南海天然气水合物富集规律与开采基础研究973
973项目申报书——2009CB219500-南海天然气水合物富集规律与开采基础研究
项目名称：南海天然气水合物富集规律与开采基础研究首席科学家：杨胜雄广州海洋地质调查局起止年限：2009.1至2013.8依托部门：国土资源部一、研究内容1．拟解决的关键科学问题尽管我国南海北部陆坡具有天然气渗漏发育的地质背景，并且已发现四个天然气渗漏活动形成的冷泉碳酸盐岩和特异自养生物群的发育区，这些海区具有水合物形成的地质环境和温度-压力条件。
但这些天然气水合物成藏条件，成藏动力学过程和机制及富集规律等是需要深入研究的关键科学问题。
因此，本项目拟解决的关键科学问题有：1）南海北部渗漏型天然气水合物成藏的气源、地质和温压条件及其地球物理、地球化学异常机理；2）南海北部沉积物孔隙中游离天然气气泡形成水合物过程的热力学控制因素和生成动力学规律；3）南海北部渗漏型天然气水合物大规模成藏的机制及其发育特征和富集规律；4）高品位（渗漏型）天然气水合物开采过程的多相流动机理和渗流控制模式。
2．主要研究内容（1）南海北部天然气水合物成藏的基础条件●烃类热解气、浅层生物气对渗漏型水合物成藏的贡献天然气水合物的成藏气体主要包括微生物气、热解气及其混合气，不同类型的成藏气体具有不同的成气作用、运移途径和富集过程，并影响到天然气水合物的形成机理。
南海北部含油气盆地发育，气源丰富，类型众多，深部烃类热解气、浅层生物气均可能作为渗漏型天然气水合物的气源。
并且，不同类型的气源具有不同的成气作用、运移途径和富集过程，并影响到天然气水合物的形成机理。
因此有必要深入研究不同成因的气源类型和运移特征及其对南海北部天然气水合物成藏的贡献。
●非烃气体对渗漏型水合物成藏的影响南海北部含油气盆地的非烃气体CO2、N2十分丰富，许多天然气气藏中的CO2和N2含量非常高，甚至形成90%以上的CO2气藏。
如果这些非烃气体或随烃类气向海底渗漏，进入水合物稳定带将对天然气水合物的成藏产生影响。
因此，必须深入研究南海北部这些非烃气体来源和组成特征、水合物形成的温度和压力条件，及对渗漏型天然气水合物成藏的可能影响。
日本南海海槽天然气水合物研究现状
2001年6月地球物理学进展第16卷第2期日本南海海槽天然气水合物研究现状宋海斌1，2松林修2（1.中国科学院地质与地球物理研究所，北京100101；2.日本地质调查所，筑波3058567）摘要：本文介绍日本在其周围海域特别是南海海槽的海洋天然气水合物研究工作.首先介绍其研究简史、研究计划、研究队伍及早期研究成果.其次，介绍了西南海海槽天然气水合物的勘探、研究状况.然后，介绍了五年计划实施的东南海海槽地球物理勘探、钻探状况.最后指出，南海海槽的一些新资料深入的综合研究无疑会给世界水合物研究增添新的内容.关键词：天然气水合物；日本；南海海槽中图分类号：P722.3；P744.4文献标识码：A文章编号：1004-2903（2001）02-0088-111前言由于日本国内缺乏常规油气资源，因此对海洋天然气水合物的开发寄予厚望.日本基于其雄厚的经济实力投入巨资设立国家计划，组织石油公司、国立研究所、大学的研究与技术人员开展海洋天然气水合物的研究、勘探工作.并积极开展国际合作（包括加拿大、美国等），充分结合深海钻探DSDP/大洋钻探ODP的工作，取得了世人注目的成就.日本在世界天然气水合物的勘探与研究中占非常重要的地位.因此，介绍日本在其周围海域特别是南海海槽的海洋天然气水合物研究工作是很有必要的.日本的一些研究工作并没有发表，有的也正在进行之中，发表的也多是日语论文，日本国外的研究者很难了解其真正的发展现状.本文也只是尽力向国内研究者简单地介绍其研究现状（图1）.2日本天然气水合物研究概况!."研究简史日本对天然气水合物的研究可简单分为两个阶段，5年（1995~1999）计划开始前与5年计划开始后，也就是1994年以前与1995年以后.5年计划开始前，在20世纪80年代晚期，在一些国立研究所，主要是地质调查所开展了小规模的甲烷水合物研究，目的是调查日本周围海域水合物存在的可能性［1-2］.其他工作通收稿日期：2001-02-05；修订日期：2001-04-01.基金来源：STA Fellowship、中国科学院全国优秀博士学位论文专项资金和国家自然科学基金项目（49904007）.作者简介：宋海斌，1968年生，男，博士，中国科学院地质与地球物理研究所副研究员，主要从事海洋地球物理研究.图1日本周围海域天然气水合物分布（由日本地质调查所Satoh 编绘）［33］ribution of Gas hydrate around Japan（CompiIed by M.Satoh ，GeoIogicaI survey of Japan ）［33］常是通过国际交流完成的［3-4］.南海海槽的深海钻探31航次、87航次、大洋钻探131航次，日本海的大洋钻探124航次额外地给日本的水合物研究增添了丰富的资料［5-7］.124航次768B 孔、131航次808孔均钻取了水合物岩样，得到水合物存在的依据.作为1995年ODp164航次首席科学家的Mastumoto 博士也无疑给日本的水合物研究增添了活力［8］.1996年11月日本地质学杂志专辑基本上反映了早期的日本水合物研究现状［8-12］.5年计划开始后，石油公团组织10家公司开展东南海海槽调查与钻探工作，其主要工作是钻探及其相关技术，集中在水合物是否能成为将来的能源这一主题上.而地质调查所与东京大学等的一些科学家还在其他项目的支持下开展深入的研究工作.自1994年以来，日本地调所与东京天然气公司、大阪天然气公司、日本石油勘探公司合作进行天然气水合物的基础研究，早期的一些研究成果在1998年的地质调查所月报的专集中发表［2，13］.1997~1999年通产省下的新能源（产业技术综合开发机构NEDO 还设立了以研究为主题的项目—天然气水合物资源化技术先导研究开发，这些成果基本上没有发表［14，15］.虽然人们也在关心日本周围其他海域的天然气水合物的赋存状况，但此时主要精力已化在西南海海槽与东南海海槽的天然气水合物勘探、钻探与研究.至今为止，这两个地区积累了丰富的地球物理（包括・98・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状多道地震、高分辨地震、深拖地震、海底地震仪观测、广角地震、“学院式”三维地震、高精度热流等等）、钻探、深潜器、地质与地球化学资料16-25］，可以说是世界天然气水合物研究最合适的天然场所之一（其他两个为布莱克海台与Cascadia 大陆边缘）.这一阶段国际合作更加广泛，有例行的日加工作会议（加拿大方主要是冻土带与Cascadia 大陆边缘水合物的研究者），美国、法国科学家也常常来日本完成有关工作.!.!研究队伍日本天然气水合物的海洋地质与地球物理研究主要由日本地质调查所、日本石油公团以及有关的公司（如日本石油勘探公司JAPEX ）、东京大学等三个部分组成.日本地质调查所组成了以资源能源部部长Yoshihisa Okuda 博士为首含19名科学家的研究队伍，主要包括资源能源部Yoshihisa Okuda 博士、Osamu Matsubayashi 博士、Manabu Tanahashi 博士、YoshioWatanabe 博士、Sumito Morita 博士（在石油公团出差），海洋地质部的Shin -ichi Kuramoto 博士、Mikio Satoh 博士，地壳化学部的Noboru Imai 博士、Tatsuo Maekawa 博士，地壳物理部的Naomi Kano 博士.日本地质调查所的科学家主要参与19971999年的先导研究项目及其他课题的研究，基本上没有参与5年计划的工作.东京大学的科学家主要有Ryo Matsumoto 博士、Hidekazu Tokuyama 博士、Juichiro Ashi 博士等.JAPEX 及其下属的地球科学综合研究所主要有Yutaka Aoki 博士、Akio Sakai 博士.