
创刊于1922年, 月刊
主编 :杨经绥
主管单位 :中国科学技术协会
主办单位 :中国地质学会
国际标准刊号 :ISSN 0001-5717
国内统一刊号 :CN 11-1951/P
国内邮发代号 :2-113
国外发行代号 :M 78
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2024, 98(9).
摘要:
王秀娟,王文录,靳佳澎,周吉林,匡増桂,胡高伟,张正一,李三忠
2024, 98(9):2541-2556. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024333
摘要:似海底反射(bottom simulating reflectors, BSRs)是指示天然气水合物赋存深度的重要标识,已在全球多个海域研究中发现了千年时间尺度上天然气水合物系统的动态调整,地震剖面上的典型表征是存在多种类型BSR及埋深变化。本文对比分析全球典型海域BSR的地震反射特征及测井响应差异,提出BSR调整及发育的主控因素为:① 冰期—间冰期旋回、快速沉积、逆冲- 褶皱与基底隆升,导致稳定带底界或BSR发生调整;② 构造活动释放的热流体导致BSR上移;③ 海底侵蚀作用、地层超压,导致BSR下移等;④ 重烃气体形成Ⅱ型水合物,甲烷水合物稳定带底界下部出现水合物与游离气共存层;⑤ 合适温度条件下细粒沉积物发生矿物相变,形成与水合物无关的双BSR;⑥ 局部热异常会导致同一水平地层从含天然气水合物向游离气变化,横向上出现极性反转,无BSR调整。不同因素导致的稳定带底界调整,会伴随着水合物的形成—分解—再形成的动态变化,导致地层内水合物- 游离气- 水的三相共存,同时伴随着多层游离气的复杂分布,在地震剖面上呈现出多种类型BSR,指示天然气水合物系统复杂性及其与游离气间的相互影响。
2024, 98(9):2557-2578. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024289
摘要:近年来不同类型水合物成藏特征备受关注,不同的赋存类型对储层特性和勘探开发具有重要影响。本文综合分析了天然气水合物的分布、成藏和稳定条件,深入探讨了气源、气体运移通道、储层条件、构造环境和成藏模式等特征内容,剖析了孔隙充填型水合物与裂隙充填型水合物在上述方面的具体差异。研究表明,孔隙充填型水合物的有利储层条件包括合适的孔隙结构、适宜的渗透性和高含气量等。裂隙充填型水合物主要分布在海底裂隙中,并与地质构造密切相关。沉积物基质成分及构成、裂隙赋存与地质构造共同决定了水合物的生成类型。较孔隙充填型水合物,裂隙充填型水合物在成藏模式方面会显著受到裂隙、断层等地质构造的影响。未来可持续关注孔隙充填与裂隙充填水合物在形成过程、赋存形态及物理响应等方面的差别;结合实验及数值模拟等不同方法,从多学科、跨尺度等多视角创新储层判别方法,明晰成藏差异,为水合物高效开发提供科学依据。
2024, 98(9):2579-2591. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024425
摘要:天然气水合物不仅是未来潜在的清洁能源,同时对全球气候变化也有着显著影响,已受到世界各国的广泛关注。神狐海域作为天然气水合物研究热点区域,至今已涌现大量成果,但有关气体运移通道对天然气水合物分布的研究还较为薄弱。为了进一步揭示该区天然气水合物成藏机理,本文综合运用高精度三维地震资料、测井资料以及气体地球化学数据,精细刻画了气烟囱的地震反射特征、发源层位及发育时间,分析了典型钻井天然气水合物赋存特征,阐明了气烟囱发育对水合物分布的影响。气烟囱从底到顶呈现出复杂多样的特征,包括底部杂乱反射带、体部振幅空白带以及顶部强振幅反射带。根据其根部延伸层位,气烟囱主要发源于古近系,部分发源于新近系,并且绝大多数气烟囱顶部终止于第四系。结合测井数据,可发现气烟囱的发育对天然气水合物的分布具有明显的控制作用。天然气水合物赋存在发源于古近系文昌组—恩平组并终止于第四系的气烟囱发育区域。结合天然气水合物气体地球化学数据,证实了研究区热成因气对天然气水合物成藏的贡献,表明了断层和气烟囱在垂向气体运移输导体系中的重要性,并在此基础上建立了天然气水合物成藏模式,为早日实现天然气水合物的商业化开采提供了坚实的地质基础。
