南中国海东沙海域水合物成藏动力学模拟

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南海东北部天然气水合物成藏演化地质过程

南海东北部天然气水合物成藏演化地质过程张光学;陈芳;沙志彬;梁金强;苏新;陆红锋【期刊名称】《地学前缘》【年(卷),期】2017(24)4【摘要】Gas hydrates were discovered in the sediment (seafloor to around 200 mbsf)in the northeastern South China Sea at water depth between 600 and 900 m.Gas hydrates show different morphology,including massive,nodular,laminated,veins and disseminated,occurring either independently or along with methane derived authigenic carbonate.The first four types of hydrates,whose sizes are normally larger than the sediment pore size and could be observed by naked eyes,are usually formed in the shallow fractures and on the seafloor,while disseminated gas hydrates usually fill the micrometer to nanometer scale pore space and could not be observed by naked eyes.Drilling results show that there are two gas hydrate reservoirs separated by sediments at 90 mbsf.The upper one is dominated by massive hydrates,while the lower one mainly consists of disseminated hydrates.The upper one could be further divided into upper and lower hydrate intervals.Both of the gas hydrate intervals contain authigenic carbonate,reflecting the activity of ancient cold seeps influenced by gas hydrate evolution in the geologicalprehensive analysis reveals that the hydrate morphology and evolution of hydrate reservoirs were controlled by many factors,includinglithology,grain size,sediment facies,tectonic activity,faults,fluid and gas transport,heat flow,salinity and time.Massive gas hydrates were mainly determined by tectonic activities and were the consequence of gas accumulation induced by active fluid advection,while disseminated hydrate were mainly controlled by sedimentation process and were the results of fluid diffusion.A series of geological events since the Pliocene,such as changes between glacial and interglacial periods,were the triggers of gas hydrate formation and decomposition.The time of hydrate formation is earlier than the overlaying authigenic carbonate and later than the mother rock sediment.The upper hydrate interval of upper hydrate reservoir was formed in the late Pleistocene and the lower hydrate interval was formed in the middle middle Pleistocene-late Pleistocene,while lower hydrate reservoir was formed in the early middle Pleistocene-middle middle Pleistocene.Hydrate reservoirs underwent three formation periods and two decomposition periods.Authigenic carbonate developed in two periods along with hydrate evolution.Carbonates at seafloor were formed in the late Pleistocene,while carbonates below upper hydrate reservoir were formed in the early middle plex hydrate system composed of multilayered hydrate structures is the result of dynamic process driven by methane diffusion and advection.%南海东北部天然气水合物赋存类型多样,包括块状、瘤状、薄层状、脉状及分散状等五种形式,独自出现或相互共生成藏,并伴生碳酸盐岩,且分布在水深600～900m、海底及其以下的200m地层之内.其中前四种水合物常形成于浅断裂隙、沉积物层间薄弱带、海底表面等局部地区,粒径大于正常沉积物孔隙,水合物肉眼可见,故又称可视水合物;分散状水合物充填于微米纳米级孔隙的沉积物中,肉眼难以分辨,故这类水合物为非可视水合物.据钻井揭示,以海底之下90 m处地层为界,研究区发育上、下两套水合物矿层,上部水合物矿层以可视水合物为主,下部水合物矿层为非可视水合物.其中上部水合物矿层发育上、下两个水合物层段,在各水合物层段的顶部均发育自生碳酸盐岩,反映为地史时期与水合物藏演化相伴生的古冷泉.综合分析认为,天然气水合物赋存形式及水合物藏演化受控于多种因素作用,包括岩性、粒度、岩相(古河道、扇体)等沉积作用,新构造活动及断层作用,流体及气体运移,以及影响水合物结晶成核生长的热流、盐度、时间等.其中可视水合物主要受构造因素控制,多为活跃流体携带气体以渗漏形式局部聚集形成;而分散状水合物则多受沉积因素影响,气体以扩散形式运移至适宜温压域的沉积层内形成水合物.上新世以来的地质事件是水合物形成分解的诱发因素,冰期、间冰期变化与水合物形成分解有一定耦合关系.水合物形成时代应早于上覆的自生碳酸盐岩,晚于其赋存的母岩沉积层,研究区上部水合物矿层的上段形成于晚更新世,下段形成于中更新中期晚更新世,下部水合物矿层形成中更新世早期中更新世中期;水合物矿藏共经历了3次水合物藏发育期和2次水合物藏破坏期.伴随水合物演化,发育两期自生碳酸盐岩,海底自生碳酸盐岩形成于更新世末期,上部水合物矿层之下段的顶部碳酸盐岩形成于中更新世早期.多层水合物构成的复式水合物矿藏系统,是扩散、渗漏驱动的二元成藏动力学过程综合作用的结果.【总页数】9页(P15-23)【作者】张光学;陈芳;沙志彬;梁金强;苏新;陆红锋【作者单位】广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510075;广州海洋地质调查局中国地质调查局海洋石油天然气地质研究中心,广东广州510075;广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510075;广州海洋地质调查局中国地质调查局海洋石油天然气地质研究中心,广东广州510075;广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510075;广州海洋地质调查局中国地质调查局海洋石油天然气地质研究中心,广东广州510075;广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510075;广州海洋地质调查局中国地质调查局海洋石油天然气地质研究中心,广东广州510075;中国地质大学(北京)海洋学院,北京100083;广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510075【正文语种】中文【中图分类】P618.13【相关文献】1.南海东北部陆坡天然气水合物藏特征 [J], 张光学;梁金强;陆敬安;杨胜雄;张明;苏新;徐华宁;付少英;匡增桂2.南海东北部珠江口盆地成生演化与油气运聚成藏规律 [J], 何家雄;陈胜红;马文宏;龚晓峰3.东海陆坡天然气水合物成藏地质条件和BSR反射及成藏类型特征 [J], 许红;李清;蔡瑛;孙和清;闫桂京;魏凯;赵新伟;朱玉瑞;施剑;董刚4.南海北部神狐海域天然气水合物成藏演化分析研究 [J], 苏正;曹运诚;杨睿;吴能友;杨胜雄;王宏斌5.南海东北部GMGS2-16站位自生矿物特征及对水合物藏演化的指示意义 [J], 赵洁;王家生;岑越;苏丕波;林杞;刘佳睿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征

18
O 2期沉积速率 / ( cm ka- 1 ) 19 58 18 33 17 92 18 33
站位
水深 /m
底界限 / cm 115 170 175 150
厚度 / cm 115 170215 220
HS- 4 H S - 35 H S - 60 H S - 66
[ 7]
表 3 神狐海域各站位与布莱克海台不同时期沉积速率的比较 ( cm / ka) Table 3 Variation in sed i m en tation rates of Shenhu area and B lak e R idge
站位 HS- 4 H S - 35 H S - 60 H S - 66 布莱克海台全新世 9 58 14 17 14 58 12 50 4 0~ 6 8 晚更新世 19 58 18 33 17 92 18 33 8 9 ~ 16 1 未知上新世
2008-06 -11; 责任编辑 : 戚开静。
基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 ( 2009CB219508) ; 国土资源部公益性行业科研专项 ( 200811014 ) 。作者简介 : 龚跃华 , 男 , 高级工程师 , 1969年出生 , 地球物理勘探专业 , 主要从事天然气水合物地质与地球物理勘探。 Ema i:l yhgong-1109 @ 163 com。
摘要 : 天然气水合物作为一种新型、洁净、潜在的新能源 , 越来越引起世界各国科学家的重视 , 对天然气水合物研究也进一步深入 , 但天然气水合物作为一种能源矿产 , 对其成藏机制的研究相对较少。针对我国天然气水合物调查研究相对较为详细的神狐海域 , 从其物质来源、气体运移通道、成藏条件等角度探讨神狐海域天然气水合物的成藏特征 , 指出白云凹陷古近纪埋藏的巨厚烃源岩是其成藏的主要物质基础 ; 底辟构造发育区是形成水合物流体向上运移的主要通道 ; 新近纪晚期大面积发育的滑塌体是水合物的主要赋存区。神狐海域具备天然气水合物成藏的优越条件 , 是进一步勘探水合物的远景区。关键词 : 水合物 ; 底辟 ; 神狐海域 ; 南海北部中图分类号 : P744 9 文献标志码 : A 文章编号 : 1000- 8527( 2008) 02- 0210- 07