在石油公团成立了以Takashi Uchida 博士为首的研究队伍（Hailong Lu 博士是其中一员），与以加拿大地质调查所Dallimore 博士为首的研究队伍合作，执行东南海海槽项目（包括麦肯基三角洲的钻探）的勘探、研究工作.!."研究计划基于1993年的实例研究，地调所估算了日本周围海域的甲烷水合物的资源量大约为6X 1012m3，是1992年日本全国天然气消耗量的100倍［1］.许多研究者指出日本周围的深海沉积物中的甲烷水合物蕴藏有巨量甲烷.上述估计与观点影响了日本石油委员会，他们在1994年向通产省提交了一份水合物研究建议书.建议书在国家第8个5年计划内，也就是在1995~1999年计划进行地球物理与钻探调查，并在1999年钻探天然气水合物.1998年在加拿大麦肯基三角洲冻土带水合物的钻探是该项目的重要组成部分.在通产省的资助下，日本石油公团开始执行“作为未来国内能源的甲烷水合物评估”项目.计划的评估方法包括地震调查和野猫井钻探.野猫井命名为通产省南海海槽井（MITI ”Nankai Trough ”），在1999年末钻探作为非常规油气藏的甲烷水合物与作为常规油气藏的中新统目的层.通产省于1995年在日本石油公团内组成了甲烷水合物推进委员会.为了1999年的南海海槽的成功钻探，委员会在1996年实施了与钻探、地球物理调查有关的技术上的综合研究.然后，与天然气水合物勘探有关的大部分科学家与技术人员集中研究钻探计划.项目还包括1995年ODP164航次钻探的初步研究及与加拿大、美国、俄罗斯开展冻土带钻探的国际合作.与钻探为主题的项目相对应，19971999年通产省下的新能源（产业技术综合开发机构NEDO 还设立了以研究为主题的项目—天然气水合物资源化技术先导研究开发.由通产省工业技术院的日本地调所、资源环境技术研究所、北海道工业技术研究所等3个国立研究所与地球科学综合研究所、日本海洋钻探公司、能源综合工学研究所、工程振兴协会等4个单位合作进行天然气水合物的探查、钻探、利用系统、环境影响4个方面的深入研究，取得了丰硕的成果.・09・地球物理学进展2001年这两个计划已于2000年3月完成，在2001年3月前新的研究计划还没有开始实施.由于野猫井的钻探取得了令人鼓舞的成果，预测很快就会开始实施新的大型项目.!."早期研究成果!.".#甲烷水合物相图的研究日本地调所利用实验得到了甲烷水合物相图.具体包括以下几个方面：研制了甲烷水合物合成仪器［26］，并进行了改进［27］以观测甲烷水合物的合成与分解过程；研究了纯水与纯甲烷合成甲烷水合物、甲烷水合物分解的温压条件［26］，研究表明甲烷水合物形成与分解相比，需要较底的温度、较高的压力；并进行了用盐水与纯甲烷合成甲烷水合物，盐水的相平衡曲线与纯水的相平衡曲线相比向低温、高压方向移动［27］；利用甲烷水合物合成实验，了解温度、压力（水深）、气体与水的组分等因素的相互关系.利用甲烷水合物实验得到的相图，探讨了甲烷水合物的自然界中的赋存条件与注入暖和的盐水进行甲烷水合物开发的模型［2］.地震反射剖面上的BSR 与实验得到的相图相关联.!.".!日本周围海域天然气水合物的分布自1974年以来，日本地调所利用R /V Hakurei-maru 号在日本周围海域进行海洋地质与地球物理调查，编制海洋地质图.同时，通产省在2000m 水深范围内进行了以海上石油与天然气勘探为目标的地球物理调查.这些调查获得的反射地震剖面的分析表明，BSR 主要分布在南海海槽的内陆坡与北海道周围海域［2］.南海海槽的地质背景与BSR ：南海海槽是上新世以来菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成的年轻海沟.在水深800~2000米的内陆坡，分布有数个上第三系沉积充填的弧前沉积盆地.在弧前盆地的外侧，较深的陆坡处有增生楔发育.BSR 通常分布于南海海槽北侧的弧前盆地内.形成单个“圈闭”，这些“圈闭”与局部地形高有关，并可能与下部的沉积与基底构造高对应.区域上BSR 分布于南海海槽的下陆坡、增生楔发育的地方.通常被逆冲断层错断，并被滑坡堆积扰动，因此BSR 的分布相当复杂.在南海海槽区深海沉积盆地的BSR 分布区，地震反射较强，可能与甲烷水合物层下方游离气的存在有关.北海道周围的地质背景与BSR ：由于北海道岸外海水温度较低，因此BSR 广泛分布于北海道周围海域，特别是鄂霍次克海水深超过500m 的地方，强BSR 分布较多.值得指出的是，这一地区一些BSR 与水合物无关，代表的是蛋白石的相变带，这些BSR 为正极性.日本周围海域有两种BSR 分布类型［2］，一种是闭合的，大体与下部地层地质构造有关的地形高对应；另一种是平坦/平原类型，BSR 分布均匀并与沉积平原对应.前一种在南海海槽深海台地的东端非常典型.1983年在深海台地附近，有一口老的勘探井，深达469m （比BSR 浅）.钻遇的下部地层—下中新统有丰富的生烃潜力与相当的成熟度，也有气显示.但是，在这一地区，可能有深部供给的热成因气运移到水合物稳定带.而后者主要分布在鄂霍次克海地区，那里分布着厚厚的比下中新统还年轻的地层.多年来许多研究者指出并研究了南海海槽BSR 的存在［11］.基于这些研究，甲烷水合物被认为是广泛分布于南海海槽，并估算了其包含的天然气的体积.Krason ［28］与Matsumoto［29］估算为（0.42~4.2）X 1012m 3和（0.8~8.0）X 1012m 3.括号内的数字代表甲烷水合物带的厚度，前者为1m ，后者为10m.Satoh 等［11］估算了四国岸外南海海槽地区的天然气水合物与有关的游离气资源量，分别为2.71X 1012m 3与1.6X 1012m 3.・19・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状3西南海海槽的天然气水合物调查与钻探南海海槽从本州中部岸外、延伸到四国岸外，再向南到九州以东，最大水深4800m.南海海槽地区的地质与地球物理资料非常丰富.有工业部门与研究机构的反射与折射地震数据、完整的水深与旁侧声纳数据、大量的热流分析数据以及四个航次（31、87、131、190）DSDP /ODP 数据［24-25］.值得指出的是，在1999年6月~8月日美合作还采集了80km X 8km 的三维多道地震数据［20，22］.高分辨率的地震剖面揭示了通过增生楔的数个构造单元的面貌，根据Ewing 9907/9908航次3维地震数据的解释表明，沿着Muroto 断面自海沟向陆方向，增生楔可划分为南海海槽轴心带、原逆冲带PTZ （proto-thrust zone ）、叠瓦状逆冲带ITZ （imbricate thrust zone ）、前缘无序逆冲带OOSZ （out-of-seguence thrust zone ）、大个逆冲板片带LTSZ （large thrust slice zone ）与向陆倾斜反射带LDRZ （landward-dipping reflector zone ）［22，24-25］.虽然2000年的190航次没有采获天然气水合物固体，但有其存在的间接依据［24］.在陆坡上的1176站位与1178站位，温度测量与孔隙水氯离子浓度数据都指示有天然气水合物.由于水合物在外界温度与压力条件下是不稳定的，因此在采获过程中，水合物分解了.如果不是特别丰富的话，采获固体水合物不太可能.1176与1178站位位于海水甲烷水合物稳定带内.由于在这些站位甲烷是主要的气体，而且这些站位是非热成因的大洋站位，如果存在天然气水合物，必定是甲烷水合物.甲烷水合物的形成是一个高度的放热反应，而它的分解需要消耗大量的热能，并使岩心冷却.在1176站位的两个钻孔，在距海底220~240m 处测量到比周围还泠的温度，才4~5C.由于岩心采获率很低，在240~320m 范围没有数据.孔隙流体氯离子浓度指示比其他稀释过程少稀释约1%.在1178站位，天然气水合物似乎特别丰富.基于孔隙流体氯离子浓度资料，在120~400m 之间存在甲烷水合物，在150~200m 浓度最高.