2024, 98(9):2592-2606. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024226
摘要:块体搬运沉积(mass transport deposits, MTDs)作为深水沉积体系的重要组成在资源勘探和地质灾害等方面具有重要意义。琼东南盆地深水区水合物钻探发现水合物层之上发育三套MTDs,目前对其沉积特征以及控制因素等研究不足,进而限制了其对下伏水合物藏影响的认识。本研究以紧邻水合物层的第三套块体搬运沉积(MTD3)为重点研究对象,综合利用2D/3D地震数据、测井及岩芯资料对MTD3的沉积特征进行研究,并探讨了MTD3的物质来源、控制因素以及对下伏水合物藏的影响。研究表明,MTD3的岩性主要为具有明显的变形特征的泥质沉积,在测井上表现为低伽马值和低电阻率以及不规则成像特征,在地震剖面上表现为与顶底连续性较好的强振幅反射有明显的差别低幅杂乱或空白反射;MTD3在琼东南盆地发育体部滑移区和趾部挤压区,未见头部拉张区,平面上呈条带状展布,面积约3600 km2。MTD3的沉积物质可能来源于琼东南盆地西北部陆坡,然后沿中央坳陷带自SW向NE运移。MTD3的发育受海底地形地貌、构造和地震活动、沉积速率以及海平面变化等因素的综合控制。位于趾部挤压区的MTD3与半远洋沉积共同构成下伏水合物的盖层,其致密岩性以及浅层超压共同促使水合物的富集成藏。本研究加深了对琼东南盆地第四纪浅层事件性沉积的认识,并为与块体搬运沉积相关的水合物资源预测提供地质理论指导。
2024, 98(9):2607-2618. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024124
摘要:甲烷渗漏活动及甲烷厌氧氧化作用(AOM)不仅导致特定自生矿物的形成,更会引起沉积物- 孔隙水体系中元素和同位素组成的变化。本研究对南海北部水合物赋存区HD109站位开展了沉积物- 孔隙水的Ba同位素及微量元素特征研究,综合分析了沉积物- 孔隙水的氧化还原敏感元素(Mo、U)、Ba及Ba同位素特征对古今硫酸盐- 甲烷转换带(SMTZ)及甲烷渗漏事件的指示。HD109站位孔隙水元素变化特征显示了清晰的地球化学分带,由上至下包括Fe- Mn还原带、硫酸盐还原带和硫酸盐- 甲烷过渡带。沉积物Ba元素特征显示现今SMTZ上方有较为明显的钡峰(Ba/Al高值)发育,沉积物浅部Mo、U富集层位及相邻层位Ba/Al值特征综合指示了浅部古钡峰及古SMTZ的存在,代表沉积历史上甲烷渗漏通量较高事件。孔隙水δ138/134Ba值普遍高于海洋颗粒钡及碎屑钡的δ138/134Ba值,反映了沉积物中成岩重晶石溶解的贡献,其中,现代钡峰附近孔隙水具有明显的δ138/134Ba峰值,显示孔隙水δ138/134Ba对自生重晶石沉淀过程有较显著的响应。
2024, 98(9):2619-2629. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024166
