天然气水合物勘探技术综述.

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1、天然气水合物勘探技术综述摘要天然气水合物是本世纪最具开发前景的替代能源，开发天然气水合物资源，对我国宏观能源战略决策和可持续发展具有重大的现实意义。因此发展天然气水合物勘探技术，准确分析天然气水合物的分布和蕴藏量，对我国天然气水合物产业的建立有至关重要的作用。本文简要介绍了几种天然气水合物的勘探技术。关键词天然气水合物地球物理勘探技术地球化学方法技术关键探测技术1引言天然气水合物因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH

2、值等）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。它可用M·nH2O来表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物。　天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。在标准状况下，一

3、单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而其是一种重要的潜在未来资源。　天然气水合物使用方便，燃烧值高，清洁无污染。据了解，全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍，具有广阔的开发前景，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物，据测算，我国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当我国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。2天然气水合物地球物理勘探技术2.1地震勘探法地震勘探是目前进行天然气水合物勘探最常用的、也是最重要的普查方法。地震方法的原理是利用不同地层中地震

4、反射波速率的差异进行目的层探测。由于声波在天然气水合物中传播速率比较高，是一般海底沉积物的2倍，故能够利用地震波反射资料检测到大面积分布的天然气水合物。2.1.1BSR技术海洋天然气水合物存在的一个重要地震剖面特征是似海底反射层（BSR），它代表天然气水合物稳定带的基底，BSR之上为天然气水合物稳定带。因为天然气水合物稳定带之下的沉积物中经常渗透有一定量的水，同时还可能饱含受上层天然气水合物层屏蔽的气体，而地震波在水和气中的传播速率都比较低，故地震波在天然气水合物稳定带以下地层中传播速率也相应较低，一般为1.4~1.5k

5、m/s。由于地震波在天然气水合物稳定带和BSR之下地层中传播速率的明显差异形成一个较强的波阻抗反射面，产生较强振幅的反射波；同时，由于天然气水合物稳定带基底在一定的区域内总是出现在大致统一的深度，故来自这个反射界面的正常地震波也就大致平行于海底，因而称为似海底反射面。BSR常分布于海底地形高地之下或陆坡之上，且随水深的增加而增加，随地温梯度的变化而变化。BSR反射波极性与海底极性相反，这也是可能存在天然气水合物的标志。目前，在秘鲁海槽、中美洲海槽、北加利福尼亚和俄勒冈滨外，南海海槽及南极大陆和贝加尔湖都发现了BSR的存在

6、。同时通过深海钻探已证明这些具有BSR的地层确实存在天然气水合物。2.1.2速度和振幅结构（VAMPS）速度和振幅结构在地震记录上由直接在“下拉”现象之上的有限“上拉”现象组成。VAMPS的出现表明存在天然气水合物和下伏的游离气体。在不变形背景中的一般平缓起伏的沉积物的地震剖面上，BSR难以“拾取”，但VAMPS却可以识别确定是否存在天然气水合物，如白令海盆地。在有广阔、平缓起伏沉积物的大洋盆地中，如有天然气水合物则最有可能出现VAMPS。VAMPS被认为是直接在深气源之上形成的天然气水合物引起的。2.2测井技术由于天然

7、气水合物对沉积物的胶结作用使得沉积物比较致密，孔隙度减小，渗透和扩散强度降低，不仅在地震剖面上有明显的特征显示，而且在测井曲线上也有异常显示。因而地球物理测井技术成为天然气水合物勘探中一种有效的手段。测井技术主要用于：（1）确定天然气水合物、含天然气水合物沉积物在深度上的分布；（2）估算孔隙度与甲烷饱和度；（3）利用井孔信息对地震与其他地球物理资料作校正。同时，测井资料也是研究井点附近天然气水合物的主地层沉积环境及演化的有效手段。可见，测井在天然气水合物探测与储量评价领域发挥着重要的作用，并且随着以勘探天然气水合物为目的

8、钻井增多，日益受到重视。2.3钻井取芯技术钻井取芯是识别天然气水合物最直接的方法，目前已在世界许多地方如：布莱克海岭、中美洲海沟、秘鲁大陆边缘、里海等地获得了天然气水合物的岩芯。但是由于天然气水合物特殊的物理化学性质，当钻孔岩芯提升到常温常压的海面时，其中含有的天然气水合物会全部或大部分分解，为了能获取保持在原始压力