南海水合物黏土沉积物力学特性试验模拟研究

南海水合物黏土沉积物力学特性试验模拟研究石要红;张旭辉;鲁晓兵;王淑云;王爱兰【摘要】利用自行研制的含水合物沉积物合成、分解与力学性质测量一体化试验设备,以南海水合物区域的海底粉质黏土作为骨架,制各含水合物沉积物样品,并对其进行了三轴压缩试验研究,获得了水合物分解前后的应力应变曲线和抗剪强度特性.结果表明:在水合物饱和度0％～45％的范围内,水合物沉积物的应力应变曲线均表现为弹塑性变形,存在明显的应变硬化现象;抗剪强度、内摩擦角和黏聚力随水合物饱和度的增加而增加.相对而言,内摩擦角随饱和度增加幅度较小,其他参数在水合物饱和度超过25％时,呈陡然增高趋势;水合物分解后导致抗剪强度最大可降低为初始的1/4,不同初始饱和度条件下水合物完全分解后沉积物的抗剪强度基本相等,并大于同等围压条件下初始不含水合物的沉积物抗剪强度.【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2015(047)003【总页数】8页(P521-528)【关键词】水合物沉积物;黏土;应力应变曲线;抗剪强度【作者】石要红;张旭辉;鲁晓兵;王淑云;王爱兰【作者单位】中国海洋大学,青岛266100;广州海洋地质调查局,广州510075;中国科学院力学研究所,北京100190;中国科学院力学研究所,北京100190;中国科学院力学研究所,北京100190;中国科学院力学研究所,北京100190【正文语种】中文【中图分类】TU411水合物是指在适当的高压和低温条件下，由甲烷、丙烷、二氧化碳、硫化氢、四氢呋喃等和水形成的冰状化合物[1].含水合物沉积物则是指蕴含这种固态水合物的砂、黏土等土质的多相多组分的混合物质.自然界中水合物(甲烷水合物为主)广泛分布在陆地高纬度冻土带、陆坡海底和一些深水湖底，是一种储量巨大的新型非常规能源[2-3].实现水合物的高效、安全、经济的开采是各国研究的目标.含水合物沉积物在水合物分解前后和分解过程中的应力应变、抗剪强度等力学参数是水合物勘探与开发分析的基础数据.因为原位试验成本高昂，且现场条件难以控制，针对含水合物沉积物力学性质的研究目前主要是在室内开展.室内研究主要以常规土工三轴试验仪为基础平台，添加合成水合物沉积物样品所需的高压和低温环境模块，进行水合物沉积物合成及原位力学性质试验研究.目前，关于水合物沉积物力学性质研究的试验主要是针对砂土类骨架[4-17]，这是因为前期研究较多的加拿大马利克地区和美国的阿拉斯加地区的水合物地层主要是砂性土.而我国南海含水合物的地区主要以粉质黏土沉积物为主，因此开展这方面的研究非常必要. Winters等[5-6]对Malik2L-38钻井的含水合物土原状样和室内制备渥太华砂土样进行了三轴压缩试验.结果表明：与未含水合物的试样相比，原状和重塑水合物沉积物样品的强度增大，增大的比例取决于水合物的含量、分布等.Hyodo等[7]利用水合物合成与力学性质测量三轴试验装置，对含甲烷水合物的砂样进行了室内试验.结果表明：温度越低、有效围压越高和甲烷水合物的饱和度越大，含甲烷水合物砂样的强度越高.Masui等[8-9]在对日本南海海槽地区钻取的原状水合物岩芯样和室内合成含水合物砂样的三轴压缩试验结果表明：含水合物土的抗剪强度随着水合物孔隙饱和度的增加而增加.Clayton等[10]利用共振柱试验装置，合成含甲烷水合物砂样并进行共振柱试验.结果表明：饱和砂样的体积模量和剪切模量的比值从15～30，当水合物充满20%骨架孔隙空间时，其值降低到2.当水合物含量为3%～5%时，砂样的阻尼达到峰值.国内的张旭辉[11-13]、魏厚振[14]、宋永臣[15]、程远方等[16]分别在各自改造研制的水合物沉积物合成与力学特性测量装置基础上，针对甲烷、二氧化碳和四氢呋喃等不同水合物类型，主要以砂土为骨架，试验分析了含水合物土的力学参数，基本结果是土骨架孔隙中充满水合物和水时，含水合物土的应力应变多表现出前期弹性变形--后期脆性破坏的特征.弹性常数和强度随着水合物饱和度和围压的增加而增加.鉴于前人的研究主要集中在水合物砂土沉积物，本文将针对南海含水合物黏土沉积物进行三轴试验模拟研究，分析其水合物分解前后的宏微观力学特性，以获得较高有效围压条件下水合物勘探与开采评价相关的基础力学参数，包括水合物分解前后的沉积物的应力--应变关系曲线以及弹性模量、黏聚力和摩擦角等，为我国南海水合物相关工程实践提供依据，也为含相变土工材料力学性能的理论认识进行拓展. 试验在如图1所示的水合物合成与力学性质测量一体化试验装置上进行.试验装置的技术参数如下：油压系统可以提供0～14MPa之间的围压，低温控制系统可以提供−20°C～20°C之间的温度，试验中采用控制应变速度的(0.9mm/m in)的方法. 考虑到黏土中甲烷水合物合成时间周期长、水合物饱和度及其分布均匀性很难控制，而四氢呋喃水合物与甲烷水合物具有相似的热、力学性质，与水混合形成溶液后可直接与黏土充分混合并施加低温条件(1个大气压，温度低于4.4°C即可形成水合物)制备含水合物黏土试样[18-20].Yun等[17]利用含四氢呋喃水合物的黏土进行了初步的试验探讨，表明可以反映天然气水合物的基本特性.因此，本文的试验均采用四氢呋喃水合物黏土沉积物样品进行三轴试验研究.试验用的粉质黏土从南海水合物取样地区的海底取回，颗粒比重为2.7，粒径在0.005～0.05mm区间内的颗粒占80%左右.颗粒级配曲线如图2所示.室内制备样品的步骤如下：(1)根据南海北部陆坡神狐区域取样岩心的干密度(ρd=1.3g/cm3)，通过试验得到制备该干密度样品的最优含水率(30%)；(2)配制不同体积分数四氢呋喃的溶液，将此溶液按照最优含水率计算得到的液体量，其中，四氢呋喃试剂的量由四氢呋喃水合物饱和度的设计值确定(在四氢呋喃水合物中，四氢呋喃的质量分数为19%)，进而确定溶液中水和四氢呋喃的质量或体积比例(表1).然后与黏土沉积物混合(混合过程中，用塑料袋封闭以避免四氢呋喃的挥发)，制备直径×高度为3.91 cm×8 cm的样品.为保证土样的均匀性，分4层击实，每层2 cm，在层与层之间用细铁丝刮毛来衔接；(3)将制备好的样品置于三轴的压力室内，加围压，控温系统制冷至2°C,2～3天后合成完毕.试样制备完成后开始进行三轴压缩试验.试验时首先调整围压至指定值，然后按0.9mm/min的轴向变形速度进行排水加载直至破坏.试验过程中记录应力、轴向应变和体变等数据.进行水合物分解后的试验时，先在室温条件下(20°C左右)放置1天，使得水合物完全分解后再重复上述过程.为考察不同水合物含量时的沉积物力学特性，试验采用6组，每组4个样品，其中3个样品是用于水合物分解前的力学试验，1个样品用于水合物分解后的力学试验.根据南海水合物沉积物的饱和度，试验控制的水合物饱和度分别为0%,5%,15%, 25%,35%和45%，具体实验参数见表1，其中，Sh, Gd,ρd,φ,w和m h分别表示四氢呋喃水合物饱和度、土比重、干密度、孔隙度、含水量和四氢呋喃水合物质量. 每组试验的围压分别为 2.5MPa，5MPa和8MPa，这是考虑到现场相关工程中有效围压一般小于这个值.水合物分解后的应力应变曲线只取2.5MPa围压下的数据用于对比，其他围压下的结果基本类似.在试验中样品温度保持为2°C，使水合物在剪切过程中稳定存在而不分解.图3～图8为试验获得的6组应力应变曲线.按照土力学的常规，对于没有峰值的应力应变岩土材料，取应变为15%时对应的偏差应力即最大主应力和最小主应力之差σ1−σ3作为抗剪强度.总体来看，应力应变曲线主要具有如下特征(图3～图8)：(1)随着水合物饱和度的增加，水合物黏土沉积物的强度增加；水合物分解后，沉积物的强度降低，降低程度随着合成的水合物饱和度的增加而增大.试验中强度最大降低为初始的1/4左右.