青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义

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木里冻土区天然气水合物形成条件及特征

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内蒙古石油化工
２０１３年第１３期
木里冻土区天然气水合物形成条件及特征
张金华，魏伟ｈ，魏兴华，王培
０６５００７）（１．中国石油勘探开发研究院廊坊分院；２．中国石油非常规油气重点实验室，河北廊坊
层厚度等因素的差异必然使木里地区天然气水合物在成藏等方面与极地冻土区天然气水合物存在一定
的不同。１木里水合物形成的影响因素烃源条件、气候条件和冻土条件等共同影响着
在俄罗斯东西伯利亚、西西伯利亚、美国的阿拉斯加、加拿大的麦肯齐三角洲和我国祁连山木里等地区Ｉ，前几个地区位于极地冻土区，其多年冻土厚度
大，最大厚度超过７００ｍ¨ ３］，而中低纬度的木里地区

如果没有烃源或烃源潜力不足。就不可能或很
难形成水合物；同时气源成因关系到天然气水合物
的成藏机制］。木里地区含煤层位为下侏罗统热水组、中侏罗统江仓组和木里组，煤质较齐全＿５，从长
焰煤到无烟煤均能见到，煤的变质作用以深成变质
条件下，气体形成天然气水合物所需的压力明显下降，且丙烷的效果大于乙烷，这表明重烃组分更有利于气体形成天然气水合物。已有钻探及研究也表明木里地区具有较丰富气源，其中按１ＯＯ烃类气体汁算，木里聚乎更一井田３３号孔气体组分主要包括９６．６甲烷、３．３乙烷、０．１丙烷；ＤＫ一２号孔气体组分主要包括６２．Ｏ６甲烷、９．１７乙烷、２２．７５丙烷、３．１５异丁烷、２．８６正丁烷］。两个钻孔的气体成分以甲烷为主，此外还含有较高的乙烷、丙烷等重烃组分，这也是木里地区能够形成天然气

祁连山冻土区天然气水合物层位测井物性分析

·８３５ ·
４．７４８８．６２３， φ ＝１ ρ－２Ｒ＝０．６８，ｎ＝１８，Ｒ为回归精度，ｎ为点数；孔隙度与声波时差式中，值（ｔ）的关系为 Δ ．０２４６ｔ＋１４．３３３， φ ＝－０ Δ Ｒ＝０．６４，ｎ＝１８；孔隙度还受到泥质的影响，它与泥质的自然伽马值Ｎ）的关系为（ＧＲ．０３７Ｎ８．１００１， φ ＝－０ＧＲ＋Ｒ＝０．６６，ｎ＝１８。从图１～图３中可以看出，孔隙度与密度、声波
图１测试孔隙度与密度关系
图２测试孔隙度与声波时差关系
图３测试孔隙度与自然伽马关系
图４计算孔隙度与测试孔隙度关系表２ＤＫ３部分深度孔隙度值
深度ｍ５４６９．７６１１３１１５．５１３５．５３６５ φ 计算％４．３９４．００６．６５６．５０３．１９５．４８ φ 测试％３．４８４．８４６．０３６．２５３．２１４．６７深度ｍ３７９．５３８７．５４１３４２２．５４３５．２ φ 计算％３．６７６．４７４．７８６．１１６．２６ φ 测试％３．８６５．４７４．６１４．９０５．５６
［１］
孔隙度测井方法（密度、声波时差、中子）确定，包括一种孔隙度测井方法，二种孔隙度测井交会方法，以及根据岩芯资料回归的公式计算孔隙度等方法。本项目因多数钻孔未进行中子测井，故孔隙度计算方法研究中不涉及中子孔隙度参数。１．１孔隙度计算模型的建立利用ＤＫ２和ＤＫ３孔的实验室岩芯孔隙度（） φ 测试数据（表１），得回归孔隙度与密度（）的关系： ρ