摘要:琼东南海域天然气水合物资源越来越受到关注,但是对其地球物理特征及成藏模式认识还不够深入。本文利用三维地震数据、多波束数据及海底取样结果综合分析了琼东南海域天然气水合物基本特征,并充分应用地震反射特征、振幅特征、频率特征、速度特征、叠前叠后属性特征等多种信息进一步刻画和深入分析了天然气水合物分布特点及其运聚成藏特征。研究表明,研究区两个钻探站位W08、W09钻遇天然气水合物地震信息存在一定的差异,其中W08站位天然气水合物下方流体运移通道呈强振幅“串珠”反射特征,与琼东南海域松南低凸起的冷泉地震反射特征类似,W09站位天然气水合物下方运聚通道表现为反极性及强振幅特征,与琼东南海域陵南低凸起“海马冷泉”特征类似。两个站位深水海底浅表层重力活塞取样均发现了贻贝异养生物等天然气水合物渗漏伴生产物,且最终钻探结果亦证实了两个站位第四系浅表层未成岩泥质粉砂或砂质沉积物中都富含天然气水合物,充分表明和揭示了冷泉渗漏系统及轨迹是天然气水合物藏存在的重要指示和标志。基于以上钻探结果及其地球物理探测信息分析,本文总结建立了研究区天然气水合物运聚成藏模式,提出了天然气气源通过气烟囱及断层裂隙等运聚系统向上运移至浅表层高压低温稳定带聚集,在形成天然气水合物藏的同时,亦存在通过运聚通道在海底浅表层发生流体渗漏的现象。总之,天然气水合物藏形成与气源供给尤其是浅表层运聚系统展布及其疏导富集作用密切相关。本研究对于加深研究区天然气水合物地球物理特征及运聚成藏模式认识,推动南海北部天然气水合物勘探开发具有一定的指导及参考借鉴意义。
2024, 98(9):2630-2640. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024339
摘要:南海北部天然气水合物勘探与钻探揭示天然气水合物与下伏浅层气具有复杂的共存关系,而天然气水合物与浅层气的共存区是未来非常规资源联合开发的目标。为查明琼东南盆地砂质储层高富集水合物与浅层气有利目标区,结合已有钻探结果及三维地震数据,通过频谱分解- RGB振幅属性融合刻画了砂质储层水合物与浅层气的空间分布特征。研究结果表明,第四纪以来块体搬运沉积体底界海底扇体为良好的富砂质储层,局部位置位于气烟囱构造顶部,受深部高通量流体运聚控制,为高富集水合物的主要目标区。研究区浅层气潜力区主要位于水道末端扇体和水道- 天然堤沉积体系,多层浅层气在水合物层下方发育,浅层气藏为上方水合物提供充足的气源条件,同时浅层块体搬运沉积体与含水合物地层为浅层气发育提供良好盖层,因此,琼东南盆地存在水合物与浅层气共存的有利砂质储层勘探靶区。此外,受浅层块体搬运沉积体厚度影响,局部浅层气异常区位于水合物稳定带底界附近,有利于更大规模的水合物成藏,该目标具有良好的商业开发潜力。
2024, 98(9):2641-2653. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024179
摘要:2017年,中国地质调查局在南海北部神狐海域进行了水合物试验开采,累计产气30. 9×104 m3,平均日产超5000 m3,甲烷含量最高达99. 5%,实现了水合物勘察领域的历史性跨越。在水合物试验开采前,精细剖析研究区的测井数据和地震资料,并通过对研究区的区域地质背景和钻井岩芯样品的分析研究,含水合物地层的沉积、断裂、气体成分、碳同位素等特征以及水合物饱和度数据分析,总结研究区高饱和度水合物的储层特征及分布规律。结果表明:① 研究区中—高饱和度水合物主要分布在迁移峡谷群的峡谷脊部,而低饱和度水合物站位则主要分布在峡谷群的谷底位置;② 海底峡谷水道是陆源物质向深海运移的重要通道,研究区浊积水道和天然堤发育,与水合物富集成藏密切相关;③ 研究区高饱和度水合物层对应的电阻率和声波速度值显著升高,而中子孔隙度、密度和自然伽马值则有所降低;④ 高饱和度水合物在地震反射剖面上具有似海底反射(BSR)、穹状反射和模糊杂乱反射特征,BSR之下气烟囱和断裂通道发育,碳氢气体容易运移到温度和压力稳定区域形成高饱和度水合物储集层;⑤ 研究区水合物聚集和赋存的地层沉积骨架主要为细粒沉积,水合物以均匀颗粒和扩散的形式分布于沉积物中;⑥ 研究区水合物气源主要为混合成因气,热成因气通过断裂、裂隙、气烟囱构造向浅层运移,降解并与原位生物气混合为水合物形成共同提供气源。