水合物形成时，与黏土颗粒发生胶结，同时随着水合物饱和度的增加，孔隙中水合物对沉积物结构的支撑作用越来越强.一旦水合物发生分解，胶结和支撑作用均会消失，使其强度降低.(2)应力应变曲线呈现弹塑性变形及明显的应变强化特性.首先在小的应力范围内近似为弹性阶段；然后在应变6%内有一个平台期，即应力不变，应变增加阶段；接着发生应力快速上升及应变强化，但是曲线应力没有峰值.这与水合物砂土沉积物的应力应变曲线有显著的区别.水合物砂土沉积物的应力应变曲线没有强化阶段，水合物饱和度高时，曲线有峰值.造成水合物黏土沉积物应变强化的原因是：在初期加载时，沉积物压密，在恒定孔隙流体压力下渗流固结，这时应力和应变均较小，孔隙压缩也小；然后在平台期，随着土体应变继续增大，孔隙越来越小，水合物在孔隙中的填充程度越来越大，其支撑作用随着越来越强.当水合物的填充程度超过一定值时，其支撑效应变得显著，发生应变强化.注意到，初始不含水合物的沉积物应力应变曲线和水合物分解后的并不相同，这说明水合物在沉积物中的形成和分解扰动了沉积物原始结构.弹性模量是一般作为材料刚度的量度.这里采用强化阶段的割线模量来讨论，因为起始模量较小且难以分辨.总体上看，不同饱和度和围压下的割线模量差异不大，尤其是相同饱和度情况下.可能在这种水合物合成方式下，即使较小饱和度条件下，水合物颗粒间及水合物与土颗粒之间容易发生胶结进而对刚度起主导作用，故而饱和度和围压的影响可以忽略，这与前人的结果相同[17].水合物分解以后沉积物弹性模量略有降低(图9).初始不含水合物的沉积物的强度较大，可能的原因是轴向加载前围压引起样品压缩固结，增大了实际的模量.剪切强度随围压的增加和水合物饱和度的增加而增加(图10).不含水合物的沉积物在3种给定的围压下，破坏强度分别为0.15MPa,0.215MPa和0.3MPa.以围压8.0MPa条件下的结果为例说明其随水合物饱和度变化特点，水合物饱和度从5%增加到15%时，剪切强度从0.31MPa增加到0.71MPa，水合物饱和度到25%时，剪切强度跳跃到1.21MPa，之后水合物饱和度从35%增大到45%时，剪切强度从1.41MPa缓慢增加到1.49MPa.可以看到，在水合物饱和度为25%时，破坏强度发生的显著的跳跃，陡然增加为水合物饱和度5%时的4倍以上.这与应变强化的位置是对应的，也说明饱和度25%是这类黏土中的一个临界点，这大大低于水合物砂土的临界点45%[21].究其原因，可能是黏土的孔隙和颗粒粒径均较砂土的小，因此只需要较小的孔隙填充度就可以引起明显的胶结和支撑作用.表2给出了水合物分解前后黏土的剪切强度.在围压为2.5MPa时，水合物分解后的剪切强度，当初始水合物饱和度5%时为0.30MPa，相当于初始的4/5，水合物饱和度15%时，分解后剪切强度降为0.27MPa，即为初始值的3/5，水合物饱和度25%时，分解后剪切强度降为0.27MPa，约为初始值的1/4,水合物饱和度35%时，分解后剪切强度降为0.7MPa，即为初始值的7/10，水合物饱和度45%时，分解后剪切强度降为0.27MPa，相当于初始值的1/4，这些结果与Winters等[5-6]的现场钻取水合物沉积物样品的三轴压缩试验结果趋势一致.可以看到，除了水合物饱和度35%的数据异常外，其他情况下，水合物分解后的剪切强度基本相等，但是大于初始不含水合物的沉积物的值.这说明一方面水合物饱和度大小对于分解后的剪切强度影响不大，另一方面水合物在沉积物中形成与分解对结构物原有的结构产生了较大影响.从图11给出的X-CT微观图像可以看出，水合物饱和度低时，及在孔隙中填充程度小情况下，水合物主要零散的附着于砂土颗粒的表面，没有对骨架起支撑作用(图11(a))，胶结作用很有限.这时，剪切导致颗粒间旋转、滑移和重排列.随着水合物饱和度的增加，水合物更加均匀的胶结在砂颗粒的表面并逐渐大面积地相互连接，在颗粒间的支撑和胶结作用显著增强(图11(b)).这时剪切将主要由水合物本身及颗粒间的胶结面承担.这也即体现了水合物的微观赋存形式(由孔隙填充型向胶结型转变)对宏观的含水合物沉积物抗剪强度的影响[21].摩尔库伦强度准则以法向有效应力σ′、黏聚力c和内摩擦角ϕ来描述(见式(1)).根据图3～图8的应力应变数据，可以整理出摩尔库伦强度参数：内摩擦角和黏聚力图12给出了整理的水合物黏土沉积物内摩擦角和黏聚力随水合物饱和度的变化曲线.可以看到，黏聚力随着水合物饱和度的增加而增加.不含水合物的黏土沉积物的黏聚力和内摩擦角分别为0.09MPa和1.8°，水合物饱和度5%时的黏聚力和内摩擦角分别为0.26MPa和2.9°，水合物饱和度15%时的黏聚力和内摩擦角分别为0.35MPa和2.9°，水合物饱和度25%时的黏聚力和内摩擦角分别为0.78MPa和2.9°，水合物饱和度35%时的黏聚力和内摩擦角分别为0.82MPa和3.2°，水合物饱和度45%时的黏聚力和内摩擦角分别为0.97MPa和3.4°.可以看到，只要有水合物形成，即使饱和度只有5%，其黏聚力也增大为初始不含水合物时的3倍.在水合物饱和度超过25%时，黏聚力值又陡然增加为初始不含水合物时的8倍以上.初始不含水合物时的内摩擦角为1.8°，含水合物沉积物的内摩擦角仅为3°左右，随着水合物饱和度的变化不大.一般来说，黏土颗粒细小，比表面积大，较软，故颗粒间的接触和吸附能力较砂颗粒强，而颗粒间的表面摩擦、嵌入和联锁产生的咬合力小，也即黏聚力显著而内摩擦角小.水合物在孔隙中形成后，对沉积物的胶结作用更强化了黏聚力的效应.因此水合物的形成对内摩擦角的影响很有限.利用自行研制的含水合物土合成与力学性质测量一体化试验设备，制备南海水合物赋存区域的海底粉质黏土水合物，进行了三轴压缩试验研究，并针对水合物微观赋存状态开展了微观CT扫描试验研究.重点分析了不同水合物饱和度(0%，5%，15%，25%，35%，45%)条件下的水合物黏土沉积物的应力应变特性和强度特性.得到如下主要结论：(1)在与现场沉积物的干密度相同条件下(1.3g/cm3)，水合物黏土沉积物的应力应变曲线表现弹塑性破坏形式，且有明显的应变强化特性，这与水合物砂土沉积物有显著的区别.(2)随着水合物饱和度的增加，水合物沉积物的剪切强度和摩尔库伦强度参数增大；且当水合物饱和度超过25%时，其剪切强度和黏聚力有显著的跳跃，黏聚力值增加为初始不含水合物沉积物的8倍以上，而内摩擦角变化不大.(3)水合物分解后，剪切强度最大可降低到初始的1/4.水合物分解后的剪切强度与水合物饱和度相关性很小且大于初始不含水合物的沉积物的剪切强度.在本文试验中水合物分解后的剪切强度为0.27MPa左右.本文的研究结果对于我国南海海域水合物沉积物的力学特征具有一定的代表性，可以作为相关地区水合物研究及工程应用的参考.Received 19December 2014,accepted 3March2015,availableonline10March 2015.1)The projectwassupported by the NationalNaturalScience Foundation of China(51239010,41376078,11102209)and China Geology Survey(GZH201100311).2)Zhang Xuhui,associate professor,research interests:soilmechanics in gashydrateexploration and exploitation.E-mail：*******************.cn 【相关文献】1 Koh CA.Towards a fundamental understanding of natural gas hydrates.ChemicalSociety Reviews,2002,31:1572 Kvenvolden KA,Lorenson TD.Theglobaloccurrenceofnaturalgashydrate.GeophysicalMonograph,2001,124:3-183张洪涛,张海启,祝有海.