青海省祁连山冻土区天然气水合物基本地质特征

青海省祁连山冻土区天然气水合物基本地质特征卢振权;祝有海;张永勤;文怀军;李永红;贾志耀;刘昌岭;王平康;李清海【期刊名称】《矿床地质》【年(卷),期】2010(029)001【摘要】笔者等在青海省祁连山冻土区实施的科学钻探试验井中,直接钻获到白色冰状实物样品,并观察到燃烧现象,经激光拉曼光谱仪检测为天然气水合物,这是首次在中国陆域勘查到的天然气水合物.天然气水合物主要产于泥岩、油页岩、粉砂岩、细砂岩等层段中,与岩性关系不大;常出露在岩层的裂隙和孔隙中,受裂隙的控制比较明显;纵向上分布不连续,主要出现在井下130～400 m之间,横向上无明显的对比关系.该区天然气水合物可能首先受到祁连山冻土特征等所确定的天然气水合物稳定带的限制,产出的具体部位受断裂及气源条件的双重控制,产生的烃类气体在不同级次断裂的疏导和上覆冻土层低温的共旧耦合作用下,更易于在裂隙中形成天然气水合物.【总页数】10页(P182-191)【作者】卢振权;祝有海;张永勤;文怀军;李永红;贾志耀;刘昌岭;王平康;李清海【作者单位】中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;中国地质科学院勘探技术研究所,河北,廊坊,065000;青海煤炭地质105勘探队,青海,西宁,810007;青海煤炭地质105勘探队,青海,西宁,810007;青海煤炭地质105勘探队,青海,西宁,810007;中国地质调查局青岛海洋地质研究所,山东,青岛,266071;中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;青海煤炭地质105勘探队,青海,西宁,810007【正文语种】中文【中图分类】P618.1【相关文献】1.祁连山冻土区天然气水合物中轻烃分析方法及应用 [J], 张敏;何瑜;陈祖林;龚建明2.祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征 [J], 祝有海;张永勤;文怀军;卢振权;王平康3.祁连山冻土区天然气水合物储层岩石热物性实验研究 [J], 万丽华;梁德青;李栋梁;关进安4.青海省祁连山冻土区天然气水合物存在的主要证据 [J], 卢振权;郭星旺;祝有海;张永勤;文怀军;贾志耀;李永红;刘昌岭;王平康;李清海5.祁连山冻土区天然气水合物地球化学迁移机理探讨 [J], 张富贵; 秦爱华; 祝有海; 孙忠军; 张舜尧; 王惠艳; 杨志斌; 周亚龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

祁连山多年冻土区天然气水合物的形成条件_祝有海

天然气水合物是由水和气体分子（主要是甲烷）组成的一种冰状物质，广泛分布于海底沉积物和陆上永久冻土带中。这是一种规模巨大的新型潜在能源，全球潜在资源量达
收稿日期：修订日期： .22/B02B.2 ； .22/B00B02 基金项目：中国地质调查局《我国陆域永久冻土带天然气水合物资源远景调查》项目（编号 .22K02022220 ）、国家自然科学基金项目（K2KI>220 ）和国土资源部 “百人计划” 项目联合资助。作者简介：祝有海（0N3>B ），男，研究员，从事天然气水合物、海洋地质和地球化学研究。 "B=DE6 ： b^Cc=d7V9E7G5W7VF
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。陈
多福等运用热力学方法，预测出青藏高原多年冻土带天然底界埋深为 11$!)1) ,，并气水合物的顶界埋深为 !1$"+) ,，估算出青藏高原冻土带中水合物甲烷气的资源量为 #-!. 本文 #)##$!-&.#)#&,*。但以上研究均未涉及到祁连山冻土区，拟根据祁连山的冻土条件、物源条件和温压条件，对该区天然气水合物的形成条件进行初步分析。
（07;1.70 ）相当于已知煤、石油和天然气资源 <0203=>的甲烷气，量总和的.倍，加上能对全球气候变化和海底稳定性产生重大影响，因而引起国内外的高度关注。中国也非常重视天然气水
第 !" 卷第 #$! 期
祝有海等：祁连山多年冻土区天然气水合物的形成条件
"(
合物的调查研究，已在南海和东海发现大量异常标志，显示出良好的找矿前景，但冻土区的调查研究工作相对滞后。

祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征

收稿日期：2011-08-31；修订日期：2011-09-22资助项目：国家自然科学基金项目《祁连山冻土区天然气水合物成藏体系中“裂隙型”铁硫化物成因及其指示意义》（批准号：41102021）、中央级公益性科研院所基本科研业务费项目《祁连山冻土区天然气水合物体系中铁硫化物特征及其意义》（编号：K1005）和中国地质调查局地质调查项目《青藏高原冻土带天然气水合物调查评价》（编号：1212010818055）作者简介：王平康（1982-），男，硕士，研究实习员，从事沉积学与天然气水合物研究。

E-mail ：wangpk@地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA第30卷第12期2011年12月Vol．30，No．12Dec.，2011天然气水合物是由分子质量较低的气体（如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气等）在一定温压条件下与水形成的一种内含笼形结构的固态类冰状物质。

