木里冻土区天然气水合物形成条件及特征

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青海木里多年冻土区天然气水合物调查研究进展综述

re gi ons ; g a s h dra tes ; I n es ti ga ti on prog re s s ; M ul iof Q i ng ha i
世界陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要分布在西伯利亚� 阿拉斯加和加拿大的北极圈内，如美 � 国的阿拉斯加北坡 � 加拿马更些三角洲 M a l l i k 井和俄罗斯的 M e sso a kha气田等 �自多年冻土区发现天然气水合物以来，围绕其地质成因 � 地球物理和化学勘探方法� 资源评估 � 对气候变化和环境的影响和天然气水合物开采方面的研究也随之展开［1 - 4］�我国是世界上第三冻土大国，在青藏高原和大兴安岭地区存在着大片冻土区，研究显示青藏高原的祁连山� 羌塘盆地及东北大兴安岭漠河盆地等冻土区具备较好的天然气水合物形成条件，并有可能形成天然气水合物［5- 9］�2008 年 11 月，我国首次在青海木里地 2009 年再次钻获到天然气水合物实物样品，区多年冻土区钻获天然气水合物实物样品，使我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家［10 - 12］�
1, 2, 3
,
2
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1, 3
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1, 3
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100083 ;
1, 3
( 1. 青海大学，青海西宁
810016; 2. 中国地质大学 ( 北京 ) ，北京
3. 青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室，青海西宁
8 10016)
� � � � � 摘要 : � � �� , �� , � �� 关键词: �� ; � �� ; �� 中图分类号: P618.13 文献标志码 : A �; �� 文章编号 : 1006 - 8996 ( 2013 ) 02 - 0035- 05

青海木里三露天冻土天然气水合物成藏模式研究

ｉｎＳａｎｌｕｔｉａｎｏｆＭｕｌｉ，Ｑｉｎｇｈａｉ
ＬＵＺｈｅｎ — ｑｕａｎ，ＬＩＹｏｎｇ — ｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＷｅｉ — ｃｈａｏ，ＬＩＵＣｈａｎｇ — ｌｉｎｇ，ＷＥＮＨｕａｉ－ｊｕｎ
关键词：冻土区；天然气水合物；成藏模式；青海木里三露天
中图分类号：ＴＥｌ３２．２；Ｐ６３２文献标志码：Ａ文章编号：１０００— ８５２７（２０１５）０５—１０１４—１０
ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎＰａｔｔｅｒｎｆｏｒＰｅｒｍａｆｒｏｓｔ．ａｓｓｏｃｉａｔｅｄＧａｓＨｙｄｒａｔｅ
页岩等封堵形成浅部气体聚集；浅部气体聚集体局部加入微生物成因气或煤成气，经过不晚于中更新世早期形成的岛
状永久冻土作用，在天然气水合物稳定带内与水结合形成天然气水合物，当它们处在天然气水合物稳定带之外便在更浅部以异常高压气层或游离（吸附）气存在。由于气源类型与供应条件、运移与聚集条件、天然气水合物稳定带范围的不同，它们之间的匹配关系在不同位置具有很大的差异性，从而影响该区天然气水合物在横向平面上和纵向剖面上分布与产出的不均性。
（１．中国地质调查局油气资源调查中心，北京１０００２９；２．青海煤炭地质一０五勘探队，青海西宁８１０００７；３．中国地质调查局青岛海洋地质研究所，山东青岛２６６０７１；４．青海煤炭地质局，青海西宁