中国天然气水合物调查研究现状及其进展.中国地质,2007，34(6):953-961(Zhang Hongtao,Zhang Haiqi,Zhu Youhai.Gashydrate investigation and research inChina: Present status and progress.Geology in China,2007，34(6):953-961(in Chinese))4王淑云,鲁晓兵.水合物沉积物力学性质的研究现状.力学进展, 2009,39(2):176-188(Wang Shuyun,Lu Xiaobing.Advancesof research onmechanical propertiesof gashydrate deposits.Advances in Mechanics,2009,39(2):176-188(in Chinese))5 WintersWJ,Pecher IA,Waite WF,et 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In:Proceedingsof 17th International O f shore and Polar Engineering Conference,Ocean M ining Symposium,2007,Lisben,Portugal, 53-56 9 M iyazaki K,Masui A,Sakamoto Y,et al.Triaxial compressive properties of artificia methane-hydrate-bearing-sediment.Journal ofGeophysicalResearch,2011,116,B0610210 Clayton CRI,Priest JA,Best AI.The e f ects of dissem inated methane hydrate on the dynam ic sti f ness and damping of a sand. Geotechnique,2005,55(6):423-43411 Zhang XH,Lu XB,Zhang LM,et al.Experimental study on mechanical properties of methane-hydrate-bearing sediments.Acta Mechanica Sinica,2012,28(5):1356-136612张旭辉,王淑云,李清平等.天然气水合物沉积物力学性质的试验研究.岩土力学,2010,31(10):3069-3074(Zhang Xuhui,Wang Shuyun,LiQingping,etal.Experimentalstudy ofmechanicalproperties of gas hydrate deposits.Rock and Soil Mechanics,2010,31(10):3069-3074(in Chinese))13 Lu XB,Wang L,Wang SY,etal.Study on theMechanicalProperties of the tetrahydrofuran hydrate deposit.In:Proceedingsof 18th InternationalO f shore and Polar Engineering Conference,Vancouver, Canada,2008,57-6014魏厚振,颜荣涛,陈盼等.不同水合物含量含二氧化碳水合物砂三轴试验研究.岩土力学,2011,32(Supp.2):198-203(WeiHouzhen, Yan Rongtao,Chen Pan,et al.Deformation and failure behavior of carbon dioxidehydrate-bearing sandsw ith di f erenthydrate contents under triaxial shear tests.Rock and Soil Mechanics,2011, 32(Supp.2):198-203(in Chinese)) 15李洋辉，宋永臣，刘卫国.天然气水合物三轴压缩试验研究进展.天然气勘探与开发,2010,33(2):51-55(Li Yanghui,Song Yongchen,LiuWeiguo.Triaxial compression testof natura lgashydrate.NaturalGas Eχploration&Development,2010,33(2):51-55 (in Chinese)) 16李令东,程远方,孙晓杰等.水合物沉积物试验岩样制备及力学性质研究.中国石油大学(自然科学版),2012,36(4):97-101(Li Lingdong,Cheng Yuanfang,Sun Xiaojie,etal.Experimental samplepreparation andmechanical properties study of hydrate bearing sediments.Journal ofChina University ofPetroleum,2012,36(4): 97-101(in Chinese))17 Yun TS,Santamarina JC,Rupple C.Mechanicalpropertiesof sand, silt and clay containing tetrahydrofuran hydrate.Journal ofGeophysicalResearch,112,B0410618 WaiteWF,Santamarina JC,CortesDD,etal.Physicalpropertiesof hydrate-bearing sediments.Reviews ofGeophysics,RG4003/2009, 47:1-3819吴青柏,蒲毅彬,蒋观利,等.冻结粗砂土中甲烷水合物形成CT试验研究.天然气地球科学,2006,17(2):239-248(Wu Qingbai, Pu Yibin,Jiang Guanli,et al.Experimental research of formation process ofmethane hydrate in freezing coarse grain size sand by computerized tomography.Natural Gas GeoScience,2006,17(2): 239-248(in Chinese))20 Nagashima K,Orihashi S,Yamamoto Y,et al.Encapsulation of saline solution by tetrahydrofuran clathrate hydrates and inclusion m igration by recrystallization.Journal of Physical Chemistry B, 2005,109:10147-1015321 Lu XB,Zhang XH,Wang SY.Advances in study of mechanical propertiesof gashydratebearing sediments.The Open Ocean Engineering Journal,2013,6:26-40。