在距海底200m 处，测量到最低达0.5C 的温度.在一些钻孔，大多在150~200m 处，测量到4~6C 的温度.在1178站位，氯离子浓度—深度剖面显示，在90200m 有较陡的下降，并有两个极小值.第1个位于170~185m ，第2个极小值为524Mm ，而底水的值为558mM.这对应甲烷水合物分解造成大于6%的稀释.在150~200m 之间背景稀释值为3%.在200~400m 之间，氯离子浓度继续下降，逐渐从547mM 下降到BSR 深度（约420m ）处的517Mm ，对应7%的稀释.在氯离子浓度剖面上，叠加在背景值上有很多极小值.这表明在90~400m 之间，存在分散状的天然气水合物，对应3~4%的氯离子稀释值，特别是粗颗粒的沉积层中有较高的饱和度，对应6~7%的稀释值.在BSR 下方，氯离子浓度急剧下降，500m 处达到470mM 的最小值，至少6%的稀释值.这个低值带的原因仍然不清楚.这可能与更丰富的古BSR 对应，水合物分解没来得及释放稀释信息.与这一情形对应，在这一深度，有高浓度的甲烷.沉积与构造可能导致这种BSR 的向上移动.・29・地球物理学进展2001年4东南海海槽的调查与钻探4.11996年的地震调查与井位确定东南海海槽地区被选为调查区有以下原因［19］：1）在这一地区有常规油气远景；2）与甲烷水合物有关的BSR 在水深小于1000m 的浅水区域被发现；3）BSR 分布区与深部油气目标在同一位置.此外，南海海槽地区接近日本太平洋海岸工业带，是日本最大的油气消耗地区；甲烷水合物的天然气运输也方便.虽然在井位选择时没被考虑，但这无疑是比其他地区优越的重要原因.日本石油公团JNOC 于1996年在东南海海槽进行了常规与高分辨率地震调查［19］.与常规地震相比，高分辨率地震给出了层理、断层、BSR 等较好的横向与垂向分辨图像.与常规地震相比，高分辨地震调查的气枪体积小、气枪与检波器的深度浅、采样间隔小、道间距也小（表1）.处理方面，只应用了几何扩散校正、没有使用自动增益控制以保持相对真振幅信息；没有用倾斜时差校正与多次波压制以不扭曲子波波形（表2）.在高分辨地震记录上，BSR 有以下特征：与海底反射相比为反极性，相对高的振幅及部分不连续与不清楚（不是单个层而是高振幅带）.表1东南海海槽地区地震调查的采集参数［19］Tabie 1Data acguisition parameters of the seismic surveys in the Nankai Trough area［19］常规地震高分辨地震总的调查长度1007km 533km 炮点距25.0m 25.0m 道间距12.5m 6.25m 检波器深度12m 8m 记录道数280480叠加次数7060震源Sieeve 气枪Sieeve 气枪气枪体积2200in 3800in 3气枪压力1800psi 1800psi 气枪深度6m 4m 记录长度6s （beiow S.L.）5s （beiow S.L.）记录采样间隔2ms （在处理阶段重采样为4ms ）1ms （在处理阶段重采样为2ms ）表2东南海海槽地区地震调查的数据处理参数［19］Tabie 2Outiine of the data processing of the seismic surveys in the Nankai Trough area［19］常规地震高分辨地震最小相位子波!!振幅恢复!!反褶积!!多次波压制!X 动校与切除!!倾斜时差校正（DMO ）!X 共中心点叠加!!时间偏移!!相对真振幅处理X !・39・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状处理结果表明，调查区有4块明显的BSR 分布区，分别是东南陆坡（水深900~1500）、第一Tenryu 圆丘南部斜坡（水深600~800）、Tenryu 峡谷与Ryuyo 峡谷之间的鼻状地形区（水深900~1200）、第二Tenryu 圆丘的西坡（水深500~1200）.在第一与第二Tenryu 圆丘的顶部，水深小于500m ，没有识别出BSR ，这些地区的温压条件不满足水合物稳定带的存在.建议的通产省南海海槽井位于Tenryu 峡谷与Ryuyo 峡谷之间的鼻状地形区，井位处BSR 的深度为290m.勘探区的附近通产省有2口钻井，“Sagara ”与“Omaezaki-oki ”，深达下第三系.2口钻孔的结果表明在这个地区分布有储集岩与成熟的烃源岩.“Omaezaki-oki ”的上渐新统与“Sagara ”的上渐新统与下中新统含总有机碳（TOC ）0.5%~1%，因此，认为它们是烃源岩.预测成熟的烃源岩（R 0!0.5）在“Omaezaki-oki ”井3000m 以下，在下沉地区大部分的上渐新统与下中新统被认为是成熟的.特别Tenryu 峡谷地区有厚厚的沉积，碳氢物质在那里生成.“Sagara ”井的Sagara 组有大于20%的孔隙度，通过DST 测试证实有天然气产出.Sagara 组被认为是在这个地区广泛分布，有砂岩发育.与生物成因天然气有关的泠泉被深潜器、ROV 调查与流体分析观测或检测到.被认为是水合物分解形成的流体与天然气造成的［30］.这样的泠泉主要分布在平行南海海槽轴向的断裂处，并存在Calyptogena 生物群落.在活动断裂附近也观测到大尺度的凹坑状的凹陷，这些凹陷的成因被解释为与活动断裂的活动与有关的水合物的分解相联系［21］.石油公团在Ryuyo 峡谷的一个重力活塞样品富有甲烷的天然气的!13O 值为-75.4%，意味着是生物成因.根据石油公团的地震调查资料（包括1996年的高分辨地震）确定了野猫井的位置.建议的野猫井距Tenryu 河河口40km.它位于第一Tenryu 圆丘的西南延伸部分上，在北西以Tenryu 峡谷为界，在南东以Ryuyo 为界.圆丘与峡谷在周围区域也很发育，局部地形的走向与南海海槽平行，为北东东—南西西.野猫井的选取主要是因为在同一位置上识别出中新统远景目标与清晰的似海底反射层.也就是说，通产省—石油公团计划的野猫井，一方面勘探甲烷水合物，另一方面勘探BSR 下方的游离气与深部常规油气藏.从勘探甲烷水合物的角度来说［31］，钻探的目标是澄清BSR 的成因与甲烷水合物的产状，评估BSR 下方的游离气，收集帮助阐明甲烷水合物经济意义的基本数据.这一野猫井水深950m ，BSR 深度是距海底290m ，设计井深距海面2800m.4.21997年的井位调查1997年石油公团进行了1999年野猫井的井位调查，包括钻了两口深达250m 的井、间歇地取样与地震调查［19］.目的是预测浅层气的分布以预防钻井灾害，为设计1999年的钻探下套管计划提供技术资料.采获样品以检查甲烷水合物的存在与否，并进行一些地质评价的参数测量.在两个深约250m 钻孔中采获了样品.证实地层有足够的强度放置套管.钻探时温度测量表明地温梯度为4C /100m ，海底的温度为3~4C.利用地温梯度与Dickens 等（1994）的相图，甲烷水合物稳定带的底界在250~300m.钻取的地层包括了大部分甲烷水合物稳定带地层，采获的岩芯包括以泥岩为主的碎屑沉积，并有少量沙层，但在井孔的下部有更多的沙层.虽然岩芯中没能观测到甲烷水合物，没有甲烷水合物的直接存在依据，但一些层的孔隙水氯・49・地球物理学进展2001年离子浓度较低表明可能存在水合物［32］.井位调查时取得的地震剖面上，BSR 的分布清晰明了.与1996年的高分辨地震相比，浅地震数据有非常高的分辨率.由于新剖面上的BSR 不连续，原先设计的井位向南南东方向移300m.新井位处有连续的BSR ，在它的下方有连续的反射层，推测与气水界面有关.BSR 的不连续被认为是与地层孔隙与渗透率的不均匀分布有关.一个倾斜的高孔隙度的砂岩层在层内可能有水平的BSR.而不渗透的泥岩层，不含水合物，没有BSR.甲烷水合物在倾斜层中发育，形成了不连续的BSR.!."#$$$年的钻探在日本主要报纸2000年1月20日的夕刊与1月21日的朝刊上，日本石油公团发布了东南海海槽水合物钻探与评价的初步成果［33］.