自然界中，它所包含的气体分子以甲烷为主，故又称为甲烷水合物。

天然气水合物具有巨大的储气能力，单位体积的天然气水合物在常温常压下可以释放出150~180单位体积的天然气[1]。

天然气水合物作为一种“非传统”能源，主要赋存于极区的永冻层、祁连山冻土区天然气水合物岩性和分布特征王平康，祝有海，卢振权，郭星旺，黄霞WANG Ping-kang,ZHU You-hai,LU Zhen-quan,GUO Xing-wang,HUANG Xia中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037，China摘要：2008~2009年实施的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”，已完成DK-1、DK-2、DK-3和DK-4孔的钻探任务。

施工期间多次钻获天然气水合物实物样品，证实祁连山冻土区存在天然气水合物。

祁连山冻土区天然气水合物现场识别方法

ｄｒａｔｅ，ｃｏｒｉｎｇａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｇａｓｈｙｄｒａｔｅ — ｂｅａｒｉｎｇｃｏｒｅｓｒｅｍａｉｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｏｌｓｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙａｎｄｉｎｆｅｒｈｙ —
关键词地质学；现场识别方法；天然气水合物；冻土区；祁连山
中图分类号：Ｐ６１８．１３
文献标志码：Ａ
ＧａｓｈｙｄｒａｔｅｆｉｅｌｄｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ
（１ＯｉｌａｎｄＧａｓＳｕｒｖｅｙ，ＣｈｉｎａＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｖｅｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ
在程中，探索性地总结出适用于冻土区的天然气水合物现场识别方法，主要包括肉眼观
测、孑Ｌ口气涌观测、岩芯红外测温、岩芯裂隙孔隙水盐度测定、岩芯气体解析与组分测定和岩芯次生构造与伴生矿物鉴别等方法。利用该套现场识别方法和随钻岩芯编录，有效地查明了祁连山冻土区天然气水合物在岩芯中的产状和分布特征，为该区天然气水合物资源评价和试开采试验提供了重要依据。

冻土区——天然气水合物形成的“风水宝地

冻土区——天然气水合物形成的“风水宝地作者：达瑞来源：《石油知识》 2013年第4期达瑞随着非常规能源的需求量与日俱增的压力，人们致力于石油天然气替代能源的步伐也迅速加快。

天然气水合物的研究进展尤速。

大量的研究证实，在海洋深部和陆地的永冻带是天然气水合物形成、聚集的“风水宝地”。

相比之下，陆地的天然气水合物的勘探开发难度要低一些，人们对它们的研究也就更详细。

陆上极地环境天然气水合物的特征与永冻带密切相关。

一般认为，自从上新世（距今约1.88Ma）以来的热条件导致了永冻带的形成和天然气水合物的持续存在。

现代地图表明，北半球大约20%的土地被永冻带所覆盖。

地质学研究和关于海底条件的热力学建模也表明在北极海的大陆架内可能存在永冻带和天然气水合物。

在更新世的多次冰期时期，从北极的地面区域到大陆架当今水深120m处之内的广大范围内的温度条件都非常适宜永冻带和天然气水合物“遗留”下来。

实际上，陆上近岸处的天然气水合物仅仅能与永冻带紧密相存。

未来能源——天然气水合物19世纪20年代早期，在英格兰工作的JohnFaraday就开始了对新发现的天然气和氯气的研究。

在他的实验中，当温度下降至“寒冷的气候条件”时，气态氯和水就形成了固态的氯水合物。

Faraday实验室里生成的这种“奇物”以水为主分子，氯是外来分子。

这些创新性合成实验可以称为世界上最早的生成联合化合物的报道，即我们现在所知的天然气水合物的合成报道。

氯水合物依然被认为是一种实验室产物，其部分原因在于它形成的限制性条件可以通过实验室技术进行验证。

许多分子在特定条件下都可以形成水合物，一般以各种笼形包含物的形式存在。

这些笼形水合物是“化学”性的，具有独特的非键合性质，科学家们对它们的研究大约已经延续了二百年。

在20世纪30～40年代，在自然环境中，天然气在工业管线中往往会形成像蜡一样的硬壳结晶而发生堵塞，这种情况在较冷区域尤甚。

这种管线的结晶物质常常十分稳定而且即使在冬季的温度和压力环境下，也会给油气工业造成经济损失。

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分的特征和成因

收稿日期：2011-09-16;修订日期：2011-10-13资助项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费项目《祁连山冻土区天然气水合物烃类气体同位素特征及意义》（编号：K0909）作者简介：黄霞（1982-），女，博士，助理研究员，从事天然气水合物气体地球化学特征及成因类型研究。