海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用

海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用一、本文概述随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，海岸河口地区的水动力环境和泥沙运动特性发生了显著变化，这对海岸河口地区的生态、环境和经济发展产生了深远影响。

因此，对海岸河口的水动力数值模拟及泥沙运动研究具有重要的理论和实践意义。

本文旨在探讨海岸河口地区的水动力数值模拟方法，并分析其在泥沙运动研究中的应用。

本文将对海岸河口的水动力数值模拟进行概述，介绍数值模拟的基本原理、常用模型和方法，以及模型建立和验证的一般流程。

本文将重点分析水动力数值模拟在泥沙运动研究中的应用，包括泥沙输移、沉积和再悬浮等方面的模拟和研究。

本文将通过具体案例，探讨水动力数值模拟在海岸河口地区泥沙运动研究中的实际效果和应用前景。

通过本文的研究，旨在为海岸河口地区的水动力数值模拟和泥沙运动研究提供理论支持和实践指导，为海岸河口地区的可持续发展和生态环境保护提供科学依据。

二、海岸河口水动力数值模拟基础海岸河口水动力数值模拟是对海岸河口地区水流运动进行量化分析和预测的重要手段。

它基于流体力学的基本原理，结合数值计算方法，对水流、潮汐、波浪等动力因素进行模拟，揭示这些动力因素在海岸河口地区的运动规律。

在进行海岸河口水动力数值模拟时，需要首先建立数学模型。

这些模型通常包括控制方程、边界条件、初始条件等。

控制方程一般基于Navier-Stokes方程，描述水流运动的基本规律。

边界条件和初始条件则根据具体的研究区域和实际问题进行设定，如河口的开敞程度、潮汐的影响、风的作用等。

数值求解方法是数值模拟的核心。

常用的数值求解方法包括有限差分法、有限元法、谱方法等。

这些方法各有优缺点，需要根据具体的问题和模型选择合适的方法。

例如，对于复杂的海岸河口地形，有限元法可能更适合；而对于大尺度的海洋流场模拟，谱方法可能更有优势。

在进行数值模拟时，还需要考虑模型的验证和校准。

这通常通过与实际观测数据进行对比来实现。

南海西沙海域天然气水合物识别与分布预测

在中新世以前，区内构造活动活跃，发育多条近北东向和东西向的深大断裂，从深部断至第四系地层甚至海底，沟通了深部源岩和浅层的储层，为天然气向浅部地层运移提供了通道。在海底还可见麻坑分布，其形成通常与海底流体活动有关，而这种流体活动多与海底油气藏渗漏或天然气水合物分解有关 [7]。区内的麻坑可能为天然气水合物分解导致海底浅层地层不稳而形成。
第21卷第 4 期
重庆科技学院学报（自然科学版)
2019年 8 月
南海西沙海域天然气水合物识别与分布预测
杨志力王彬李丽李东张强吴敬武孙国忠
( 中国石油杭州地质研究院，杭州 310023)
摘要 :西沙海域在烃源岩、运移通道、盖层条件、保存条件等方面都具备发育天然气水合物的条件，西沙海域海底
稳定底界之下存在游离气，在西沙海域有广泛分布的天然气水合物，资源潜力较大。关键词:西沙海域；似海底反射；天然气水合物；AVO& 地震反射特征
中图分类号:P631
文献标识码:A
文章编号:1673 -1980(2019)04 -0033 -06
•33 •
杨志力，等：南海西沙海域天然气水合物识别与分布预测
合物的识别，是经济可行的研究方法。全球已发现的
天然气水合物中，运用地球物理识别方法发现的占大多数，可见以地球物理识别方法为代表的间接识别法
是识别和预测天然气水合物分布的有效方法之一。 2 . 1 根据海底地貌特征进行识别

基于TOUGH+的水合物藏降压开采过程中气体运移规律数值模拟研究

基于ＴＯＵＧＨ＋的水合物藏降压开采过
程中气体运移规律数值模拟研究术
刘丽强，徐军，李雁
（１．广州海洋地质调查局，广州５１０７６０；２．河海大学，南京２１００９８；３．中山大学，广州５１０００６）
国能源部组织相关专家的评估，认为其模拟结果最能接近实际地层中水合物的变化过程【６］。本文利用目前世界上较为先进的水合物开采模拟软件ＴＯＵＧＨ＋ＨＹＤＲＡＴＥ建立模型，采用竖井降压的开采方法，对南海水合物藏的产气量演化进行数值模拟研究，为今后的开采提
２６
近３０年来，对天然气水合物这种新型能源的开采方法的研究受到各国政府的高度重视，
纷纷在水合物开采的基础研究方面注入大量的人力和资金。因为海底水合物沉积层情况复杂，参数的测量非常困难Ｊ，采用数值模拟手段能够对水合物藏的开采价值进行预测，初
步计算出水合物藏的气体产出量，还能为开采中可能遇到的地质环境问题提出规避措施［４］，
提出一套可行的水合物开采方案。
目前，世界上比较先进的被普遍使用的水合物开采数值模拟软件有ＣＭＧＳＴＡＲＳ、
１前
言
随着油气资源的大量消耗，预计人类在２１世纪末期将面临能源危机，近年来我国每年

南海北部神狐海域天然气水合物成藏动力学模拟.

第32卷第2期2011年3月石油学报A CT A PETROLEI SINICAV o l. 32N o. 2M ar. 2011文章编号:0253O 2697(2011 02O 0226O 08南海北部神狐海域天然气水合物成藏动力学模拟苏丕波1 梁金强2 沙志彬2 付少英2 雷怀彦1, 3, 4 龚跃华2(11厦门大学海洋与环境学院福建厦门 361005; 21广州海洋地质调查局广东广州 510760;31厦门大学近海海洋环境国家重点实验室福建厦门 361005; 41中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气中心甘肃兰州 730000摘要:为进一步了解南海北部神狐海域天然气水合物的成藏匹配条件, 利用典型二维地震剖面, 构建了该区的地质模型, 并对其进行了天然气水合物成藏动力学的模拟。

研究结果表明:神狐海域具备天然气水合物成藏的温度、压力条件; 生物气和热解气的资源潜力巨大, 满足水合物形成的气源条件; 运移条件优越, 有利于天然气水合物的聚集成藏。

并提出了该区天然气水合物的成藏模式。

关键词:南海; 神狐海域; 天然气水合物; 成藏模式; 生物气; 热解气中图分类号:T E 112 文献标识码:ADynamic simulation of gas hydrate reservoirs in the Shenhu area,the northern South China SeaSU Pibo LIANG Jinqiang SH A Zhibin FU Shaoying LEI H uaiyan12221, 3, 4GON G Yuehua2(1. Colleg e of Oceanogr ap hy &Envir onmental S cience, X iamen Univer sity , X iamen 361005, China; 2. Guangz ho u M ar ine Geological S ur v ey , Guangz hou 510760, China; 3. S tate K ey L abor ator y of M ar ine Env ir onmental Science, X iamen Univ ers ity , X iamen 361005, China; 4. L anz hou Resear ch Center of Petr oleumRes our ces , I nstitute of Geology &Geop hy s ics , Chinese A cademy o f Sciences , L anz hou 730000, ChinaAbstract :T he no rth slo pe of the South China Sea is str uctur ally char act er ized by a passive co nt inental mar gin and has var ious Cenozo -ic o i-l and gas -bearing deposit ional basins, w her e hy dr ocarbo n r eso ur ces ar e abundant, and the g eolog ical and tect onic settings, the temper atur e and pressur e reg imes as w ell as the methane -generat ive po tential o f t hick or ganic -r ich sediment s ar e all favo rable fo r the format ion of g as hy dr ate. A s a result, this reg ion is also an ideal area for study ing gas hydrate accumulations. I n or der to under stand natura l conditions of the g as hydrate format ion, based on the ty pical 2-dimensio nal seismic image of the Shenhu area, a geo log ical model of g as hy dr ate reserv oir s w as est ablished and a dynamicsimulatio n o f g as hydrate accumulations w as car ried out as well. T he results indicated that the temper ature and pressur e of t he Shenhu ar ea are appro priate fo r gas hydr ate accumulations, source rocks ther e have a hug e gas -g enerat ive potential and hy dr ocarbon mig ratio n conditio ns are favo rable, pro viding an abundant gas source and go od pathw ays for the g as hydrate for matio n. A forecasting mo del of t he g as hydrate fo rmation was g iv en based on basin analysis, indicating that the Shenhu ar ea is a better pr ospect a rea of g as hy dr ate because o f its hug e potential o f gas hydrat e resources. Key words :So uth China Sea; Shenhu a rea; g as hy dr ate; r eser vo ir fo rming model; biogas; thermog enic gas天然气水合物是在低温、高压环境下由水和天然气组成的类冰结晶化合物, 主要赋存在陆地永久冻土带和水深超过300m 的海洋沉积物中。