作业者为JAPEX.井位离Shizuoka 省OmaezakiSpur 岸外Tenryu 河出海口50km ，水深945m.计划井深距海面2800m ，距海底1855m.钻机是美国Reading &Bates Falcon Drilling 公司的“M.G.~ulme Jr.”.预算为50亿日圆.井位的WGS -84坐标为137 44'52"E 、34 13'08"N.1999年11月12~14日，为调查浅层气，进行了水深945m 、井深1600m 的第一口先导孔钻探.为了预报钻探的热引起水合物分解有可能造成的天然气的突然排出，在海底井孔处有装备仪器的遥控潜水器ROV （Remotely Operated Vehicle ）监测.但在钻探过程中，没有发现排出的天然气.1999年11月14~16日为了检查水合物是否存在并预报其深度，进行了带随钻测井的水深945m 、井深1486m 的第二口先导孔钻探.在反射地震资料预测的深度处，发现了高电阻率层的存在.1999年11月16日，主孔开钻.1999年11月19日~12月2日.进行了常规的取芯.在1110~1146m 与1151~1175m 处进行了5次取芯，采获率为35.5m /60m.在1254~1272m 处尝试了保温保压取芯仪，采获率为5.5m /18m.石油公团研制开发的保温保压取芯仪第一次在日本海域使用.但是，由于操作困难，保温保压取芯没有完成.在1175~1254m 尝试了27次保温保压取芯，采获率为27.1m /79m.利用保温保压取芯仪与其它取芯仪采获了1110~1272m 处的一些砂岩层.根据岩样释放的大量天然气、异常低的岩样温度与孔隙水氯离子浓度低异常，证实了在1152~1210m 处总厚16m 的三层沉积物中存在甲烷水合物.在岩芯被带到船上时，已经没有水合物存在了，一些沉积物可能由于气体流动与后续的脱水作用显的有些扭曲.因此，没有采获固体水合物.至今为止，天然气水合物量的估计是根据氯离子浓度的分析计算得到的.这三层沉积物中天然气水合物占总体积的20%，因此，饱和度高达80%，是布莱克海台的10倍.初步估算，含有525X 106m 3/km 2的甲烷气.这些钻探成果表明，从水合物中提取甲烷是有前途的.虽然被发现的水合物层比希望的要薄，但水合物饱和度特别高，达到80%，钻探的结果是有前景的，以后的研究与开发活动更实在了.如果足够的水合物被识别，开采方法达到完善，估计开始甲烷水合物的商业开采的最早时间为2010年左右.甲烷水合物的采获率达到10%，就被认为完全有经济价值.・59・第16卷第2期宋海斌等：日本南海海槽天然气水合物研究现状5小结ODP196航次于2001年将在西南海海槽进行钻探，会进行随钻测井测量、并安放一些长期观测设备.在东南海海槽的ODP 钻探建议也有几年了，集中在双BSR 与天然气水合物的动态演化这一主题上，在将来可能也会实施.西南海海槽与东南海海槽的一些新资料（三维地震、高精度热流、钻探资料）深入的综合研究无疑会给世界水合物研究增添新的内容.此外，新一轮勘探开发研究也即将实施，因此，日本南海海槽的天然气水合物研究更会举世注目.参考文献［1］Okuda Y.Naturai gas hydrate as future resources ［J ］.Jour.Jap.Inst.Ener.1993，6，425~435（in Japanese with Engiish Ab-stract ）.［2］Okuda Y.Introduction to expioration research on gas hydrates in Japan ［J ］.Buiietin of the Geoiogicai Survey of Japan ，1998，49（10），494~500.［3］Yamano M ，Uyeda S ，Aoki Y ，Shipiey T H.Estimates of heat fiow derived from gas hydrates ［J ］.Geoiogy ，1982，10：339~343.［4］Ashi J ，Taira A.Thermai structure of the Nankai accretionary prism as inferred from the distribution of gas hydrate BSRs.In Un-derwood［A ］，M.B.（Ed.），Thermai evoiution of the Tertiary Shimanto Beit ，Southwest Japan ：an exampie of ridge-trench inter-action.Spec ［C ］.Paper.-Geoi.Soc.Am.，1993，273：137~149.［5］Karig D E ，Ingie J C ，Jr.，et ai.Init.Repts.DSDP ，31：Washington （t.Printing Office ）1973.［6］Kagami ，H ，Karig D E ，Couibourn W T ，et ai.，Init Repts.DSDP ，87：Washington （t.Printing Office ），1986.［7］Taira A ，Hiii I ，Firth J V ，et ai.，Proc.ODP ，Init.Repts.，131：Coiiege Station ，TX （Ocean Driiiing Program ），1991.［8］Matsumoto R ，Watanabe Y ，Sato M ，et ai.Distribution and occurrence of marine gas hydrates-Preiiminary resuit of ODP ieg 164：Biake Ridge Driiiing ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102，932~944（in Japanese with Engiish Abstract ）.［9］Maekawa T ，Imai N.Stabiiity conditions of methane hydrate in naturai seawater ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：945~950（in Japanese with Engiish Abstract ）.［10］Kuramoto S.Geophysicai investigation for methane hydrates and the significance of BSR ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：951~958（in Japanese with Engiish Abstract ）.［11］Satoh M ，Maekawa T ，Okuda Y.Estimation of amount of methane and resources of naturai gas hydrates in the worid and aroundJapan ［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：959~971（in Japanese with Engiish Abstract ）.［12］Arato H ，Akai H ，Uchiyama S ，et ai.Origin and significance of a bottom simuiating refiector （BSR ）in the Choshi Spur Depres-sion of the Offshore Chiba Sedimentary Basin ，centrai Japan［J ］.Jour.Geoi.Soc.Japan ，1996，102：972~982.