2024, 98(9):2654-2665. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024312
摘要:天然气水合物储层分布特征及物性的准确评估直接影响天然气水合物资源量的估算,也是天然气水合物开发利用和环境影响研究的基础。本文基于神狐海域高精度三维地震和测井资料,探讨了水合物层、游离气层及共存层的测井- 地震响应的综合判别方法。结果表明,通过叠后处理的地震剖面结合测井曲线分析,可准确判别W17站位的天然气水合物层与游离气层。在BSR上方为速度相对较高的水合物层,强振幅带、地层横向连续性差,具有高电阻率和速度等响应特征;而在下方则聚集低速游离气层,低频、弱振幅带,具有低电阻率和速度等响应特征。本研究对于水合物储层识别、资源评价及勘查试采等决策提供依据和重要参考。
2024, 98(9):2666-2677. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024115
摘要:天然气水合物通常以孔隙和裂缝两种充填形态存在于自然界中,不同赋存形态的水合物具有不同的岩石物理性质,判别天然气水合物赋存形态对资源评价和开发具有重要意义。速度、密度和电阻率是反映水合物物理特征最常用的三个参数,本文基于岩石物理模型构建了含天然气水合物沉积物纵横波速度、密度、电阻率随水合物体积分数变化的数值模型,发现在相同水合物含量的背景下,含裂隙填充型水合物沉积层的纵波速度比孔隙型的稍低,密度明显小于孔隙型,但其电阻率却高得多。由此构建了水合物赋存类型的判别图版,并以南海典型水合物为例进行了验证,实际数据与理论图版吻合良好,成功识别了天然气水合物赋存形态并计算了裂缝填充型水合物的饱和度,证明此方法可以用于南海裂缝填充型天然气水合物的判别及资源量计算。
2024, 98(9):2678-2685. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024222
摘要:本文针对常规二维地震探测和传统油气三维地震探测均无法满足水合物高分辨率勘探和矿体精细描述的需求的问题,研发了一套高精度小三维地震采集系统,以及与之匹配的小三维地震观测系统和施工技术方法。经过多次海试不断改进优化,最终形成一套满足深水浅层水合物矿体高精度、高分辨率成像需求的天然气水合物小三维地震采集技术,并在生产工区完成满覆盖50 km2 的三维地震采集作业。该技术采集数据质量高,具有更高的空间采样率,叠加剖面在横向、纵向分辨率上相对常规三维地震都有显著提升,在300 m以浅地层细节刻画能力更强,成像清晰度优。该技术的研发打破了天然气水合物勘查开发核心技术装备受制于人的被动局面,为我国天然气水合物精细勘查开发提供了技术支撑。
2024, 98(9):2686-2693. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024323
摘要:OBS(ocean bottom seismometer,海底地震仪)勘探主要应用于天然气水合物的勘探和识别。由于在实际勘探中,尤其是在深水区域,震源和OBS之间存在高度差异,因此OBS数据无法使用常规方法进行处理成像。地震干涉法是对两个检波器接收到的信号进行互相关运算,得到炮检点均位于同一平面内新的虚源记录,在处理虚源记录时可以使用陆地速度分析的方法得到速度信息,并且该方法在处理数据时,可同时使用直达波和多次波进行处理,具有充分利用波场信息的特点。本文将地震干涉法引入OBS数据成像处理中,实际OBS资料数据处理结果显示,该方法得到的结果其成像精度高于多次波镜像偏移,而且本文方法更具处理效率优势。
2024, 98(9):2694-2708. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024185
