资源描述：
《极地永冻区与海洋环境天然气水合物形成模式差异_陈永峤.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年12月第32卷第6期JournalofOilandGasTechnology(J1JPI)Dec12010Vol132No16#49#极地永冻区与海洋环境天然气水合物形成模式差异长江大学地球化学系陈永峤,李伟华,汪凌霞油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学),湖北荆州434023鄢犀利(中国地质科学院地质力学研究所,北京100081))[摘要]极地永冻区与海洋是两种完全不同的自然环境,因而两种环境中天然气水合物成藏模式必然有本质的差异。成藏模式不同,水合物形成方式不同,决定
2、着勘探思维和方法也不同。从两种不同环境中天然气水合物形成模式的基本条件出发,讨论了海洋环境和永冻区天然气水合物形成模式的差异。分析认为,极地永冻区天然气水合物的主要成藏模式是深部热解甲烷模式,而海洋环境天然气水合物的形成除了有生物甲烷气模式以外,热解甲烷气模式也是其成藏的重要模式之一。[关键词]天然气水合物;形成模式;永冻区;海洋区[中图分类号]TE13212[文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2010)06-0057-05[1]天然气水合物主要存在于极地永冻区和海洋水深大于300~500m的地层中,全世界已直
3、接或间[2][3,4]13163接发现了116处,其中海洋85处。据估算,极地冻土带中天然气水合物约有10~10m,而海15183[5]洋中约为10~10m储量,即约98%天然气水合物产在近海,仅2%产在极地永冻带中。与常规油气成藏一样,天然气水合物的成藏涉及成藏过程中的方方面面.笔者就上述两种环境中甲烷气的成因、气体运移通道、相态及动力、储层和盖层以及温压条件等方面进行对比分析。1甲烷气成因甲烷气来源不同,形成天然气水合物的模式也不同。一般认为天然气水合物中的气体主要有热解和13[6]微生物两种成因,并可用甲烷DC值和烃
4、类湿度比值(C1/(C2+C3))来区分。这两种成因的甲烷气都与有机质密切相关,均涉及到生物及其数量,包括生物死亡后成为可保存有机质的丰度和产甲烷菌量两方面。111海洋和冻土区有机质丰度差别极地永冻区常年处于低温、缺氧等极端环境,不利于生物生长和繁殖。在北极、加拿大、阿拉斯[7~9]加、南极等地冻土中发现有活的微生物群落。青藏高原多年冻土中微生物种类少、生长缓慢,多为[10][11~13]耐冷性或嗜冷性生物,且随冻土深度增加而显著递减。冻土微生物观测表明,南极最少,北极[11,12,14]最多,青藏高原处于二者之间。[15
5、]Rowe等对陆坡和陆隆总生物进行了估计,认为这里生物相当发育,丰度仅次于大陆架,为中等丰度,根据0142或015mm筛析档板从沉积物中分离的数据,大陆坡的大无脊椎内生动物的变化范围为21000~10000个/km;虽然生物群落随水深的增加有所变小,但大多数鱼类中的较大和较老的个体生活在较深的水中。由于较为适宜的温压条件和大量动植物的存在,微生物在此大量繁殖,并极为活跃。同时,三角洲地区条件更为优越,河流带来大量的陆源物质,有机质类型更为丰富,富含大量易于形成甲[收稿日期]2010-05-10[基金项目]国家科技攻关项目(
6、GZH200202-1)。[作者简介]陈永峤(1963-),男,1985年大学毕业,博士,副教授,现主要从事储层沉积学、油藏描述以及层序地层学等方面的教学与科研工作。#50#石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年12月烷气的混合型和腐殖型有机质。112海洋和冻土区产甲烷菌量的差异[16]多数产甲烷菌的最适温度是30~40e,最佳温度为35e,温度过低,会限制产甲烷菌以及与甲[17]烷发酵有关的其他微生物的活性;温度过高(>75e),甲烷菌大量死亡,均不利于甲烷气的大量生[18][19]成。青藏高原多年冻土层年均地温-
7、4~0e,冻土底板温度为0e,一般只有嗜冷产甲烷菌才能生存,而嗜冷产甲烷菌在自然界中分布很少,且活性不高,这样就会在很大程度上影响甲烷气的生成;海洋环境比极地冻土区条件要优越得多,温度不像永冻区那样低,也有细菌大量繁殖发育所需要的养料,因此产甲烷菌的种群、数量及其活性都比冻土区高出很多。因此,海洋环境更有利于生物甲烷气的形成。可见,极地永冻区无论是在生物数量、有机质丰度,还是产甲烷菌的量等方面都与海洋区的相去甚远,这必然会对极地永冻区和海洋区的天然气水合物形成模式及其储量的大小造成影响。2运移通道海洋区天然气水合物形成过程
8、中,浅部生物甲烷气等轻烃流体因其自身的重力和密度而形成的势能[20]差和浮力及流体本身的自由扩散作用,可以通过还没有固结的软泥或松散的沉积物进入气体水合物稳定带;深部甲烷气可以通过断裂、不整合以及泥火山等运移通道快速进入浅部或水合物稳定带;极地永冻区和海洋环境不同,天然气水合物成藏的运移通道也应存在差异