［13］Matsubayshi O.Heat fiow measurement as an expioration tooi for subbottom methane hydrates ［J ］.Buii.Geoi.Surv.Japan1998，49：541~549.（in Japanese with Engiish abstract ）［14］Matsubayashi O ，Edwards R N.Reiationship between eiectricai and thermai conductivities for evaiuating thermai regime of gas hy-drate bearing sedimentay iayers ［J ］.The Annais of the New York Acad.of Sci.2000，912：167~172.［15］Aoki Y ，Shimizu S ，Yamane ，T ，et ai.Methane hydrate accumuiation aiong the western Nankai Trough ［J ］.The Annais of theNew York Acad.of Sci.2000，912：136~145.［16］Moore G F ，Shipiey T H ，Stoffa P L ，et ai.Structure of the Nankai Trough accretionary zone from muitichannei seismic refiectiondata ［J ］.J.Geophys.Res.，1990，95：8753~8765.［17］Stoffa P L ，Wood W T ，Shipiey T H ，et ai.Deepwater high-resoiution expanding spread and spiit spread marine seismic profiiesin the Nankai Trough ［J ］.J.Geophys.Res.，1992，97：1687~1713.・69・地球物理学进展2001年。
南海天然气水合物技术理论创新与找矿重大突破-自然资源部
附件4一、项目名称南海天然气水合物技术理论创新与找矿重大突破二、提名意见该项目自1999年以来开展了南海北部陆坡天然气水合物勘查评价及相应的成藏富集规律、勘查技术方法研究，建立了天然气水合物从微观成核-宏观成藏-区域成矿分布的我国海域天然气水合物成藏系统理论，初步形成了从水体—海底表层—浅层—目标层段的综合立体探测和评价技术体系；首次在我国海域调查圈定了水合物存在的地质地球物理证据，首次在海域钻探获取到含水合物实物样品，使我国成为世界上第4个通过国家计划获取到水合物样品的国家；在南海北部陆坡圈定了6个水合物成矿远景区、19个成矿区带、25个有利区块及24个钻探目标；预测远景区总面积14.84×104km2，资源量为744亿吨油当量。
部分理论成果属世界首次提出，实现海域天然气水合物资源勘查评价与技术理论研究的跨越式发展。
项目研究成果已经成功应用于2017年南海天然气水合物试验性开采，支撑了国务院2017年11月批准将天然气水合物作为我国第173种矿种，成果不仅填补了我国在该领域的空白，也将助推相关领域及相关产业经济发展，对推动我国海域天然气水合物的产业化进程具有里程碑式意义。
同时，项目在南海获得的海量实测数据为维护国家海洋权益、服务国家外交大局和海军战场环境建设等方面提供支撑。
本项目已获专利19项、软件著作权登记证书10项、形成行业规范（规程）3部、发表论文400余篇、出版专著10部、获得省部级科学技术奖一等奖3项、二等奖4项。
培养了一大批优秀人才，形成了以国土资源部科技创新团队‚天然气水合物研究团队‚为核心的产学研用科技创新团队。
提名该项目为国家科技进步奖一等奖。
三、项目简介天然气水合物是天然气在低温、高压条件下与水结合形成的似冰状固体，世界各大洋中已发现的水合物总资源碳总量约相当于全世界已知煤、石油和天然气总储量的两倍，其总量之大足以取代日益枯竭的传统油气能源，是世界各国瞩目的21世纪具有商业开发前景的战略资源。
重大项目简报2009-7
第7期（总第84期）二〇〇九年十二月十日本期目录⑴国家973计划天然气水合物地球化学课题研究取得新成果⑵科技交流短信三则：——中科院广州生物医药与健康院承担的“人CD4和CCR5转基因兔作为HIV-1感染的动物模型”——省微生物所承担的863项目“耦合微生物脱硫、脱氮和脱色降解的高效废水厌氧处理新技术”取得重要进展——省生态环境与土壤所承担的“腐殖质与Fe(III)协同介导的水稻土有机氯还原脱氯机理”取得阶段成果。
国家973计划天然气水合物地球化学课题研究取得新成果由中国科学院广州天然气水合物研究中心承担的国家973计划“南海天然气水合物富集规律与开采基础研究”项目之课题六“南海北部天然气水合物的地球化学异常特征研究”(编号：2009CB219506)近期研究取得了新的成果。
1广 东 省 科 学圆满完成了取样工作5月13日至6月11日，“南海北部天然气水合物的地球化学异常特征研究”课题组搭载广州海洋地质调查局“海洋四号”船，在广州海洋地质调查局技术方法、实验测试所、区域地质调查所、矿产地质调查所等业务所技术人员的帮助下，在南海北部陆坡水合物赋存区东沙群岛西南活动冷泉区、2007年神狐海域水合物钻探区及ODP 1144、1145和1146站位等区域，利用大型重力活塞取样、重力取样和保真取样手段，完成沉积物岩心取样工作，合计完成取样站位9个，取得沉积物岩心15个，每个岩心样品长度为308-838cm。
为课题研究任务的顺利开展打下了良好基础。
对样品显微结构、自生矿物、孔隙水组分进行研究通过X射线衍射和扫描电镜观察表明，采自南海北部琼东南盆地的沉积物样品中存在具有天然气水合物和甲烷渗漏指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐和草莓状framboids黄铁矿，自生矿物组合和显微结构特征与冷泉沉积物类似，属微生物成因。
沉积物孔隙水化学组分分析结果显示，随着埋藏深度加深，SO42-、Ca2+、Mg2+和Sr2+浓度明显降低，Mg2+/Ca2+和Sr2+/Ca2+比值急剧增加，这些地球化学特性与世界上天然气水合物产区的浅表层沉积物孔隙水中离子浓度异常吻合较好，沉积物中顶空气游离烃的分析结果，以及孔隙水化学组分的变化，特别是SO42-、H2S和甲烷含量的急剧变化，说明研究区有丰富的气源，赋存水合物的可能性非常大，同时指示了研究区硫酸盐-甲烷界面(SMI)较浅，位于海底之下8m左右。
中国南海天然气水合物开采储层水合物相变与渗流机理:综述与展望
中国南海天然气水合物开采储层水合物相变与渗流机理：综述与展望秦绪文;陆程;王平康;梁前勇【期刊名称】《中国地质》【年(卷),期】2022(49)3【摘要】【研究目的】中国地质调查局先后于2017年、2020年在南海北部神狐海域成功实施两轮水合物试采,创造了产气时间最长、产气总量最大、日均产气量最高等多项世界纪录,了解和掌握南海天然气水合物开采储层相变与渗流机理,有助于进一步揭示该类型水合物分解机理、产出规律、增产机制等,可为中国海域水合物资源规模高效开采提供理论基础。
【研究方法】基于两轮试采实践,笔者通过深入研究发现,储层结构表征、水合物相变、多相渗流与增渗、产能模拟与调控是制约水合物分解产气效率的重要因素。
【研究结果】研究表明,南海水合物相变具有分解温度低,易在储层内形成二次水合物等特点,是由渗流场-应力场-温度场-化学场共同作用的复杂系统;多相渗流作用主要受控于未固结储层的物性特征、水合物相变、开采方式等多元因素影响,具有较强的甲烷吸附性、绝对渗透率易突变、气相流动能力弱等特点;围绕南海水合物长期、稳定、高效开采目标,需要在初始储层改造基础上,通过实施储层二次改造,进一步优化提高储层渗流能力,实现增渗扩产目的。