摘要:地震剖面的似海底反射(BSR)指示了天然气水合物的底边界,并已得到钻探的验证。南海神狐海域是天然气水合物(简称水合物)研究的热点区域。然而,由于地质构造的复杂性且钻井数量有限,仅仅依靠地震与钻探研究不能完全描述区内天然气水合物及气源通道的分布。含水合物地层比围岩具有更高的电阻率,海洋可控源电磁(MCSEM)数据获得的电阻率能为水合物和气源通道检测提供重要依据。本文在神狐海域开展MCSEM探测研究,沿一条测线采集了15个站位的海洋可控源电磁场数据,通过数据处理与二维反演,实现了研究区海底二维电阻率成像。然后,通过灵敏度分析,检验了MCSEM反演结果的可靠性。结合SH- W07- 2016随钻测井(LWD)和地震数据,对二维电阻率剖面进行解释,推断了剖面上水合物和游离气分布,划分了两种形式的水合物储层结构,分析了其构造成因。
2024, 98(9):2709-2722. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024342
摘要:海洋天然气水合物赋存类型多样,识别赋存类型对精准评价水合物的储层物性及资源量具有重要意义。随钻测井与岩芯联合能定量计算水合物储层特性,但水合物取芯难度大、成本高,大量钻井仅实施了部分取芯或无取芯。环形电阻率与速度联合能识别含水合物层,但研究发现裂隙充填型与孔隙充填型水合物可能都具有高环形电阻率和高纵波速度测井响应,二者联合难以直接识别水合物赋存类型。本文分析了不同源距的电磁波电阻率,通过不同电阻率参数的交会分析,发现在裂隙充填型水合物地层,不同源距的高频电磁波电阻率存在明显的分离,高频相位电阻率中最为显著,而在孔隙充填型水合物地层中,电磁波电阻率耦合较好。通过环形电阻率与电磁波电阻率的联合对比,发现在裂隙充填型水合物地层的电磁波电阻率异常更高,而在孔隙充填型水合物地层,环形电阻率的异常更高。研究认为电磁波电阻率对高角度裂隙的响应更加敏感,能有效识别不同赋存类型的水合物,对于水合物的勘探和评价具有重要意义。
2024, 98(9):2723-2736. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024133
摘要:天然气水合物饱和度是评价资源量的重要参数,常规的地震反演储层预测方法存在精度低、效率不高的问题,且无法解决地震数据与储层参数之间的非线性问题。随着人工智能技术的迅速发展,许多相关技术已经应用于地震勘探领域,其中人工神经网络是人工智能的一个重要分支,其可以通过从大量的样本数据中不断学习,进而拟合复杂非线性函数来实现地下储层特征反演,有着很强的非线性映射和泛化能力。因此,本文在分析了常规线性公式以及岩石物理建模法优缺点的基础上,提出了基于地震属性和深度前馈神经网络预测水合物饱和度的方法。首先,基于测井和地震数据,通过筛选出不同类型与水合物饱和度相关性高的地震属性体,多维度构建样本标签数据;然后采用地震反演与端到端(地震数据储层物性数据)反演相结合的策略,对全连接神经网络的隐藏层数、神经元数量、迭代次数等参数进行测试训练,最后将训练结果应用于地震数据体获得水合物饱和度预测结果。实际数据应用结果表明:基于地震属性和深度前馈神经网络预测的饱和度结果精度高、多解性低,与测井数据吻合好,证明该方法具有较好的应用价值;同时,预测的水合物空间分布特征表明研究区水合物成藏为平面游离气水合物过渡成藏模式。
2024, 98(9):2737-2752. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024199
