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1、第18卷2期天然气地球科学Vol.18No.22007年4月NATURALGASGEOSCIENCEApr.2007天然气水合物海底天然气水合物地球化学方法勘探进展1,23刘小平,杨晓兰(1.中国石油大学(北京)石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京102249;2.中国石油大学(北京)盆地与油藏研究中心,北京102249;3.中国地质大学(北京),北京100083)摘要:除地球物理方法外,地球化学方法在天然气水合物的勘探和开发中也发挥着越来越重要的作用。综合国内外研究成果,指出识别天然气水合物的地球化学方
2、法主要有气体浓度异常检测法、流体地球化学方法、稳定同位素化学法和酸解烃方法等。详细介绍了这些地球化学方法的机理和优缺点,期望对我国海底天然气水合物勘探和开发有所裨益。关键词:天然气水合物;地球化学法;勘探;进展中图分类号:TE13212文献标识码:A文章编号:167221926(2007)02203122050前言的方法,以期对我国海底天然气水合物的勘探与开发有所裨益。天然气水合物俗称“可燃冰”,是在一定条件下1气体异常检测法由水和天然气组成的类冰结晶化合物。低温(0～10℃)高压(>10MPa)环境是天然气
3、水合物形成和在海底已发现的天然气水合物中,气体分子以保持稳定的关键。全球发现的天然气水合物主要位甲烷为主(约占其总量的99%),此外还有少量的乙于各个大陆向海延伸的大陆边缘水深超过300～500烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮、二氧化碳和硫化氢等,m地带和高纬度永久冻土带地区以及向海延伸的因此在存在天然气水合物的地区,在海底沉积物、海[123]永冻层带。由于90%以上的天然气水合物分布水及海面大气中甲烷等烃类气体和H2S、CO2等非于海洋中[10211],因此主要依靠地球物理方法(即似海底烃类气体的含量必然会出现
4、异常。反射层BSR来推断天然气水合物的存在)进行探(1)甲烷异常:常用顶空法探查海底天然气水测,但ODP164次资料证实,出现BSR的地方不一合物的分布。当渗漏的甲烷气体以游离态存在于沉定存在天然气水合物,而有些采到天然气水合物的积物颗粒之间时,即可采用顶空所法测定游离态甲[4]地方也并没有出现BSR。由于天然气水合物极易烷气体。在DSDP和ODP发现天然气水合物的航次[12]随温度压力的变化而分解,海底浅部沉积物中常常中,均存在顶空气甲烷的高值异常(图1)。在海水形成天然气地球化学异常。这些异常不仅可指示天
5、中,甲烷浓度通常只有几ngöL到几万ngöL,然而天然气水合物可能存在的位置,而且可利用其烃类组然气水合物分解产生的甲烷微渗漏可使这一浓度增分比值(如C1öC2)及碳同位素成分等指标判断其天加几千倍。在HydrateRidge洋底喷溢的甲烷气体羽然气的成因。因而,地球化学方法成为识别海底天中甲烷的含量可高达74000nLöL(用甲烷密度可换[529]然气水合物赋存的有效方法。目前,国内外运用算成ng),然而正常底层海水的甲烷含量小于20nLö地球化学方法进行天然气水合物的勘探取得很多L。同时,在底层海水柱状剖
6、面中,甲烷的浓度普遍进展,该方法在天然气水合物的勘探和开发中发挥有向海底增高的趋势。通常用动态式抽取、真空脱气着越来越重要的作用。本文通过广泛调研,介绍了收集和甲烷传感器探头等现场测定方法来测量底层几种通过主要的地球化学指标识别天然气水合物海水中甲烷的含量异常。前2种方法具有灵敏度高收稿日期:2006209226;修回日期:20072032141作者简介:刘小平(19712),男,安徽无为人,工程师,博士,主要从事油气成藏机理与分布规律研究.E-mail:lxp71713@163.com.No.2刘小平等:海
7、底天然气水合物地球化学方法勘探进展313分子及离子浓度异常,因为天然气水合物的笼状结构不允许离子进入,它的形成将使周围的海水盐度增高,反之其分解将会使周围的孔隙水变淡,氯度(盐度)降低,这2种情况都可形成水化学异常,因此可以通过其异常值的变化来判定天然气水合物的存[728]在与否。-孔隙水中Cl浓度异常:通常在水合物分布地-区孔隙水Cl离子浓度随深度急剧减小。天然气水合物在形成过程中产生排盐作用,使得周围孔隙水-中Cl浓度增高;随着沉积物被压实,固体和液体发生分离,流体向上排升,使得原来的高氯度流体运移-到沉
8、积物顶部,从而造成浅层沉积物中孔隙水Cl-[12]浓度增高,水合物附近孔隙水Cl浓度反而降低。-ODP164航次在Blake海脊就发现Cl浓度从表层到水合物稳定带随深度的增加而急剧减少的现象(图[17]2)。在世界各地许多含水合物钻孔中测得的孔隙水氯度(0.51‰～8.2‰)都远低于海水(约19.8‰)。图1ODPLeg184-1146站位顶空气甲烷含量异常-因此,孔隙水Cl浓度可以作为指示天然气水