【结论】随着天然气水合物产业化进程不断向前推进,还需要着力解决大规模长时间产气过程中温度压力微观变化及物质能源交换响应机制以及水合物高效分解、二次生成边界条件等难题。
【总页数】21页(P749-769)【作者】秦绪文;陆程;王平康;梁前勇【作者单位】中国地质调查局;中国地质调查局广州海洋地质调查局;天然气水合物勘查开发国家工程研究中心;中国地质调查局油气资源调查中心【正文语种】中文【中图分类】P744;P618.13【相关文献】1.南海神狐海域天然气水合物降压开采过程中储层的稳定性2.基于属性融合技术下天然气水合物甜点储层预测--以中国南海台西南盆地A区为例3.南海天然气水合物储层的叠后地震属性分析4.南海神狐海域非均质性天然气水合物储层的分频反演5.天然气水合物水平井降压开采多相渗流—传热—力学耦合数值模拟:方法和南海场地应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天然气水合物开采技术研究进展
天然气水合物开采技术研究进展天然气水合物是指天然气和水分子在高压、低温下形成的结晶体，是天然气的一种新形式。
天然气水合物的丰富储量和广泛分布，在能源领域具有非常重要的战略意义。
目前，天然气水合物开采技术研究已经取得了一些进展，本文将从四个方面进行分析。
一、天然气水合物开采技术研究现状天然气水合物开采技术一直是石油天然气领域的研究焦点，当前主要包括以下方面：1、水合物钻探技术：研究水合物在钻探过程中的动力学行为和物理性质，并开发出适合于水合物探测的传感器、仪器等设备。
2、水合物开采技术：通过人工或自然措施改变温度、压力、浓度等环境因素，使水合物分解，达到开采目的。
3、水合物输送技术：在水合物开采后，需要将天然气输送到加工厂进行加工处理，目前研究正在进行中。
4、水合物加工技术：水合物加工技术是将开采的水合物转换成生产能用的商品气体，主要涉及水合物裂解、去除杂质、压缩储存等方面。
二、天然气水合物开采技术研究现状目前，世界各国均在加速水合物开采技术的探索，例如日本在2013年成功进行了深层水合物开采实验，韩国也在2016年成功进行了大规模天然气水合物探测试验。
而我国则于2017年成功进行了天然气水合物试采。
在这些实践中，研究者们不断探索优化开采技术，提高开采效率。
1、温度管理技术天然气水合物开采需要在压力较高的环境下进行，为使水合物分解，需要通过温度管理技术来控制水合物的热解温度。
目前，研究者们主要通过水淬、电热、压缩利用等方法来达到控制温度的目的。
2、压裂技术在水合物开采过程中，如果仅仅靠温度变化来改变水合物体积、压力，开采效率较低。
因此，需要依托压裂技术，通过向水合物区域注入压缩空气、水等物质来达到改变水合物体积的目的。
3、高效减阻剂技术在输送天然气的过程中，水合物会因发生极性相互作用而粘附在输送管道及設备表面，严重影响输送效率。
高效减阻剂技术可将水合物与管道表面分离，提高天然气输送效率。
三、天然气水合物开采技术成果目前，天然气水合物开采的有效储量还未被准确评估。
2013年973计划结题验收项目清单-中华人民共和国科学技术部
附件：2013年973计划结题验收项目清单项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB118300 小麦高产优质品种设计和选育的应用基础研究王道文中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院2009CB118400 玉米大豆高产优质品种分子设计和选育基础研究赖锦盛中国农业大学教育部农业部2009CB118500 光合作用分子机理及其在农业生产中应用的基础研究张立新中国科学院植物研究所中国科学院2009CB118600 主要粮食作物高产栽培与资源高效利用的基础研究张福锁中国农业大学教育部农业部2009CB118700 淡水池塘集约化养殖的基础科学问题研究聂品中国科学院水生生物研究所中国科学院湖北省科技厅2009CB118800 畜禽产品中有害物质形成原理与控制途径研究袁宗辉华中农业大学教育部2009CB118900 农业生防微生物制剂的合成与作用机理及定向改造邓子新上海交通大学教育部上海市科委项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB119000 设施作物的环境适应机制与产品安全调控的基础研究喻景权浙江大学教育部浙江省科技厅2009CB119100 速生优质林木培育的遗传基础及分子调控张守攻中国林业科学研究院国家林业局中国科学院2009CB119200 重要外来物种入侵的生态影响机制与监控基础万方浩中国农业科学院植物保护研究所农业部2009CB219300 火山岩油气藏的形成机制与分布规律冯志强大庆油田有限责任公司中国石油天然气集团公司2009CB219400 南海深水盆地油气资源形成与分布基础性研究朱伟林中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院中国海洋石油总公司2009CB219500 南海天然气水合物富集规律与开采基础研究杨胜雄中国地质调查局国土资源部2009CB219600 高丰度煤层气富集机制及提高开采效率基础研究宋岩中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院中国石油天然气集团公司2009CB219700 分布式发电供能系统相关基础研究王成山天津大学教育部天津市科委项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB219800 大型燃煤发电机组过程节能的基础研究杨勇平华北电力大学教育部2009CB219900 大规模化工冶金过程节能的关键科学问题研究张锁江中国科学院过程工程研究所中国科学院2009CB220000 高效低成本直接太阳能化学及生物转化与利用的基础研究郭烈锦西安交通大学教育部2009CB220100 新型二次电池及相关能源材料的基础研究吴锋北京理工大学国家国防科技工业局2009CB320200 系统级封装的基础研究毛军发上海交通大学上海市科委2009CB320300 水环境监测无线网络微传感器芯片系统基础研究夏善红中国科学院电子学研究所中国科学院2009CB320400 认知无线网络基础理论与关键技术研究张平北京邮电大学教育部2009CB320500 新一代互联网体系结构和协议基础研究吴建平清华大学教育部2009CB320600 复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究柴天佑清华大学教育部2009CB320700 基于网络的复杂软件可信度和服务质量及其开发方法和运行机理的基础研究梅宏北京大学教育部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB320800 混合现实的理论和方法鲍虎军浙江大学教育部浙江省科技厅2009CB320900 基于视觉特性的视频编码理论与方法研究高文北京大学教育部2009CB421000 三江特提斯复合造山与成矿作用邓军中国地质大学（北京）教育部国土资源部2009CB421100 中国主要类型生态系统服务功能与生态安全傅伯杰中国科学院生态环境研究中心中国科学院2009CB421200 中国近海碳收支、调控机理及生态效应研究戴民汉厦门大学教育部国家海洋局2009CB421300 干旱区绿洲化、荒漠化过程及其对人类活动、气候变化的响应与调控王涛中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院2009CB421400 全球变暖背景下东亚能量和水分循环变异及其对我国极端气候的影响王会军中国科学院大气物理研究所中国科学院2009CB421500 台风登陆前后异常变化及成灾机理研究端义宏中国气象局上海台风研究所中国气象局2009CB421600 