摘要:神狐海底峡谷群是我国南海北部天然气水合物勘探的主要目标区,本文根据多道地震资料结合勘查试采成果,精细刻画了神狐峡谷区沉积相特征,并将海底峡谷沉积体系分为峡谷充填和峡谷边缘两个亚相,前者包括浊积水道、滞留沉积、侧向倾斜沉积和块体流沉积4个微相,后者含天然堤、浊积扇和块体流沉积3个微相。通过对神狐峡谷群的沉积单元和BSR整体分布特征的系统分析,明确提出了上新世以来的峡谷沉积体系中,天然堤沉积微相和块体流沉积微相是水合物富集的有利沉积相带。同时,根据沉积相带中BSR发育位置及特征差异,将该区BSR划分为3种类型:A型为脊部穹隆型、B型为脊部边缘平直型、C型为峡谷边缘坡变型。在此基础上,结合天然气水合物分解可能引起海底滑塌的致灾机理,强调指出C型BSR具有视倾角变大、上覆地层薄的特点,是水合物极易分解而发生滑塌的高风险区。本研究成果可为神狐峡谷海域新一轮天然气水合物试采,尤其是环境稳定性评价预测等提供重要依据和技术支撑。
2024, 98(9):2753-2765. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024194
摘要:地质调查与钻探结果证实南海北部琼东南盆地赋存丰富的天然气水合物资源,天然气水合物赋存区往往地质构造复杂且发育一系列潜在的地质灾害,可能对海洋工程以及环境气候等产生一系列的威胁和挑战。本文基于公开文献成果以及琼东南盆地高分辨率二维和三维地震等资料,对琼东南盆地天然气水合物发育区相关地质灾害开展研究,梳理了地质灾害的类型以及不同类型灾害的发育特征和识别标志,总结了天然气水合物发育区海底地质灾害发育模式,并结合区域构造沉积背景等地质因素,对各类型地质灾害的成因机制进行了综合分析。研究表明,琼东南盆地充足的物源供给、普遍发育的高温超压、复杂的构造沉积背景以及丰富的有机质是天然气水合物成藏及相关海底地质灾害普遍发育的主要成因。琼东南盆地天然气水合物赋存区发育多类型地质灾害,各地质灾害因素彼此之间往往共同作用、相互影响,且与天然气水合物的关系复杂,其中海底滑坡与天然气水合物的关系最为密切,天然气水合物的形成分解与海底滑坡处于一个动态的发展过程中。最后,针对目前国内海底地质灾害在研究、监测、预警等方面的发展现状,指出了未来海底地质灾害研究中需要解决的主要问题,为琼东南盆地天然气水合物未来的商业化开采与灾害风险评估提供一定的参考。
李丽霞,谢文卫,杨胜雄,苏明,于彦江,梁前勇,蒋国盛,刘天乐,史浩贤,唐承相
2024, 98(9):2766-2780. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024260
摘要:随着深海天然气水合物资源开发的深入,固井技术成为保障开采安全的关键环节。固井水泥浆的水化热控制对于防止水合物分解、确保井筒稳定性具有重要意义。目前,微生物技术在固井水泥浆中的应用已取得初步进展,尤其是在提高水泥浆力学性能方面,但是在调控水化热方面的研究仍相对较少。本研究旨在探索微生物固井水泥浆在深水水合物地层中的应用前景。通过开展水泥浆水化热测试、热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)测试,探究了微生物矿化作用对水泥浆水化热及水化过程的影响机理。本文研究表明,微生物自修复固井水泥浆在降低水化热方面具有显著优势,尤其是在水化中后期,其累积水化放热量较对照组降低了13. 19%。微生物矿化反应生成的碳酸钙有效抑制了水泥水化反应,导致水化放热峰值滞后,且在水化过程中持续降低水泥浆的水化速率。此外,微生物自修复固井水泥浆中游离水和水化硅酸钙凝胶的含量均高于对照组,而氢氧化钙含量较低。碳酸钙含量与水泥浆水化放热量之间存在最优值,超过3. 0%后,水化热开始降低。本研究为解决深水水合物地层固井水泥浆水化放热导致水合物分解的问题提供了新的技术途径,对于开发适应极端海洋环境的固井水泥浆体系具有重要的参考价值。
2024, 98(9):2781-2794. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024385
