海底调查论文-国内外海洋天然气水合物勘探与观测技术方法研究

《海底调查论文-国内外海洋天然气水合物勘探与观测技术方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内外海洋天然气水合物勘探与观测技术方法研究摘要自20世纪末海洋天然气水合物发现以来，已经吸引了大量的科学观察研究，在资源日益紧张的今天，海洋资源无疑成为首要探究对象。本文综述了前人们对海洋天然气水合物的形成原因和基本原理的分析，总结了国内的研究现状及对海洋天然气水合物研究前景预测。重点探讨海洋天然气水合物的勘探方法，分别举例介绍了地球物理方法外地球化学方法。地球物理方法如蕴藏量估算技术和深水区高分辨率地震技术，地球化学方法如气体异常检测法和流体地球化学方法。关键词：海洋天然气水合物，地球物理方法，地球化学方法1引言1.1海洋天然气

2、水合物的形成机理天然气水合物，又称甲烷气水包合物、甲烷水合物、甲烷冰，是由天然气中小分子气体(如甲烷、乙烷等)在一定的温度、压力条件下和水作用生成的笼形结构的冰状晶体。水合物为非化学计量型固态化合物，其分子式可表示为M·nH2O(其中M是以甲烷气体为主的气体分子，n为水分子数)。到目前为止，已经发现的气体水合物结构有4种：I型、Ⅱ型、H型和一种新型的水合物(由生物分子和水分子生成)。I型结构的天然气水合物，其笼形构架中只能容纳一些分子较小的碳氢化合物(如甲烷和乙烷)以及一些非烃气体(如N2、CO2、和H2S气体)。Ⅱ型结构的天然气水

3、合物的笼状格架较大，不但可以容纳甲烷与乙烷，而且可以容纳较大的丙烷和异丁烷分子。H型结构的天然气水合物具有最大的笼形格架，可以容纳分子直径大于异丁烷的有机气体分子。Ⅱ型和H型结构的天然气水合物比I型的要稳定得多。但自然界的天然气水合物以I型为主。天然气水合物广泛分布于自然界中，海底以下0～1500m深的大陆架或北极等地的多年冻土带都有可能存在。自然界的天然气水合物只分布于两类地区：多年冻土带和海洋。而海洋沉积物中天然气水合物的资源量占全球总量的99％以上。天然气水合物的形成需具备几个基本条件：1、充足的天然气和水，天然气的来源包括无

4、机成因和有机成因的气体，如甲烷、乙烷、丙烷、CO2等；2、足够低的温度和较高的压力，与海底深度和地热梯度关系也较大；3、可使气和水充分聚集的有利的储集空间。在水合物形成的地质历史过程中，海平面的高度、海底温度以及全球性的气候变化都会对水合物的稳定性产生影响。温压条件不仅影响水合物生成，也是导致沉积物中水合物分解的主要因素。海洋沉积物中天然气水合物稳定带的厚度明显受地温梯度和稳定带水深的影响，随地温梯度的增高水合物稳定带相对变薄，而随水深增大而增厚。当沉积物不断堆积移动通过水合物带时，随着新的沉积物沉积于气体水合物的顶部，由于侧向挤压

5、作用，气体水合物带的底部有可能会发生分解，释放出大量天然气。在可渗透的沉积物中，这些天然气会向上运移并逸散，而水合物带的存在犹如游离气上方的密封盖层，会将这些气体圈闭于水合物层下，或者由于其它因素，这些气体(以甲烷形式为主)向下部运移，以游离态形式储存于地壳深部。这可以解释天然气水合物和游离态天然气往往共存这一现象。但在实际的自然状况下，除前述两种基本要素外，天然气水合物的形成还必须有充足的流体载体的供应以及流体载体的输导系统。该输导系统必须为流体载体提供一定的动力来源、运移通道空间等。可见地质环境是气体水合物形成的重要控制条件，也

6、正是由于地质条件的不同，导致天然气水合物的形成模式和分布上的巨大差异。从天然气水合物形成特征的角度将海洋天然气水合物的形成模式分为强渗漏系统和弱渗透系统。所谓强渗漏系统是指海洋底部由于地壳构造活动产生的挤压或拉伸等变形作用或者由于海洋沉积物的侧向挤压变形作用而出现断层，许多圈闭的烃类气体由此向上渗流并大量漏出，形成较稳定的水合物形成所需的气源。以甲烷为主的烃类气体(可以是生物成因，也可以是非生物成因)，与流体载体一起形成孔隙流体团，无论其是否达到饱和状态(相对于游离气体)，在纵向和侧向上的压力梯度、温度梯度的驱动下，将会沿着断层的孔

7、、缝等多种通道系统运移，最后聚集在主通道内继续向上运移，基本上达到过饱和状态。同时，在原地微生物烃类气体的参与下，大量的烃类气体难以继续溶解在流体之中，于是它们在合适的温度、压力下，即在天然气水合物稳定带内，与水分子相结合，成为固态结晶体的天然气水合物。产状上可认为在BSR之上积聚形成富水合物区，大多数水合物聚集在BSR之上一个相对狭窄空间带。水合物稳定带的底界呈不连续状，表现出稳定带形成之前具有突变过程。其上界则是扩散和渐变的，反映出水合物在横向和纵向上不断生长、并向外延伸和扩张的状态。强渗漏系统极具成藏的可能性。一是因为地壳构造

8、活动的变形作用可形成许多流体运移的通道，同时也可产生大量的向上运移的孔隙流体。二是这种活动可带来有利的储集空间，特别是快速巨厚沉积的裂陷区或扩张区，是强渗漏系统易形成水合物的地方。强渗漏系统的水合物形成模式也适于海底之下陆坡和陆基地带