持久性有机污染物的环境行为、毒性效应与控制技术原理郑明辉中国科学院生态环境研究中心中国科学院国家环境保护部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB521700 肿瘤相关分子在癌进展中的多相调控机制陈志南中国人民解放军第四军医大学陕西省科技厅总后勤部卫生部2009CB521800 肿瘤侵袭和转移的恶性生物行为及分子干预詹启敏华中科技大学教育部2009CB521900 脑血管疾病发生和防治的基础研究苏定冯中国人民解放军第二军医大学总后勤部卫生部上海市科委2009CB522000 阿片类物质精神依赖的神经生物学机制马兰复旦大学教育部上海市科委2009CB522100 呼吸系统疾病与损伤基础研究钟南山广州医学院广东省科技厅2009CB522200 炎症反应的细胞信号转导网络与肿瘤的关系韩家淮厦门大学教育部2009CB522300 中国特有植物和微生物药用活性物质的基础研究刘吉开中国科学院昆明植物研究所中国科学院云南省科技厅2009CB522400 器官移植的免疫学应用基础研究郑树森浙江大学浙江省科技厅教育部2009CB522500 丙型肝炎病毒感染及防治的基础研究唐宏中国科学院生物物理研究所中国科学院2009CB522600 重要致病性细菌微进化的研究杨瑞馥中国人民解放军军事医学科学院微生物流行病研究所总后勤部卫生部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB522700 “肺与大肠相表里”脏腑相关理论的应用基础研究高思华北京中医药大学国家中医药管理局2009CB522800 确有疗效的有毒中药科学应用关键问题的基础研究叶祖光北京中研同仁堂医药研发有限公司国家中医药管理局2009CB522900 灸法作用的基本原理与应用规律研究吴焕淦上海中医药大学国家中医药管理局2009CB523000 若干中药成方的现代临床与实验研究董竞成复旦大学国家中医药管理局教育部2009CB623100 水泥低能耗制备与高效应用的基础研究沈晓冬中国建筑材料科学研究总院中国建筑材料科学研究总院2009CB623200 环境友好现代混凝土的基础研究李宗津东南大学江苏省科技厅教育部2009CB623300 信息功能陶瓷及其元器件的若干基础问题研究南策文清华大学教育部2009CB623400 面向应用过程的膜材料设计与制备基础研究金万勤南京工业大学江苏省科技厅2009CB623500 新结构高性能多孔催化材料的基础研究谢在库中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院中国石油化工集团公司中国科项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门学院2009CB623600 有机/高分子平板显示材料的基础研究王利祥中国科学院长春应用化学研究所中国科学院2009CB623700 先进材料性能与结构演化间关系的现代表征方法及科学问题的研究张泽北京工业大学北京市科委2009CB723800 数值风洞软件系统若干基础问题研究邓小刚中国空气动力研究与发展中心四川省科技厅2009CB723900 空间观测全球变化敏感因子的机理与方法郭华东中国科学院对地观测与数字地球科学中心中国科学院2009CB724000 高分辨率对地观测系统中的高精度实时运动成像基础研究房建成北京航空航天大学国家国防科技工业局2009CB724100 飞行器气动力学与光学设计中的关键湍流问题佘振苏北京大学教育部2009CB724200 超大规模集成电路制造装备基础问题研究雒建斌清华大学教育部2009CB724300 核主泵制造的关键科学问题雷明凯大连理工大学辽宁省科技厅教育部2009CB724400 超高速加工及其装备的基础研究卢秉恒西安交通大学教育部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB724500 防御输变电装备故障导致电网停电事故的基础研究唐炬重庆大学重庆市科委教育部2009CB724600 能源储备地下库群灾变机理与防护理论研究杨春和中国科学院武汉岩土力学研究所中国科学院2009CB724700 新一代生物催化和生物转化的科学基础欧阳平凯南京工业大学江苏省科技厅2009CB824800 黑洞以及其它致密天体物理的研究张双南中国科学院高能物理研究所中国科学院2009CB824900 宇宙第一缕曙光探测武向平中国科学院国家天文台中国科学院2009CB825000 深俯冲地壳的化学变化与差异折返郑永飞中国科学技术大学中国科学院2009CB825100 干旱区盐碱土碳过程与全球变化陈曦中国科学院新疆生态与地理研究所新疆维吾尔自治区科技厅中国科学院2009CB825200 北京谱仪III tau－粲物理实验研究沈肖雁中国科学院高能物理研究所中国科学院2009CB825300 惰性化学键的选择性激活、重组及其控制麻生明华东师范大学教育部上海市科委2009CB825400 新非编码RNA及其基因的系统发现和“双色网络”构建陈润生中国科学院生物物理研究所中国科学院项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB825500 表观遗传学的结构机理研究许瑞明中国科学院生物物理研究所中国科学院2009CB825600 染色质解码的基础及医学应用基础研究于文强复旦大学上海市科委教育部2011CB302700 物联网体系结构的基础研究马华东北京邮电大学教育部2011CB302800 物联网基础理论和设计方法研究赵伟同济大学上海市科学技术委员会教育部2011CB302900 物联网的基础理论与实践研究刘海涛无锡物联网产业研究院江苏省科学技术厅。
南海多类型天然气水合物成藏地质过程与富集规律
南海多类型天然气水合物成藏地质过程与富集规律在南海那片浩瀚的海域里，天然气水合物就像是隐藏的宝藏，埋藏在深深的海底。
哎，这可不是普通的气体，它的形态有点神奇，像冰一样，但里面却充满了天然气。
这让人想起了那句老话，冰山一角，水合物就像那冰山的底部，藏着无限的可能性。
很多人听说过南海的天然气水合物，但真正了解它的成因和富集规律的却不多，今天咱们就来聊聊这个话题。
水合物的形成可不是一天两天的事情，这得经历一系列复杂的地质过程。
就像酿酒，好的酒得经过发酵，水合物也是经历了无数的压力和温度变化，才慢慢成型。
海底的沉积物，像是给它准备的“床铺”，在海水的压力下，天然气和水分子相遇，产生了奇妙的化学反应，就这样，它们紧紧相拥，形成了水合物。
听起来是不是有点浪漫？在这片广袤的海底，有多少这样的爱情故事在上演。
然后，说到富集规律，嘿，这可是一门学问。
南海的地质结构复杂，地层的沉积和构造就像一张大网，把水合物紧紧包裹着。
不同的地方，水合物的分布也各有不同。
有的地方，天然气的浓度高得让人咋舌，有的地方则稀稀拉拉，真是让人琢磨不透。
就像一个大杂烩，各种食材混在一起，有的味道鲜美，有的却让人皱眉。
科学家们就像美食家，努力探索这个大海的秘密，试图找到最丰腴的水合物“菜肴”。
水合物不仅仅是海底的宝藏，它还有着巨大的能源潜力。
想象一下，未来如果能够有效开采这些水合物，咱们的能源问题可就迎刃而解了！这就好比找到了一块金矿，前景无限。
不过，开采的技术和环境保护也是大问题，像是两条绳子，一头是收益，一头是风险，得小心翼翼地平衡好。
说到环境，南海的生态系统可真是丰富多彩，五光十色。
这里的生物种类多得让人眼花缭乱，珊瑚礁、鱼群，个个都在这个水下世界中尽情欢舞。
要是大规模开采水合物，可能会对这些生态造成冲击，就像一颗石子扔进湖里，激起层层波澜。
咱们得想办法，既能获取能源，又能保护好这片海洋的“生态家园”，真是一道难题。
你看，水合物的故事不只是冷冰冰的科学，它背后还有着温暖的情感和复杂的思考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