南海北部神狐海域新近系以来沉积相及水合物成藏模式

ＴｈｅＳｅｄｉｍｅｎｔａｒｙＦａｃｉｅｓａｎｄＧａｓＨｙｄｒａｔｅＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｓＳｉｎｃｅＮｅｏｇｅｎｅｏｆＳｈｅｎｈｕＳｅａＡｒｅａ，ＮｏｒｔｈｅｒｎＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａ
ＫＵＡＮＧＺｅｎｇ－ｇｕｉ，ＧＵＯＹｉ－ｑｕｎ
ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭ０７５，Ｃｈｉｎａ
品，这标志着神狐海域将成为未来几年水合物勘探的重点区域，因此研究神狐海域特别是水合物赋存的新近系沉积相以及水合物的成藏模式将具有非常重要的现实意义．
１研究区概况
神狐海域天然气水合物存在的响应标志主要分布于南海北部珠江口盆地珠二坳陷，并以其中的白
第３６卷第５期２０１１年９月
地球科学 ——— 中国地质大学学报ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅ—ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ
ｄｏｉ：１０．３７９９／ｄｑｋｘ．２０１１．０９６
Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．５Ｓｅｐｔ．２０１１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧｕａｎｇｚｈｏｕｍａｒｉｎｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｒｖｅｙｈａｖｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｕｍｂｅｒｏｆｖｏｙａｇｅｓｆｏｒｇａｓｈｙｄｒａｔｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｓｌｏｐｅｏｆｎｏｒｔｈｅｒｎＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａｓｉｎｃｅ２０００ａｎｄｈａｓａｃｑｕｉｒｅｄａｂｕｎｄａｎｃｅｏｆｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｅ－ｔａｉｌｅｄｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｏｓｅｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｃｏｇｎｉｚｅｓｓｉｘｔｙｐｉｃａｌｓｅｉｓｍｉｃｆａｃｉｅｓ，ｎａｍｅｌｙｌｅｎｔｉｃｕｌａｒｐｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎｆａｃｉｅｓ，ｈｕｍｍｏｃｋｙｐｒｏｇｒａｄａｔｉｏｎｆａｃｉｅｓ，Ｖ－ｓｈａｐｅｄｆｉｌｌｉｎｇｆａｃｉｅｓ，ｓｈｅｅｔｐａｒａｌｌｅｌｆａｃｉｅｓ，ｄｉａｐｉｒ－ｇａｓｃｈｉｍｎｅｙｄｉｓｏｒｄｅｒｆａｃｉｅｓａｎｄｈｕｍｍｏｃｋｙｄｉｓｏｒｄｅｒｆａｃｉｅｓ．Ｔｈｕｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｈｒｅｅｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｆａｃｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄｅｅｐｓｅａｆａｎ，ｓｌｕｍｐａｎｄｃａｎｙｏｎｃｈａｎｎｅｌｆａｃｉｅｓ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｔｔｏｍｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＢＳＲ）ｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａａｎｄｔｈｅｓｐａｔｉａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅＢＳＲｗｉｔｈｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｆａｃｉｅｓ，ｔｈｒｅｅｇａｓｈｙｄｒａｔｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｈａｖｅｂｅｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｆａｕｌｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｄｅｅｐｓｅａｆａｎ，ｆａｕｌｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｃａｎｙｏｎｃｈａｎｎｅｌａｎｄｆａｕｌｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｃａｎｙｏｎｃｈａｎｎｅｌａｎｄｓｌｕｍｐｆａｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｎｏｒｔｈｅｒｎＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａ；ｇａｓｈｙｄｒａｔｅ；ｓｅｄｉｍｅｔａｔｉｏｎ；ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；ｍａｒｉｎｅｇｏｌｏｇｙ．

东沙海域天然气水合物特征分析及饱和度估算.

东沙海域天然气水合物特征分析及饱和度估算2010-07-10构造控制天然气水合物的赋存,在底辟构造、海底滑坡、活动断层和挤压脊等特殊地质体发育区是天然气水合物成藏的`有利区域.不同地质体附近含水合物地层反射振幅强度和连续性各不相同,仅从地震剖面上难以进行准确识别.声波阻抗可以提供丰富的岩性信息.在东沙海域,以大洋钻探1148井的测井资料和叠加速度作为约束条件,采用约束稀疏脉冲反演方法,基于地震资料进行了波阻抗反演,获得了声波阻抗剖面,在声波阻抗剖面上水合物层表现为高声波阻抗异常,水合物层之下出现低声波阻抗异常.通过最小二乘法建立了1148井的声波阻抗与饱和水孔隙度之间的拟合关系式,计算出饱和水地层的孔隙度为40%～50%.基于阿尔奇方程,通过反演的声波阻抗计算了0101地震测线水域的水合物饱和度,其占孔隙空间的比例为10%～20%,含水合物地层呈横向部分连续分布特征.作者：王秀娟吴时国刘学伟孙运宝杨胜雄 Wang Xiujuan Wu Shiguo Liu Xuewei Sun Yunbao Yang Shengxiong 作者单位：王秀娟,吴时国,孙运宝,Wang Xiujuan,Wu Shiguo,Sun Yunbao(中国科学院海洋地质与环境重点实验室,山东青岛,266071)刘学伟,Liu Xuewei(中国地质大学(北京),北京,100083)杨胜雄,Yang Shengxiong(广州海洋地质调查局,广东广州,510301)刊名：石油物探 ISTIC PKU英文刊名：GEOPHYSICAL PROSPECTING FOR PETROLEUM 年，卷(期)：2009 48(5) 分类号：P631.4 关键词：东沙海域天然气水合物约束稀疏脉冲反演声波阻抗饱和度特殊地质体Dongsha sea area gashydrate constrained sparse spike inversion acoustic impedance saturation special geologic structure body。