天然气水合物的研究与开发

天然气水合物的研究与开发引言天然气水合物是一种具有广泛应用前景的天然能源资源。

它是在高压、低温条件下，天然气分子和水分子结合形成的晶体物质。

天然气水合物具有高能量含量、相对低的碳排放以及丰富的储量等优点，因此受到了研究和开发的广泛关注。

本文将介绍天然气水合物的研究与开发现状，并探讨其应用前景和挑战。

天然气水合物的形成与特性形成过程天然气水合物的形成需要天然气和水分子在适当的压力和温度条件下结合形成。

当水分子的结构具有空腔时，天然气分子可以进入这些空腔，形成天然气水合物。

一般情况下，天然气水合物的形成需要较低的温度和较高的压力，通常发生在海洋和陆地沉积物中。

特性天然气水合物具有以下特性：•高能量含量：因为天然气水合物中含有大量的天然气分子，所以其能量含量相对较高。

•低碳排放：与传统燃烧燃料相比，天然气水合物燃烧释放的二氧化碳较少，对环境的影响较小。

•储量丰富：据估计，全球天然气水合物储量约为20万亿立方米，远远超过常规天然气储量。

•相对稳定：天然气水合物在适当的压力和温度条件下相对稳定，有利于储存和运输。

天然气水合物的研究与开发现状研究状况天然气水合物的研究始于20世纪30年代，但直到最近几十年才受到广泛关注。

目前的研究主要集中在以下几个方面：1.形成机制：研究人员通过实验和模拟，深入研究天然气水合物的形成机制，以便更好地理解其在自然界中的分布规律。

2.存储与运输：天然气水合物的储存和运输是其应用的关键问题，目前的研究主要集中在提高储存和运输效率，以及探索新的存储和运输技术。

3.开发利用技术：天然气水合物的开发利用是一个复杂的过程，涉及到开采、提取和转化等方面的技术。

目前，研究人员致力于改进开发技术，以提高天然气水合物的利用效率。

开发现状天然气水合物的开发目前还处于初级阶段，但已经有一些开发项目取得了一定的进展。

例如，日本、韩国和加拿大等国家都在海洋天然气水合物的开发上进行了一系列试验和项目。

这些项目主要集中在水合物开采、提取和转化等方面，以解决天然气水合物的开发与利用问题。

简述天然气水合物的形成条件

简述天然气水合物的形成条件天然气水合物是一种在海洋和极地等低温高压环境中形成的天然气固体化合物，它是由天然气分子和水分子组成的晶体结构。

天然气水合物具有高储量、广分布、清洁环保等特点，被认为是未来能源发展的重要方向之一。

本文将从形成条件、地质环境、化学反应等方面对天然气水合物进行详细介绍。

一、形成条件1.低温高压条件天然气水合物的形成需要特殊的地质环境，其中最主要的就是低温高压条件。

在大多数情况下，天然气水合物的形成需要温度在0℃以下，压力在10MPa以上。

这样的低温高压条件通常只存在于深海和极地等特殊环境中。

2.适宜的沉积环境除了低温高压条件外，适宜的沉积环境也是天然气水合物形成的必要条件。

通常情况下，这种沉积环境需要满足以下几个方面：（1）富含有机质：富含有机质的海底沉积物可以提供充足的碳源，为天然气水合物的形成提供必要的条件。

（2）适宜的温度和压力：适宜的温度和压力可以促进天然气水合物晶体结构的形成，同时也有利于天然气分子与水分子之间的相互作用。

（3）适宜的盐度和pH值：适宜的盐度和pH值可以影响天然气水合物晶体结构的稳定性，从而对其形成产生影响。

二、地质环境1.深海环境深海环境是天然气水合物最主要的地质环境之一。

在深海中，温度低、压力高，同时还存在大量富含有机质的沉积物。

这些特殊环境为天然气水合物形成提供了必要条件。

此外，在深海中还存在许多地质构造，如冷泉、火山口等，这些构造也是天然气水合物形成和富集的重要场所。

2.极地环境极地环境也是天然气水合物形成和富集的重要场所之一。

在北极和南极等区域，温度极低，压力极高，同时还存在大量富含有机质的沉积物。

这些特殊环境为天然气水合物形成提供了必要条件。

三、化学反应1.天然气分子与水分子之间的相互作用天然气水合物的形成是由于天然气分子与水分子之间的相互作用。

在低温高压条件下，天然气分子会与水分子形成一种稳定的晶体结构，从而形成天然气水合物。

2.甲烷和其他气体之间的相互作用除了天然气分子和水分子之间的相互作用外，甲烷和其他气体之间的相互作用也是影响天然气水合物形成和稳定性的重要因素。

青海木里三露天冻土区天然气水合物形成与分布地质控制因素

（１．中国地质调查局油气资源调查中心，北京２．青海煤炭地质局，青海西宁１０００２９；８１０００７）８１０００１；３．青海煤炭地质一０五勘探队，青海西宁
摘要：到目前为止，我国陆域冻土区天然气水合物仅限于青海木里三露天地区，钻井揭示该区天然气水合物分布较为分散，那么是什么地质控制因素影响到该区天然气水合物分布的不均匀性？基于此问题，此次在过去工作基础上，重点对神华投资项目实施的青海木里三露天天然气水合物系列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合分析，探讨该区天然气水合物气源成因类型、气源有效供应量、不同产状和性质断裂对天然气水合物形成与分布的控制作用。研究结果显示，研究区三露天发现天然气水合物的中西部地区气源以热解成因气为主，没有发现天然气水合物的东部地区气源则以微生物成因气为主，显示研究区气源成因类型对天然气水合物形成与分布具有重要控制作用。研究区西部地区气源有效供应量最好，中部地区次之，东部地区最差，这种气源有效供应状况直接影响着研究区中西部地区与东部地区天然气水合物形成与分布的差异性。Ｆ、Ｆ逆冲断层控制着研究区中西部天然气水合物的形成与分布；
Ｆ。逆冲断层在研究区东中部地区产状和性质发生改变，不利于天然气水合物的形成与分布；Ｆ。正断层性质影响到研究
区西部地区局部天然气水合物的形成与分布。关键词：冻土区；天然气水合物；地质控制因素；形成与分布；青海木里三露天中图分类号：１＇６１８．１；Ｐ６３２文献标志码：Ａ文章编号：１０００—８５２７（２０１５）０５—１００２—１２