摘要:天然气水合物是一种无污染的新型非常规能源,加快天然气水合物的开发利用,对环境保护和能源发展具有重要意义。钻井是水合物勘探开发的重要一环,直接影响水合物地层勘探的准确性和开采的稳定性。因此,本文利用TOUGH+HYDRATE构建水合物地层模型,预测了钻采条件下水合物储层动态响应特征、研究了泥浆参数特征(密度、温度、盐度)和含水合物地层物性(孔隙度、绝对渗透率、水合物饱和度)对泥浆侵入的影响规律,结果表明:泥浆在含水合物地层中的侵入是一个动态的传热传质过程,并伴随有相变行为。在采用水平井钻进水合物储层过程中,压力传递先于温度传递,且泥浆向下的侵入程度最大。压力和温度传递在侵入1天时基本稳定,但水合物会继续分解。一方面,泥浆密度、温度和盐度的增大均会加剧泥浆的侵入程度,因此需根据实际地层条件,选取合适的泥浆密度和较低的温度及盐度,并添加动力学抑制剂或者防聚剂。另一方面,地层孔隙度和水合物饱和度的增大将导致水合物分解程度增大,而分解范围减小。此外,地层绝对渗透率显著影响泥浆的侵入,地层绝对渗透率取2. 9×10-4 μm 2、2. 9×10-3 μm2和2. 9×10-2 μm2时,泥浆侵入深度分别为0. 2 m、0. 5 m和2 m。
2024, 98(9):2795-2805. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024186
摘要:海洋沉积物在天然气水合物分解或海水入侵过程中会出现孔隙水盐度及水饱和状态不断变化的现象,其透气和透水能力与沉积物水分特征曲线有关,然而孔隙水盐度变化对沉积物水分特征曲线的影响规律目前仍不够清楚。本文采用南海北部天然气水合物赋存区的海洋沉积物与实验室配置的混合沉积物进行试验,使用相对快速的离心机法,测定了不同基质吸力条件下的孔隙水饱和度,分析了黏土矿物类型和孔隙水盐度等因素对沉积物水分特征曲线的影响,选用被广泛使用的van Genuchten模型,率定了模型的拟合参数。结果表明:含黏土石英砂水分特征曲线基本不受黏土矿物种类的影响;南海北部海洋沉积物的黏土质量含量超过35%,但其水分特征曲线在两倍海水盐度范围内也几乎不受影响;对于南海北部海洋沉积物,van Genuchten模型系数a取值为0. 00023 kPa-1,系数n和m取值分别为0. 51和4. 9。
2024, 98(9):2806-2821. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2024436
摘要:中国南海赋存有丰富的水合物资源,且储层周围或下部往往伴生有大量的游离气。迄今为止,南海已发现的大多数水合物储层泥质含量高,渗透率低,降压开采压降难以有效传递,产能束缚严重,例如神狐海域水合物储层两次试采产能均未达到商业开发标准。因此,将水合物气和伴生游离气联合开采逐渐提上日程。在扩大水合物和伴生气储层泄流面积的同时,进一步寻求高效的增产手段是突破开采产能低的关键。储层封堵改造作为一种提高压降传递的有效手段,能够促进水合物分解和伴生气采收,具有良好的应用前景。故而,本文基于中国南海第一次水合物试采站位地质资料,构建了三维非均质开采模型,重点评估了水平井结合储层封堵改造条件下的两气合采产能,并进一步系统研究了封堵层半径、厚度、渗透率比值以及水平井长度对两气合采产能的影响,分析了合采过程中水合物分解气对总产能的最大贡献率(w)。模拟结果表明,水平井辅以储层封堵能有效提高产能,其中水平井长度、封堵层半径和渗透率比值对合采产能影响依次减弱,水平井长度与封堵层直径两个因素之间存在交互影响。此外,伴生气是两气合采过程中的主要气源,储层封堵后井位布设于游离气层较布设于三相层可进一步提高产能。上述研究认识对于提产增效,推动水合物产业化具有重要的工程指导意义。
创刊于1922年, 月刊
主编 :杨经绥
主管单位 :中国科学技术协会
主办单位 :中国地质学会
国际标准刊号 :ISSN 0001-5717
国内统一刊号 :CN 11-1951/P
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国外发行代号 :M 78