南海西沙西南海底麻坑区天然气水合物发育的孔隙水地球化学证据

南海西沙西南海底麻坑区天然气水合物发育的孔隙水地球化学证据陈琳莹;罗敏【摘要】南海西沙西南海底广泛发育规模巨大的海底麻坑,麻坑内GC14柱样5.7 m到6.7 m深度孔隙水中Cl-浓度降低,同时伴随δ18O值升高,显示有天然气水合物的发育.同时,孔隙水中的Cl-,Na+和K+浓度主要沿着海水稀释线分布,排除了黏土矿物脱水引起Cl-浓度降低和δ18O值升高的可能性.根据Cl-浓度和δ18O值异常估算的水合物饱和度分别为6％～10％和7％～15％.由此可以推断,西沙西南麻坑区可能是具有良好水合物勘探前景的海域.%Mega-pockmarks are widely scattered throughout the southwestern Xisha Uplift,northern South China Sea (SCS).Pore water collected from a gravity-core inside of a mega-pockmark exhibited a decrease in the Cl-concentration concomitant with an increase in the δ18O value at the interval of 5.7～6.7 m below the seafloor,suggesting a possible gas hydrate occurrence.The Cl-,Na+,and K+ concentrations cluster mainly along the seawater freshening line without a distinct Na+ enrichment and K+ depletion.The gas hydrate contents were estimated to be between 6％～10％,and 7％～15％,respectively,according to the C1-concentration offsets and the δ18O values obtained from the baselines.The southwestern Xisha Uplift pockmark field is likely to be a good prospective area for the occurrence of gas hydrates in the shallow sediments.【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】10页(P557-566)【关键词】天然气水合物;孔隙水;氯离子;δ18O;西沙西南【作者】陈琳莹;罗敏【作者单位】上海海洋大学海洋科学学院上海深渊科学工程技术研究中心,上海201306;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛266071;上海海洋大学海洋科学学院上海深渊科学工程技术研究中心,上海201306【正文语种】中文【中图分类】P592;P670 引言天然气水合物是由天然气(主要是烃类气体)和水分子组成, 形成于低温高压环境, 具有笼状结构的似冰状结晶化合物, 主要赋存于陆地永久冻土带以及水深大于300 m 的海底沉积物中[1]。

海洋工程中的水动力学模拟技术研究与应用

海洋工程中的水动力学模拟技术研究与应用水动力学模拟技术在海洋工程中扮演着重要的角色。

海洋工程领域包括海洋能源开发、海洋资源开发利用和海洋环境保护等。

水动力学模拟技术通过数值模拟，可以有效地评估海洋工程的性能和可行性，为设计、建设和运营海洋工程提供重要的依据。

海洋工程中的水动力学模拟技术主要涉及流体力学、数值计算和仿真技术等多个领域。

流体力学研究海洋中复杂的水流运动规律和作用力，数值计算通过离散化的方法求解数学模型，仿真技术用于模拟海洋中的各种环境因素和工程装置的行为。

这些技术的综合应用能够为海洋工程的设计和评估提供全面的参考和指导。

首先，水动力学模拟技术在海洋能源开发中具有重要的应用。

海洋能源包括海洋风能、潮汐能和波浪能等。

在设计海洋风电场时，水动力学模拟可以用于评估风机的叶片受力情况、水流对结构的影响以及海浪对海洋平台的影响等。

在潮汐能和波浪能开发中，水动力学模拟可以帮助预测潮流和波浪的能量传递特性，为海洋能源开发的合理规划和布局提供科学依据。

其次，水动力学模拟技术对于海洋资源开发利用也具有重要意义。

海洋资源开发包括石油、天然气、矿产和渔业等。

在石油和天然气开发中，水动力学模拟可以用于预测油气运动、漂移和分布规律，帮助优化开发方案和应对可能的海洋环境风险。

在矿产资源开发中，水动力学模拟可以提供深海采矿设备的设计和布局依据，以及预测深海环境中底部沉积物的水动力特性。

在渔业资源开发中，水动力学模拟可以帮助确定合理的养殖区域和改善水质条件，以提高养殖效率。

此外，水动力学模拟技术在海洋环境保护中也具有广泛应用。

海洋环境保护包括海水污染防治、海洋生态保护和海岸线管理等。

水动力学模拟可以对海洋污染物的扩散和传输进行预测，帮助确定排放源和灾害事故的影响范围，为海水污染防治提供科学依据。

在海洋生态保护中，水动力学模拟可以模拟潮流、波浪和水质等环境因素的变化，为保护和恢复海洋生态系统提供参考。

在海岸线管理中，水动力学模拟可以评估海岸侵蚀和泥沙输运的情况，为海岸防护工程的设计和建设提供指导。

珠江口盆地东部海域天然气水合物的成藏地质模式

珠江口盆地东部海域天然气水合物的成藏地质模式苏丕波;沙志彬;常少英;梁金强;付少英【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2014(034)006【摘要】珠江口盆地东部海域是南海北部天然气水合物(以下简称水合物)资源最为丰富的区域之一,为明确该区水合物的成藏地质特征,针对两种不同地质构造单元(调查A区与B区)水合物的赋存特征,分别选取典型地震剖面,结合区域地质调查资料及岩石物性、地热和地球化学等参数分析,应用盆地模拟技术,研究了该区水合物的成藏地质模式.结果表明:①调查A区中深部断裂发育,气源岩热演化程度较低,热解气源有限,而浅部生物气气源条件充足,浅部先期形成的生物气与深部通过断裂垂向运移上来的热解气混合在一起,由盆地中心向盆地边缘侧向运聚至水合物稳定域,形成以生物气为主的混合气源水合物藏;②调查B区新生代厚度较薄,沉积物有限,所生成的生物气不足以聚集成藏,水合物藏主要为来自邻近凹陷区的深部热解气通过断裂运聚至水合物稳定域内成藏;③相对而言,调查A区气源更为充足,稳定域厚度更大,运移通道更好,是未来水合物勘探更为有利的区域.【总页数】7页(P162-168)【作者】苏丕波;沙志彬;常少英;梁金强;付少英【作者单位】国土资源部广州海洋地质调查局;国土资源部海底矿产资源重点实验室;国土资源部广州海洋地质调查局;国土资源部海底矿产资源重点实验室;中国石油勘探开发研究院杭州地质研究院;国土资源部广州海洋地质调查局;国土资源部海底矿产资源重点实验室;国土资源部广州海洋地质调查局;国土资源部海底矿产资源重点实验室【正文语种】中文【相关文献】1.珠江口盆地东部海域含天然气水合物沉积层的地球物理特征 [J], 梁劲;王静丽;杨承志;康冬菊;陆敬安;梁金强2.珠江口盆地(东部)油气地质特征、成藏规律及下一步勘探策略 [J], 施和生;何敏;张丽丽;余秋华;庞雄;钟志洪;刘丽华3.珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因 [J], 徐华宁;陆敬安;梁金强4.南海北部珠江口盆地深水区天然气水合物成因类型及成矿成藏模式 [J], 何家雄;卢振权;张伟;刘志杰;李晓唐5.珠江口盆地东部海域天然气水合物成藏气源特征探讨 [J], 沙志彬;许振强;付少英;梁金强;张伟;苏丕波;陆红锋;陆敬安因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式

西沙海域南部天然气水合物发育特征及成藏模式杨涛涛;吕福亮;王彬;杨志力;鲁银涛;孙国忠【摘要】According to the new 3D seismic data, three seismic identifications of natural gas hydrate are discovered in south of Xisha Islands seas, South China Sea: (1) Obvious bot om simulating reflector (BSR) shows strong amplitude and continuous reflection, opposite polarity in contrast to the seafloor reflection, and nearly paral el to sea floor and translayer phenomena. (2) There are blanking zones(BZ) accompanied with BSR. (3) Amplitude enhances versus increasing offset. Natural gas hydrate distributes in dispersive blocks in plane and gas hydrate enriches in center but gets reducing toward periphery within a single block. It is estimated that the stable zone of gas hydrate is about 120m thick. The result of geology analogy shows that gas hydrate accumulation is commonly effected by some conditions in-cluding gas source, temperature-pressure and structure-sedimentation. A geological model of gas hydrate accumu-lation is established.%根据新的三维地震资料，在西沙海域南部发现的天然气水合物具有三个主要地震识别标志：（1）似海底反射现象明显，表现为强振幅强连续反射、与海底反射极性相反、与海底近平行及有穿层现象等四个特征；（2）具有空白反射带，且与似海底反射伴生；（3）随偏移距增加，振幅明显增强。