天然气水合物成因与存在环境的分析

天然气水合物成因与存在环境的分析天然气水合物是一种在寒冷高压环境中形成的天然气和水分子结合而成的结晶物质。

它具有巨大的潜力，可用作替代传统天然气和石油资源的能源，因此引起了广泛的关注。

本文将讨论天然气水合物的成因和存在环境。

首先，让我们来看看天然气水合物的成因。

天然气水合物主要由甲烷（CH4）和水分子组成，结构类似于冰晶，但其中间的结构空隙被甲烷分子占据。

水合物形成需要特定的环境条件，包括低温、高压和适当的甲烷和水分子浓度。

在这样的环境下，水分子会形成类似于冰晶的结构，并将甲烷分子捕获在其中。

天然气水合物的形成与寒冷高压环境密切相关。

在近海地区，冷水流经含有丰富有机物质的沉积物层。

有机物质通过生物降解产生甲烷气体，并随水流运送到较低的温度和较高的压力区域。

在这些条件下，甲烷和水分子结合形成水合物。

在陆地地区，天然气水合物的形成主要与寒冷地下水和含有有机物质的岩层密切相关。

岩层中的有机物质通过地下水的循环和扩散分解，产生甲烷气体，并与冷却的地下水中的水分子结合形成水合物。

天然气水合物存在的环境主要是深海和寒冷地下。

在深海环境中，大量的天然气水合物储存在海洋沉积物层中。

深海的高压和低温条件促进了水合物的形成。

然而，这些水合物的稳定性很大程度上取决于所处的水深。

水合物在较浅的水深中往往不稳定，容易分解。

而在陆地环境中，天然气水合物主要分布在季节性冻土层下和高寒地区的冰川和冻土层中。

寒冷地下的高压和低温条件提供了水合物形成所需的环境。

在这些地区，水合物往往与温度和湿度密切相关，因为温度和湿度的变化会影响水合物的稳定性。

天然气水合物的存在对能源开发具有重要意义。

然而，由于天然气水合物在低温高压条件下的稳定性，以及其在天然气开采和运输中的技术挑战，要将其作为可用的能源资源仍然面临一些困难。

因此，更多的研究仍然需要进行，以便更好地了解天然气水合物的性质和开发潜力。

总之，天然气水合物的形成与寒冷高压环境密切相关，它在深海和寒冷地下的存在环境中被广泛分布。

木里冻土带天然气水合物赋存区浅层土壤地球化学特征及指示意义

和生物气。根据甲烷衬度异常图，结合研究区地质资料和发现天然气水合物的钻井资料，认为工区中东部的甲烷高异常区断裂发
育，应该是天然气水合物的有利赋存区。关键词：永久冻土带；土壤地球化学；天然气水合物；青海木里
中图分类号：ＴＥ１２２．１文献标识码：Ａ
２．ＨｅｆｅｉＴｒａｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆＡｏｓｓｅｔｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔＬｔｄ．ｆｏＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｉ，ｔｈｅｏｎｌｙｇａｓｈｙｄｒａｔｅｈｏｓｔｉｎｇａｒｅａｉｎＣｈｉｎａｐｒｏｖｅｄｂｙｃｏｒｅｓａｍｐｌｉｎｇ，ｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｐｅｒｍａ－ｆｒｏｓｔａｒｅａ．Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈｔｈｒｅｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（ＨＳ，ａｃｉｄｏｌｙｓｉｓ

天然气水合物的形成条件与分布规律

一、天然气水合物的形成条件天然气水合物是一种在极低温和高压下形成的天然气和水的复合物。

它主要形成于海底或极寒地区的冰层下方，具体的形成条件主要包括以下几个方面：1.温度条件：天然气水合物的形成需要极低的温度，在摄氏零下10度至零下20度左右的温度范围内，水分子能够与天然气分子形成结晶结构，形成水合物。

2.压力条件：高压也是天然气水合物形成的重要条件。

海底深层的巨大压力能够促进水合物的形成，使得天然气分子和水分子更容易结合。

3.适宜的气体组成：天然气水合物的形成需要适宜的气体成分，一般为甲烷等轻烃类气体。

不同的气体组成会影响水合物的形成过程和稳定性。

二、天然气水合物的分布规律天然气水合物主要分布在全球的冷海域和极寒地区，其分布规律主要受以下几个因素影响：1.海底地质构造：海底地质构造是影响天然气水合物分布的重要因素之一。

裂陷盆地、深海扇、海底隆起等不同地质构造对水合物的分布和储量都有一定影响。

2.沉积环境：海底沉积环境的不同也会对水合物的分布产生影响。

例如富营养的海域、富有机质的沉积环境更有利于水合物的形成。

3.气候环境：气候环境对水合物的分布同样有一定影响，寒冷气候和丰富降水的地区更容易形成水合物。

4.地球动力学作用：地球内部的构造和地质运动也会对水合物的形成和分布产生一定影响。

三、结语天然气水合物的形成条件和分布规律是一个复杂而又有待深入研究的课题。

随着人们对海底资源的深入挖掘，天然气水合物的开发利用将成为未来的重要方向。

对于天然气水合物的形成条件和分布规律的深入研究，不仅能够为天然气水合物资源的有效勘探和开发提供理论依据和技术支持，同时也对于保护海洋环境、促进海洋科学研究和应对气候变化等方面具有重要意义。

