013，56，11： | 6 |
| 13 | 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 |
| 14 | 水合物脊ODP1247站位天然气水合物藏的甲烷来源和成藏过程模拟显示文摘海洋天然气水合物体系天然气水合物成藏受甲烷供给及埋藏的控制.根据海洋天然气水合物体系甲烷的质量守恒,建立了海洋环境沉积物孔隙水溶解甲烷对流和扩散作用及微生物原位产甲烷作用供给甲烷形成天然气水合物的数值模型,对水合物脊ODP1247站位天然气水合物成藏过程进行了模拟研究,结果表明该站位孔隙水溶解甲烷的对流和扩散作用是天然气水合物成藏过程中最主要的甲烷供给方式,微生物原位生成甲烷供给的比例很小,并且在1.67 Ma以来天然气水合物藏受沉积速率变化而动态变化,但幅度不大,至今形成的水合物饱和度约0~3%,与钻探确定的饱和度接近. | 郑子涵 曹运诚 陈多福 | 2017 | 地球物理学报2017，60，8： | 4 |
| 15 | 东沙海域沉积物有机碳、氮含量及其同位素分布特征对富甲烷环境指示意义显示文摘我国东沙海域是天然气水合物的潜在区,是目前世界上有机碳、氮同位素的环境效应研究的热点区域.通过对ODP184航次3个站位101件沉积物样品中的有机碳、氮含量,碳、氮同位素组成及碳/氮质量比分析测定,并结合沉积物中的顶空甲烷气体浓度和间隙水的盐度、SO42-、NH4+浓度分析,结果显示:1146站位430 m以下沉积层为富甲烷环境,该层段有机质1δ3C和1δ5N值变重,同时碳/氮质量比变小,表明沉积物母质主要来源于陆源高等植物,而1144和1148站位沉积物母质主要来源于海洋浮游动植物;沉积物中氮含量的增加和1δ5N值的亏损,推断可能与富甲烷环境中古细菌硝化作用和固氮作用有关;沉积物中碳、氮同位素的分布与有机碳、氮含量的规律相一致,也反映沉积物间隙水中相关离子的变化趋势. | 曹超 雷怀彦 官宝聪 柳浩然 吴丽芳 | 2010 | 厦门大学学报(自然科学版)2010，49，6： | 4 |
| 16 | 海域天然气水合物稳定带厚度与其影响因素的半定量研究显示文摘海底沉积物中蕴含着大量的天然气水合物资源。水合物稳定带(HSZ)反映了海底天然气水合物的成矿作用和分布规律,稳定带厚度的影响因素决定了天然气水合物的蕴藏量。水合物稳定带的影响因素有很多种,但每种因素对其的影响程度不同。为探讨水合物稳定带厚度的分布规律,从分析海底天然气水合物相平衡影响因素入手,着重研究了影响稳定带厚度的水合物气体组分、地温梯度、海水深度、海底温度及孔隙水盐度等重要参数,并使用CSM-Gem程序对这些影响因素进行模拟计算;然后利用模拟计算所得到的结果数据进行曲线拟合,直至得到较为可信的相平衡曲线;最后根据此相平衡曲线,结合相应条件下的地温梯度曲线方程求得稳定带厚度。通过对预设各条件值与相应得到的稳定带厚度值进行回归分析,得出稳定带厚度与各个影响因素的关系以及这些因素对稳定带厚度的影响程度。 | 徐浩 雷新华 李鹏飞 张新 符峻 | 2013 | 现代地质2013，27，6： | 4 |
| 17 | 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 |
| 18 | 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 |
| 19 | 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 |
| 20 | 实验尺度下钻井液在含水合物地层流动数值模拟显示文摘钻井实践表明,钻井液侵入会改变井壁围岩特性,例如岩石强度、孔隙压力等。在非常规的含水合物地层,钻井液侵入还可能诱发地层中水合物分解和再形成,从而对井壁稳定和测井解释产生影响。因此,研究钻井液在含水合物地层中侵入流动特性有非常重要的理论和实际应用价值。基于野外水合物储层的相关数据和室内实验模拟系统,采用数值模拟方法研究了实验尺度下钻井液在含水合物地层中的侵入流动规律及其对储层物性的影响。模拟结果可为后续实验模拟方案设计以及热开采研究提供一定的指导作用。 | 周欣 宁伏龙 孙嘉鑫 郑明明 彭力 张凌 | 2015 | 地质科技情报2015，34，5： | 2 |
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