南中国海东沙海域水合物成藏动力学模拟

南中国海东沙海域水合物成藏动力学模拟郭依群;李桂菊;乔少华;庄新国【期刊名称】《现代地质》【年(卷),期】2010(024)003【摘要】基于南中国海东沙海域某地震剖面资料,利用Basin2二维模拟软件,结合研究区有关地温场、热流探测资料和ODP184航次调查的岩心数据,重塑了研究区沉降史、有机质生烃史、古地温场与热史变迁.进而利用"生物成因天然气水合物成藏动力学模拟系统"(Hydrate Dynamics)软件,模拟了水合物聚集的过程与分布范围.模拟结果表明,研究区水合物稳定域较厚(200～250 m),有机质含量适中,生物成因甲烷主要在海底1 km以浅范围内形成.稳定域之下早先埋藏的沉积物中有机质形成的生物成因甲烷在压实流的作用下能够向浅部层位中运移聚集,从而对现在的矿层有所贡献.水合物主要赋存于稳定域底部以上50 m的层位内,富集带中水合物的平均含量约为5%.【总页数】6页(P457-462)【作者】郭依群;李桂菊;乔少华;庄新国【作者单位】广州海洋地质调查局,广东,广州,510760;中国地质大学,海洋学院,北京,100083;中国地质大学,资源学院,湖北,武汉,430074;中国地质大学,资源学院,湖北,武汉,430074;中国地质大学,资源学院,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】P744.4【相关文献】1.南海北部东沙海域天然气水合物分解事件及其与海底滑塌的关系 [J], 黄怡;王淑红;颜文;程俊2.南海北部东沙海域浅层沉积物孔隙水地球化学示踪深部水合物发育特征 [J], 丛晓荣;曹运诚;苏正;陈多福3.南中国海神狐海域天然气水合物地震识别及分布特征 [J], 徐华宁;杨胜雄;郑晓东;王明君;王家生4.南海北部神狐海域天然气水合物成藏动力学模拟 [J], 苏丕波;梁金强;沙志彬;付少英;雷怀彦;龚跃华5.南海东沙海域深水区末次冰期以来天然气水合物稳定带演化 [J], 刘杰;刘丽华;吴能友;邬黛黛;金光荣;杨睿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

南海东沙海域浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学特征及对冷泉流体活动的指示

第 46 卷第 4 期 2017 年 7 月
GEOCHIMICA
Vol.46, No.4, 333~344 July, 2017
南海东沙海域浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学特征及对冷泉流体活动的指示
梁华催 1,4, 梁前勇 3, 胡钰 2, 罗敏 2, 曹运诚 2, 张文进 1,4, 陈多福 1,2*
硫酸根是海洋沉积物中有机质矿化的最主要电子受体, 参与硫酸盐还原作用, 在沉积物早期成岩过程中扮演着重要角色[4]。硫酸盐还原作用主要是通过两种途径来完成——有机质还原硫酸盐途径和厌氧条件下甲烷还原硫酸盐途径, 即甲烷缺氧氧化作用(Anaerobic Oxidation of Methane, AOM)[5]。尽管以上两个途径均消耗沉积物孔隙水中的硫酸根, 但有机质硫酸盐还原作用(OSR)可以发生于整个硫酸盐还原带内, 而 AOM 作用仅局限于硫酸盐还原带底部一个较窄的硫酸盐-甲烷转换带(Sulfate Methane Transition Zone, SMTZ)中[6]。沉积物孔隙水的地球化学特征会快速响应 AOM 和 OSR 引起的变化[7], 故可用来示踪正在进行的 OSR 和 AOM 生物地球化学过程。在 OSR 和 AOM 共同作用下, 沉积物孔隙水中的硫酸根被大量消耗。因此硫酸根向 SMTZ 的供给通量包括了 OSR 和 AOM 各自消耗的硫酸根通量。在 AOM 作用强烈的区域, 孔隙水中的硫酸根几乎全部被 AOM 消耗[6]。当硫酸根几乎全部被 AOM 消耗完时, 硫酸根浓度剖面会随深度直线递减并产生浅的 SMTZ 界面[7]。
Abstract: Pore water geochemistry can quickly reflect the change of organoclastic sulfate reduction (OSR) and anaerobic oxidation of methane (AOM), and record the characteristics of cold seep activities. Pore water samples collected in a gas hydrate-bearing region in the Dongsha area of the South China Sea by gravity cores were analyzed for the major constituents (SO42−, Ca2+, Mg2+), trace elements (Sr2+, Ba2+), dissolved inorganic carbon (DIC), and δ13CDIC values in this study. A linear sulfate consumption-depth profile, a depth of sulfate methane transition zone (SMTZ) about 7.0 m below the sea flore, a sudden increase of Ba2+ concentrations below SMTZ, and highly negative δ13CDIC values (–38.8‰) show that the anaerobic oxidation of methane (AOM) is intense at site D17-2015. Quantitative numerical simulation by a reaction-transport model is used to calculate the diffusion fluxes of downward total sulfate (35.3 mmol/(m2·a)) and upward methane (30.0 mmol/(m2·a)). The model results show that the sulfate consumption proportions by OSR and AOM are 15% and 85%, respectively. These results

海洋天然气水合物成藏动力过程模拟的开题报告

海洋天然气水合物成藏动力过程模拟的开题报告
题目：海洋天然气水合物成藏动力过程模拟的研究
摘要：
目前全球能源需求急速增长，而传统的能源资源无法满足需求，因此寻找新的能源资源显得尤为重要。

海洋天然气水合物作为一种新兴的天然气资源已引起全球范围内的关注。

然而，由于海洋天然气水合物的复杂性，使得其开采成本较高，而且行业的发展面临很大挑战。

因此，研究海洋天然气水合物成藏动力学过程显得尤为必要。

本文旨在探讨海洋天然气水合物的成藏动力学过程，并利用模拟方法模拟海洋天然气水合物的成藏过程，最终建立一个可靠的模型来指导海洋天然气水合物的生产。

具体研究内容如下：
第一章：绪论。

本章主要说明本文的研究背景和意义、研究现状和发展方向、研究方法和技术路线、章节安排等。

第二章：海洋天然气水合物成藏过程研究。

本章主要介绍海洋天然气水合物的特点、形成机理、成藏规律、开采方法等。

第三章：海洋天然气水合物成藏动力学过程模拟方法。

本章主要介绍海洋天然气水合物成藏过程的动力学过程、影响其成藏的因素、常用的模拟方法及其优缺点等。

第四章：海洋天然气水合物成藏动力学过程模拟实验及结果分析。

本章主要介绍建立海洋天然气水合物成藏动力学模型的实验方法，模拟模型的建立以及模拟实验结果分析。

第五章：结论与展望。

本章内容主要是对本文研究的总结和分析，提出未来研究的展望和方向。

本文的研究成果可为海洋天然气水合物资源的开发提供科学依据，为国内外相关行业提供科学技术支撑，具有较高的科学和实用价值。