希望在未来能够有更多科研人员投入到天然气水合物的研究中，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

四、天然气水合物的形成机制天然气水合物的形成机制涉及到天然气和水在特殊条件下的化学反应过程。

在海底或极寒地区的极低温和高压环境下，天然气分子和水分子发生相互作用，从而形成天然气水合物。

木里冻土区天然气水合物形成条件及特征

木里冻土区天然气水合物形成条件及特征张金华;魏伟;魏兴华;王培【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2013(039)013【摘要】祁连山木里冻土区是第一个发现天然气水合物的中纬度高山冻土区,与国外发现的冻土区天然气水合物相比,祁连山木里冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层薄、重烃气体组分高等特征.气体碳氢同位素分析显示,区域内气体来源主要以油型气为主,并在局部伴有煤型气.分析了木里冻土区天然气水合物形成的主要影响因素,冻土层特征和气体组分对冻土区天然气水舍物形成的影响较大,富含重烃等气体组分更有利于该地区天然气水合物的成藏,而纯甲烷气体在该地区不易形成天然气水合物.天然气水合物储集层段主要以粉砂岩、油页岩、泥岩和细砂岩为主,并且泥岩和油页岩占90％以上,岩石裂缝较发育,以裂隙型天然气水合物为主要赋存类型.初步认为木里冻土区天然气水合物为下部热解气在断层等构造通道作用下运移而形成的一种重烃气体组分热解气-低温冷冻-地层型为主的动态成藏.【总页数】4页(P36-39)【作者】张金华;魏伟;魏兴华;王培【作者单位】中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国石油非常规油气重点实验室,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国石油非常规油气重点实验室,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国石油勘探开发研究院廊坊分院【正文语种】中文【中图分类】P618.130.2【相关文献】1.木里冻土区天然气水合物成藏特征 [J], 张鹏辉;方慧;白大为;何梅兴;吕琴音2.木里冻土区天然气水合物成藏特征 [J], 张鹏辉;方慧;白大为;何梅兴;吕琴音;3.南祁连盆地木里冻土区天然气水合物烃源岩特征及评价 [J], 张家政;祝有海;黄霞;王明君;赵广珍;王平康;张帅;庞守吉4.木里冻土区天然气水合物储层识别与评价技术 [J], 刘晖; 罗晓玲; 卢振权; 曹洁; 陈建文; 邹长春5.祁连山木里冻土区天然气水合物矿区稀有气体氦、氖地球化学特征及其指示意义[J], 周亚龙;孙忠军;杨志斌;张富贵;张舜尧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

青海木里天然气水合物分布特征及成矿模式

青海木里天然气水合物分布特征及成矿模式邓敏玲，刘晓康，王莎（青海省第四地质矿产勘查院，青海　西宁　８１００００）摘要：青海木里发现的疑似天然气水合物，主要产自冻土层下三叠系、侏罗系碎屑岩组地层中，为渗漏（气烟囱）扩散冻土圈闭型模式。

天然气水合物分布层测井曲线三侧向电阻率明显高于周围地层，曲线形态呈锯齿状变化。

自然伽玛值略降低，自然电位略增高。

赋存岩性以细－中粗粒砂岩、泥岩为主。

本文对青海木里天然气水合物分布特征及成矿模式进行了探讨分析，以供参考。

关键词：青海；木里；天然气水合物；特征中图分类号：Ｐ６１８．１３文献标识码：Ａ文章编号：１１－５００４（２０１８）０５－０２８０－２研究区地处青藏高原北缘，东起弧山矿区，西至江仓矿区，南至江仓沟，北以阿仓山、大通河为界。

全长约44km，宽为25km，面积约371km2。

研究区位于大通山和托莱山之间的断陷盆地，海拔在3770—4200m之间，比高150—350m。

研究区地势起伏不大，总体北西高，南东低，草甸沼泽地发育，夏季沼泽遍布，由大小不等的鱼鳞状水坑所构成。

1 赋存位置概述在江仓北部九井田钻孔24.24m-45.33m的煤层中侧向电阻率的异常高值达到了12650ΩΜ，疑似有可燃冰的存在；八井田部分钻孔197.19m—203.70m的煤层中侧向电阻率的异常高值达到了4121ΩΜ；在38.69m—60.52m的煤层中侧向电阻率的异常高值达到了5899ΩΜ；在168.99m—180.78m的煤层中侧向电阻率的异常高值达到了7723ΩΜ，在64.83m—70.63m 的煤层中侧向电阻率的异常高值达到了6618ΩΜ，疑似有可燃冰的存在；七井田部分钻孔244.41m-277.43m的煤层中测向电阻率的异常高值达到了4291ΩΜ；在78.10m-91.39m 的煤层中测向电阻率的异常高值达到了3016ΩΜ；在127.32m-142.65m的煤层中测向电阻率的异常高值达到了3350ΩΜ，疑似为水合物层位。