E-mail:huangxia@地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA第30卷第12期2011年12月Vol．30，No．12Dec.，2011祁连山多年冻土面积达10×104km 2，年平均气温低于-2℃，冻土层厚度为50～139m [1]，冻土区内不仅有丰富的气源条件，而且基本具备形成天然气水合物的温压条件[2]。

2008年以来，中国地质科学院矿产资源研究所等单位在祁连山木里冻土区共完成天然气水合物科学钻探试验孔4口（DK-1、DK-2、DK-3和DK-4），取得重大突破，成功地钻获了天然气水合物实物样品[3]。

这是中国冻土区首次钻获的天然气水合物实物样品，也是全球首次在中纬度高山冻土区发现的天然气水合物实物样品，具有重要的科学意义和经济意义。

天然气水合物是由水分子和气体分子（主要是烃类气体）在高压、低温条件下形成的。

成矿气体是形成天然气水合物的物质基础，是天然气水合物调查研究的必备内容。

不同成因类型的烃类气体具有不同的成生机制和不同的运移聚集过程，并影响到天然气水合物的成矿过程及其分布特征。

烃类气体一般可分成有机成因和无机成因两大类型。

目前无祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分的特征和成因黄霞，祝有海，王平康，郭星旺HUANG Xia,ZHU You-hai,WANG Ping-kang,GUO Xing-wang中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China摘要：祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和C 同位素分析测试结果表明，祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂，除甲烷外，还含有较高的乙烷和丙烷；δ13C 1均大于-50‰，R 值普遍小于100，显示出明显的热解气特征。

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物的气体来源可能主要为深部石油（原油）伴生气或深部气源岩层的成熟一过成熟气；该区油气显示现象与天然气水
合物密切伴生，或可作为天然气水合物的指示标志。
关键词天然气水合物；气源条件；指标意义；祁连山冻土：青海Ｐ６１８．１３文献标志码：Ａ中图分类号
青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义
卢振杈１～，祝有海２，张永勤３，刘晖２，王
（１中国地质科学院矿产资源研究所，北京３中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊摘要０６５０００）
婷２
１０００２９；
１０００３７；２中国地质调查局油气资源调查中心，北京
祁连山木里冻土区天然气水合物的气源条件还不清楚，这直接影响到下一步的勘查方向。文章试图
以ＤＫ－２天然气水合物钻孔为例，从天然气水合物及其相关气体组成与同位素特征入手，对比分析天然气水合物产出层段的泥岩、油页岩、煤、油气显示等有机地球化学特征，探讨该区天然气水合物的气源条件及其对天然气水合物勘查的指示意义。该区天然气水合物所在层段的泥岩、油页岩、煤的有机质丰度、类型、热演化程度等参数显示，它们不能成为天然气水合物的主要气源岩层；结合天然气水合物及相关气体组成与同位素特征，判断该区天然气水合
ｃｉＳｅｎｃｓ，Ｌｅａｎｇｆａｎｇ０６５０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＧａｓｓｏｕｒｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｇａｓｈｙｄｒａｔｅｉｎＭｕｌｉｏｆＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｐｅｒｍａｆｒｏｓｔａｒｅｎｏｔｃｌｅａｒ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｏｂｖｉ —
ＧａｓｓｏｕｒｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｇａｓｈｙｄｒａｔｅｉｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｐｅｒｍａｆｒｏｓｔｏｆＱｉｎｇｈａｉａｎｄｔｈｅｉｒｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
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２０１３年１０月
Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０１３
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质第３２卷来自第５期ＭＩＮＥＲＡＬＤＥＰＯＳＩＴＳ
３２（５）：１０３５～１０４４
文章编号：０２５８ — ７１０６（２０１３）０５ — １０３５ — １０
ＬＵＺｈｅｎＱｕａｎ，ＺＨＵＹｏｕＨａｉ一，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇＱｉｎ３，ＬＩＵＨｕｉ，ａｎｄＷＡＮＧＴｉｎｇ２
（１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎｓｅｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３７，Ｃｈｉｎａ；２Ｏｉｌ＆ＧａｓＳｕｒｖｅｙ
ｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｉｔｓｆｕｒｔｈｅｒｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈａｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｇａｓｈｙｄｒａｔｅｉｎｄｒｉｌ１ｈｏｌｅＤＫ一２．ｔｈｅ
ＣｈｉｎａＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ；３ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｓ，ＣｅｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