项目名称：南海天然气水合物富集规律与开采基础
研究
首席科学家：杨胜雄广州海洋地质调查局起止年限：2011.1至2013.8
依托部门：国土资源部
一、研究目标的调整
1．总体目标调整为
建立南海北部陆坡扩散型和渗漏型天然气水合物成藏理论及更深层次的综合识别方法，研究其富集规律，探索开发相关的技术机理，为我国天然气水合物资源勘查、评价提供深入有效的基础理论指导，为水合物资源的最终开发利用做出重要贡献，促进国家能源战略目标的实现。
培养和建立一支具有国际地位的天然气水合物研究团队。
2．五年预期目标
●科学目标：
1.扩散-渗漏型天然气水合物成藏控制条件和机制；
2.扩散-渗漏型天然气水合物的识别方法；
3.扩散-渗漏型天然气水合物在南海北部的富集规律；
4.天然气水合物开采的理论基础。
●形成一支进入国际前沿领域的优秀青年科学家群体，培养10名左右中青年
学术带头人，培养40名左右的博士、40名左右的硕士研究生；
●发表学术论文150篇以上（其中，SCI收录学术论文70篇以上）；出版学术
专著2部以上；争取主办高规格的国际学术会议（如国际天然气水合物大会）。
二、研究内容和课题设置的调整
1．拟解决的关键科学问题调整为：
1) 南海北部扩散、渗漏型天然气水合物成藏的气源、地质和温压条件及其地球物理、地球化学异常机理；
2) 南海北部沉积物孔隙中游离天然气气泡形成水合物过程的热力学控制因素和生成动力学规律；
3) 南海北部扩散、渗漏型天然气水合物大规模成藏的机制及其发育特征和富集规律；
4) 天然气水合物开采过程的多相流动机理和渗流控制模式。
2．主要研究内容调整为：
1）南海北部天然气水合物成藏的基础条件
a. 烃类热解气、浅层生物气对水合物成藏的贡献
天然气水合物的成藏气体主要包括微生物气、热解气及其混合气，不同类型的成藏气体具有不同的成气作用、运移途径和富集过程，并影响到天然气水合物的形成机理。
南海北部含油气盆地发育，气源丰富，类型众多，深部烃类热解气、浅层生物气均可能作为天然气水合物的气源。
并且，不同类型的气源具有不同的成气作用、运移途径和富集过程，并影响到天然气水合物的形成机理。
因此有必要深入研究不同成因的气源类型和运移特征及其对南海北部天然气水合物成藏的贡献。
b. 非烃气体对水合物成藏的影响
南海北部含油气盆地的非烃气体CO
2、N
2
十分丰富，许多天然气气藏中的CO
2
和N
2含量非常高，甚至形成90%以上的CO
2
气藏。
如果这些非烃气体或随烃类气
向海底渗漏，进入水合物稳定带将对天然气水合物的成藏产生影响。
因此，必须深入研究南海北部这些非烃气体来源和组成特征、水合物形成的温度和压力条
件，及对扩散、渗漏型天然气水合物成藏的可能影响。
c. 地质条件对天然气水合物成藏的控制
构造环境和沉积特征是控制天然气水合物成藏的两个重要地质条件。
区域构造环境决定了天然气水合物形成与富集的沉积场所，各种断裂、底辟、泥火山直接制约着气源的强弱和天然气水合物的形成。
含天然气水合物层的主要沉积特征决定了天然气水合物成藏的微观规律。
南海北部新生代发生了多期强烈构造活动，构造升降幅度大，沉积速率高。
这些特征影响油气的形成、分布和运移，进而控制水合物的气源、运移通道和赋存空间。
因此，重点研究南海北部的构造演化过程和沉积环境变化，特别是研究第四纪区域构造环境、新构造运动和沉积特征、岩浆活动的时间和空间及高热流区的分布特征等。
从宏观和微观几个方面来研究。
从宏观上，有沉积环境包括古海洋环境的分析，对沉积物中较宏观的断裂通道体系（气水合物气源运移的断裂通道体系）确定天然气水合物的发育空间（如泥底辟、泥火山等特殊构造体）等。
从微观上, 对沉积物组分、物质来源、沉积物微结构的研究，因为这些沉积物的属性对渗漏性气泡在沉积物中的迁移过程中起着重要的作用。
d. 温压条件对水合物成藏的制约
尽管简单气-水体系水合物形成的相平衡理论已比较成熟，但天然气水合物形成不仅强烈地依赖于温度压力等热力学条件，同时气体组分、盐度等多种因素也会影响天然气水合物成藏的温压场条件，相关的热力学理论还很不成熟。
南海北部新生代构造运动强烈，并伴有程度不同的岩浆活动，导致局部热流高，强烈影响了温度和压力，从而改变天然气水合物稳定条件，造成水合物在沉积物中纵、横向分布不均一性。
因此，项目在开展南海北部热流背景、晚新生代以来热演化史及其与天然气水合物之间的内在联系研究的同时，将测定南海北部多种气源类
型（浅层生物甲烷气、深部热解成因C
1-C
5
烃类气及CO
2
和N
2
非烃气）复杂气体
组成的水合物体系形成温压条件，研究多种海底沉积物类型对水合物生成温度和
压力的影响，测定游离甲烷-水-水合物平衡体系的甲烷溶解度，建立南海北部地质环境条件下多相体系的热力学模型。
2）南海北部水合物成藏演化的动力学过程
天然气水合物成藏演化过程是一个极其复杂过程，受多种因素或诱导机理的影响。
实验和计算机模拟是了解天然气水合物形成热动力学机理的重要手段。
通过实验可以观察到包括多孔介质在内的不同体系下天然气水合物生成的动力学过程及其对周围环境介质的作用；通过计算机模拟可以更加有效地描述多孔介质中水合物生成与分解动力学特征，并提升为一种可预测的数学模型。
南海北部气源组成多样。
因此，有必要模拟南海北部水合物的地质环境和气源条件，在天然气-水-固（人工和天然多孔介质及海底沉积物）三相介质中，进行游离天然气生成水合物的可视化研究，观测天然气向水合物转化过程中的成核、生长、聚集等特征，描述天然气水合物生成过程的热、质传递规律，测定沉积物中水合物生成速度及转化率，研究导热系数、声速、电导率等水合物物性参数的变化特征，建立组成复杂的天然气-水-沉积物-水合物的多相体系中水合物生成动力学理论，探讨影响因素，并建立相关的计算模型，为水合物成藏机制、富集规律研究及开发利用提供理论基础。
3）南海北部天然气水合物的地球物理、地球化学异常机理
a. 天然气水合物的地球物理异常机理和识别标志
海底水合物在地震剖面上似海底反射层（BSR）不发育，主要是由于水合物带存在游离气，改变了水合物层的物性。
因此，重点开展研究天然气渗漏区（含水合物和游离气）沉积体的物性参数、含气水体（羽状体）的物性特征，及其地球物理异常机理和识别方法，建立一套有效识别天然气水合物的地球物理方法体系。
b．天然气水合物的地球化学异常特征和识别标志
海底天然气渗漏活动引起了海底沉积、有机质和孔隙水化学等组成异常，这
些异常对海底浅表层天然气水合物的形成和产出具有直接或间接的指示作用。
因此，研究具有指示海底天然气渗漏作用的特殊沉积构造（泥火山、泥底辟）的发育状况和分布特征，分析沉积物和有机质的组成，特别是天然气渗漏作用形成的自生沉积和矿物（冷泉碳酸盐岩、重晶石、黄铁矿等）特征，与渗漏甲烷厌氧氧化有关的特殊生物标记物特征、孔隙水化学组成，烃类气体组成等异常特征，建立扩散、渗漏型天然气水合物矿藏的地质、地球化学判识方法和找矿标志。
4）天然气水合物开采中的多相流动机理和相关基础理论
开展南海北部典型水合物区域沉积物基础物性、分解过程中结构形态的变化规律、分解后所形成的气、水、冰、砂等多相流动、传热和传质机理、基础实验方法和分析方法研究，初步建立天然气水合物分解过程的多相流动、传热和传质控制模型，为天然气水合物开采过程物理模拟和数值模拟提供理论指导。
由于项目经费限制，取消原任务书中的水合物开发过程中水合物分解的环境风险评价研究。
5）南海北部天然气水合物成藏机制及富集规律
这是项目综合研究的集成。
分析南海北部扩散、渗漏型天然气水合物成藏的沉积、构造、气源等特征，研究不同构造、沉积背景下天然气水合物成藏地质模式和成藏系统；确定天然气水合物形成的温度-压力条件和形成过程，研究天然气水合物烃类气体供应、流体运移通道、构造和岩性控制因素等时空演化及相互耦合关系，建立南海北部扩散、渗漏型天然气水合物的成藏理论；研究天然气渗漏活动和水合物形成的地质、地球物理和地球化学异常特征，建立南海北部扩散、渗漏型天然气水合物的综合识别方法，确定南海北部水合物的富集规律。
3．课题设臵不做调整。