工艺设备培训-天然气水合物的成因与特性

7.0
0.05146 0.07376 0.10020 0.14740 0.20405
由表1可知，压力越高，温度越低，天然气中的饱和含水量就越少；压力越低，温度越高，天然气中的饱和含水量就越多。管道输送的天然气是经过处理的干气，在压力为4.5MPa、温度为－13 ℃时，天然气标准饱和含水量在0.052g/m3以下，仅在低于－ 20 ℃时，才达到实际饱和含水量，因而在管道运行中天然气不易析出游离水。
• 经检查，管道不正常压差与通讯及设备误动作无关。通过观察，发现压差继续
增大，其中红泉村、云彩岭、巨羊驼的压力分别为2.6，3.5，3.5Mpa。表明在红泉村至云彩岭段已发生局部水合物冰堵。
五、水合物的预防和处理
• 预防输气管道水合物形成的措施主要由以下几项。
• 1、减少施工试压中遗留下来的水。 • 2、对新投运的管道，应定期加入抑制剂，
• 经分析发现，输气管道内游离水的含量与管道所处的地形、地貌及清管次数密切相关，如陕京输气管道1999年1月发生的冰堵，就是由于在试压期间，大量的游离水遗留在低洼处未被清出所致。
三、管道内水合物形成区域的预测
• 1、以查图法确定形成水合物的最低压力 • 可确定生成水合物的最低压力。具体方
• 对于运行一段时间的输气管道，可通过实测气体水露点的方法判断水合物可能形成的区域，对形成水合物进行预测。以1998年10月实测的陕京天然气管道在常压下水露点为例，分析如下：
由表2中水露点的变化可以看出，神池至应县段水露点发生突变，从－33 ℃上升到－5 ℃，表明管道自400公里以后，积水较多，天然气由于吸收管道内的游离水，含水量增加较快，满足了生成水合物的含水条件，由此判断水合物可能形成的区域是神池以后。

青藏高原多年冻土区天然气水合物成藏条件

青藏高原多年冻土区天然气水合物成藏条件李伟华;陈永峤【期刊名称】《天然气与石油》【年(卷),期】2011(029)002【摘要】天然气水合物是一种绿色能源,具有广阔的开发利用前景.青藏高原多年冻土大面积分布,中新生代盆地数量众多,盆地内烃源岩发育,为天然气水合物的形成提供了良好的条件.主要从物质条件、环境条件、热力学条件、地质条件等方面来探讨青藏高原多年冻土区天然气水合物的成藏条件.分析认为青藏高原地层中丰富的有机质及其较高的成熟度是成藏的物质条件,低温、高压、冻土厚度大、地温梯度小等是保证其成藏的环境和热力学条件,大量的运移通道、较好的圈闭是其成藏的有利地质条件.预测了青藏高原多年冻土区天然气水合物有利的找矿前景区.【总页数】4页(P50-53)【作者】李伟华;陈永峤【作者单位】长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北,荆州,434023;长江大学地球化学系,湖北,荆州,434023;长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北,荆州,434023;长江大学地球化学系,湖北,荆州,434023【正文语种】中文【相关文献】1.青藏高原祁连山与乌丽冻土区水合物成藏条件研究 [J], 龚建明;张剑;陈小慧;廖晶;李小豫;贺行良;蒋玉波2.我国主要冻土区天然气水合物形成条件及成藏模式探讨 [J], 张金华;魏伟;魏兴华;王媛媛;李小龙3.漠河多年冻土区天然气水合物的形成条件及成藏潜力研究 [J], 赵省民;邓坚;李锦平;陆程;宋健4.青藏高原多年冻土区天然气水合物形成条件模拟研究 [J], 卢振权;SULTAN Nabil;金春爽;饶竹;罗续荣;吴必豪;祝有海5.青藏高原乌丽冻土区天然气水合物成藏条件 [J], 龚建明;张莉;张剑;李永红;陈晓慧;王伟超;杨志承因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

木里地区天然气水合物成藏模式

第31卷第4期辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2012年8月V ol.31No.4Journal of Liaoning Technical University （Natural Science ）Aug.2012收稿日期：基金项目：博士学科点专项科研基金资助项目（33）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（YD ）作者简介：李靖（3），女，山西太原人，博士研究生，主要从事天然气水合物地质评价方面的研究本文编校：张凡文章编号：1008-0562(2012)04-0484-05木里地区天然气水合物成藏模式李靖，曹代勇，豆旭谦，王丹（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院,北京100083）摘要：为了提高木里地区天然气水合物的勘探研究水平和钻探成功率，研究天然气水合物形成的基础问题，从油气成藏的观点出发，结合区域地质勘探成果，在分析木里地区天然气水合物成藏所需的物源条件、储集条件、盖层条件、运移方式的基础上，得到木里地区天然气水合物广义自生自储、短距运移成藏模式.并对其勘探远景进行了分析和预测，指出了下一步勘探的有利地区.研究成果对木里地区乃至整个高原冻土区天然气水合物的勘探实践具有一定的参考作用.关键词：木里煤田；天然气水合物；物缘条件；储集条件；盖层条件；运移条件；成藏模式；勘探远景中图分类号：P 618.13/11文献标志码：AAccumulation model of natural gas hydrate in Muli areaLI Jing,CAO Daiyong,DOU Xuqian,WANG Dan(Depar tment of Ener gy,College of G eoscience and Surveying Engineer ing,China University of Mining a ndTechnology Beijing,Beijing 100083,China)Abstra ct:In order to improve the exploration level on gas hydrate and the success rate of drilling at Muli area,this study investigates the basic problems of gas hydrate formation.From the point view of hydrocarbon accumulation,combined with the regional geological exploration achievement,the accumulation mode at Muli area is derived as a self-born self-storage and short-range migration reservoir based on the study on the conditions required in the possession of accumulation,including the material sources,reservoir,seal and migration conditions.In addition,the exploration prospects are analyzed and forecasted.The next favorable exploration areas have been suggested.The results provide a useful reference for the gas hydrate exploration and practice at Muli area and even whole plateau frozen area.Key wor ds:Muli Coalfield;natural gas hydrate;material sources conditions;reservoir conditions;seal conditions;migration conditions;accumulation model;exploration potential0引言天然气水合物作为二十一世纪的新型能源，在中国中低纬度冻土区突破性的发现[1]，显示了中国新型接替能源方面的巨大潜力，具有重大科研和现实的意义.但是，木里地区对于天然气水合物的勘探程度较低，因此，对木里地区天然气水合物的成藏模式进行研究，对于开拓本区域的天然气水合物的勘探开发的新局面，具有重要的现实意义.1区域地质木里煤田位于海北藏族自治州与海西蒙古族藏族自治州交界处的大通河上游盆地中，东起海晏哑口，西至大通河与疏勒河分水岭，南北分别以大通山和托莱山为界，介于北侧的托莱山和南侧的大通山之间，其地理位置：东经98°50′~100°50′，北纬37°30′~38°15′.东西长约190km ，南北平均宽为40km ，面积7600km 2.由西向东海拔高度变化在3400m~4300m 之间，周围高山区的海拔4500m~5300m.区内发育多年冻土，范围广布.地貌特征南北为高山地貌，大通河自北北西向南东东方向径流.木里煤田地层区划属于祁连地层区中祁连分区.区域性沉积和出露的地层有前震旦系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、第三系和第四系.主要含煤地层为上三叠统上部的尕勒得寺组（T3g ），下侏罗统上部的热水组(J1r ），中侏罗统下2012-01-21201100211000201011198-.第4期李靖，等：木里地区天然气水合物成藏模式485部的木里组（J2m ）与上部的江仓组（J2j ）.在大地构造上,木里煤田属中祁连断隆带的一部分.中祁连位于北祁连新元古代-早古生代缝合带与疏勒南山-拉鸡山早古生代缝合带之间的中祁连陆块的北缘，呈北西西向展布，西端出省后被阿尔金NEE 向左行走滑断裂切错，东延出省后可能和秦岭中间陆块相接（如图1），整个构造带主体由白垩纪以来的再生造山带及相伴生的压陷性盆地带所组成[2].2天然气水合物成藏条件分析2.1物缘条件气源条件木里地区天然气水合物属于“煤系气源”[3-4].这里所指的“煤系气源”属于以广义煤型气为主的混合气，包括煤层气、煤系泥岩气（页岩气）和油页岩气；区内石炭系暗色泥灰岩、下二叠统暗色灰岩、上三叠统暗色泥岩等烃源岩产气是次要气源.图1中祁连山及其邻区构造略图Fig.1structure map of Qilian Mountains and its adjacent areas区内分布广泛的侏罗纪含煤盆地，储藏有丰富的煤炭资源，并且煤质较为齐全，从长焰煤到低质无烟煤均能见到，煤的变质作用以深成变质为主，有利于形成煤成气，是形成天然气水合物最主要的气源（见表1）.另外，该地区的石炭系、下二叠统、上三叠统、侏罗系地层中有发育较好的暗色泥（灰）岩、油页岩等烃源岩，实验表明其有机质成熟度较高，均处于成熟—过成熟阶段，达到了生气高峰，可为天然气水合物的形成提供丰富的生烃潜力.以上物源条件为本区天然气水合物的形成提了良好的气源保证.表1木里煤田聚乎更矿区煤系烃源岩有机质丰度和类型Tab.1organic matter abundance and types of coal-series source rocks in Juhugeng,Muri coalfield有机质丰度有机质类型岩性样品数TOC/%S 1+S 2/(mg g -1)级别HI/mg g -1干酪根类型煤1146.76~86.0673.0672.09~185.31129.21好55~187130.73Ⅲ油页岩61.81~4.052.781.98~11.414.79好112~311162.67Ⅱ炭质泥岩30.52~2.701.850.23~15.456.58好29~476213Ⅱ水源条件根据天然气水合物的化学式M nH 2O 可知，n 为水分子数，那么在水合物的形成过程中，水这一主要物质条件的供给也是必不可少的在天然气水合物的形成过程中，水是与烃类一同运移而来的，或是从沉积物中获得的[5].木里煤田内水系发育，水文地质条件完全为多年冻土（岩）所控制.除湖泊融区、构造融区外，其它出露地层中都大面积发育有多年冻土层，但厚度变化不一，似.辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第31卷486岛状分布[6].可见在研究区内，具备形成天然气水合物充足的物源条件.2.2储集条件通过测井方法解释天然气水合物储集层的研究，目前发现的天然气水合物主要出现在煤层、油页岩、泥岩、粉砂岩、砂岩等层段中.以砂岩和砾岩等粗粒级沉积岩为主要赋存岩性，个数百分含量占有绝对优势见图2.主要产于岩层的裂隙或孔隙中，明显受裂隙的控制.主要出现在井下130m ～400m 的层段，纵向上分布不连续，横向上没有明显的对比关系[10]，主要受天然气水合物稳定带的限制，同时受到断裂及气源条件所限.图2疑似天然气水合物赋存岩性（个数）百分比Fig.2percentage figure of occurrence of rock (number)suspected gas hydrate据目前勘探实践证实，天然气水合物在岩石中的富集方式，主要是两种.在孔隙度较大的岩层中，呈侵染状分布；在低渗岩层中，呈薄膜状分布[7].木里煤田中侏罗统含煤地层，分为下部木里组和上部江仓组.江仓组下段主要为三角洲—湖泊相，含煤2~6层；上段以浅湖—半深湖相为主，沉积了一套泥岩、粉砂岩组合，不含煤.江仓组的砂岩、泥岩层段，在构造运动作用下，具有较多的节理裂隙等.总的来说，岩层内的孔隙-裂隙条件较好，为水合物的赋存提供了有利的场所（见表2）.2.3盖层条件青藏高原多年冻土区活动带具备形成天然气水合物的特殊地质条件.首先青藏高原是中国最大的冻土区，面积多达8.8×105km 2，冻土厚度均大于10m ，是良好的盖层（见图3）；其次，多年冻土区日均气温低于0℃，年均气温低于-6℃，地表低温既能抑制甲烷的生成，又可使甲烷在冻土带中形成水合物，阻止甲烷散逸，从而形成天然气水合物矿藏；同时天然气水合物形成带和天然气水合物成藏过程，也与古代和现代的冰川盖层相关[8].古代冰川盖层的延伸和厚度形成压力可将流体（水、石油和天然气）从细分散岩石（渗透性差的岩石中）压到具有良好储集性的地层中.另外，冰川盖层的移动和强力冲蚀可能破坏一部分石油和天然气的矿床，从而在低温和高压中形成天然气水合物矿藏[5].表2木里煤田实测岩样孔隙度及渗透率数据表Tab.2porosity and permeability of the rock samples inMuli coalfield序号钻孔编号岩性取样深度/m 孔隙度/%渗透率/10-3μm 2备注1粉砂岩462.00 2.20.02422细砂岩104.10 1.20.02613含砾砂岩106.60 4.90.05954粗砂岩143.00 4.60.14154~46砂岩132.00 3.30.1336细砾岩60.2 6.80.54074~54细砂岩524.8 2.80.1768粗砂岩190 5.38.459粉砂岩283 2.50.018110含砾砂岩320.5 2.80.0277118~59粉砂岩453.5 1.20.028112细砂岩215.2 4.30.033513细砂岩362.8 2.80.014614细砂岩394.1 3.50.027815粉砂岩413.1 4.80.0303168~60粗砂岩5964.20.0413均值3.5750.61072.4气体运移条件导通煤层（或其它源岩）与储层（稳定带）的断裂构造以及断裂的封堵性，是烃类气体运聚的重要通道条件，构成天然气水合物成藏的基本要素.青藏高原的近代地震活动反映该地区第四纪断裂活动频繁，为水合物形成提供了有利的流体运移通道.木里煤田聚乎更矿区位于祁连坳褶带西段，矿区内断裂构造发育（见图4）.断裂组合格局及其形成的环境条件（褶皱、隆起与坳陷）控制了中生代含煤盆地的沉积建造及对其后期的改造作用[9].木里煤田内侏罗纪成煤期后基本上未受岩浆活动影响.在煤系沉积后的构造作用，形成的断裂构造等又为地壳深部热解作用形成的烃类气体提供了运聚的重要通道，导通了煤系地层（源岩）与储层（稳定带）.另外，烃类气体到达天然气水合物稳定带的途径[]还包括原地供给、扩散、对流等泥岩+粉砂岩14.49%煤21.74%砂岩+砾岩63.77%砂岩+泥岩+煤粉砂岩砾岩10.第4期李靖，等：木里地区天然气水合物成藏模式487图3木里煤田冻土层底界埋深平面图Fig.3depth of the bottom of the permafrost in Muli coalfieldF2F23F23F22F21F3F5F5F5F3F4F14F22F22F4F30F30F31F31F32F35F36F37F38F39F40F41F42F43F44F45F46F47F48F49F50F13F19F23逆断层正断层平移断层性质不明断层推测断层比例尺∶1∶1000002703250302502919019190181603416西55170231614151313035F1F1F1F1F7F9F10F7F8F11F12F19F18F15F16F15F17F24F25F24F25F27F26F17F15F27F28F29F23F23F20F5F6F2F2 90102030405060109020304010401748070809090706050403020201080900020403010001020304050805060 80008070605050607090 00305060605099°00′7060图4木里煤田断层示意图F ig.4schematic diagram of the f ault in Muli coalfield3木里煤田天然气水合物成藏模式木里煤田高山冻土环境的地温梯度提供了有利天然气水合物稳定带所需的温压条件（稳定带范围广），在稳定带范围内，砂岩、泥岩和油页岩提供了天然气水合物赋存的有利储层条件，冻土带以下的煤层所形成的煤层气是形成天然气水合物的主力气源，油页岩和泥岩中的烃类通过扩散方式也成为天然气水合物气源的供应者.当然，断层的疏导作用是形成天然气水合物不可替代的桥梁，它沟通了气源层与储集层，是气体迁移的主要通道，对天然气水合物形成起主导作用，而研究区砂岩、泥岩、油页岩中裂隙发育，也为气体的扩散作用提供了可能.以上条件，决定了木里地区天然气水合物的成藏模式属于广义自生自储、短距运移成藏模式（见图5）.4木里煤田天然气水合物勘探远景在上述成藏模式的指导下，木里地区天然气水合物的勘探研究工作，要重点考虑关键的成藏要素.辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第31卷488由于煤系气是天然气水合物气源最主要的供给部分，在煤系地层发育的区域，大量生成煤系气成为对于天然气水合物成藏最重要的一个关键点；冻土带，既是天然气水合物区域性盖层，还可以作为天然气水合物的储集空间；断层对于沟通天然气水合物源岩和储集层之间，起到很重要的气体运移通道作用，甚至在水合物稳定带中，还作为了重要的储集空间，所以，针对碎裂带的研究也要加强工作.重点勘探部位，应该放在煤系地层发育、冻土层厚度较大、并且断裂广泛发育的区域，对于天然气水合物勘探进一步突破，有重要指示意义.图5木里煤田成藏模式图Fig.5accumulation model diagram of Muli coalfield参考文献：[1]祝有海,张永勤,文怀军,等.青海祁连山冻土区发现天然气水合物.地质学报,2009,83(11):1762-1770.Zhu Y ouhai,Zhang Yongqin,W en Huaijun,et al.Gas 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天然气水合物的生物学特性和生产研究

天然气水合物的生物学特性和生产研究天然气水合物是一种新型的天然气储存形式，其化学结构为水分子和天然气分子形成的晶体，可在海底或极寒地区的冰层中获得。

虽然天然气水合物具有巨大的储量潜力和可再生性，但其生物学特性和生产研究仍然是当前研究的热点之一。

一、生物学特性天然气水合物中的天然气是由微生物代谢生成的，这些微生物主要为甲烷氧化细菌和甲烷生成细菌。

在海洋底部和极寒地区，这些微生物通过代谢过程将甲烷转化为无机碳和水。

其中的甲烷可以与水结合形成水合物。

此外，天然气水合物中还存在着一些特殊的微生物，如水合物真菌和甲烷厌氧细菌等。

这些微生物对于天然气水合物的形成和分解具有重要的作用。

二、生产研究在天然气水合物的生产过程中，关键问题是如何提高分解速率和从中提取天然气。

目前研究的方法主要有以下几种：1. 加热法加热法是将天然气水合物加热至一定温度，从而使其分解，释放出天然气。

这种方法可以提高分解速率，但也会造成温室气体排放和环境污染。

2. 地下气化法地下气化法是在天然气水合物地层中注入高压氧气或二氧化碳，从而加速水合物的分解，释放出天然气。

这种方法可以有效提高产气率和可处置性，但需要考虑地层的环境和安全问题。

3. 微生物技术微生物技术是指利用微生物代谢过程促进天然气水合物的形成或分解。

这种方法具有环境友好、无排放和低成本等优点，但需要解决微生物生长的限制和研究微生物代谢机制等问题。

4. 气体置换法气体置换法是指将地下天然气水合物层中的水以气体来代替，从而促进水合物的分解，释放出天然气。

这种方法的优点是无需加热或注入气体，但需要考虑置换气体的成本和环境影响。

最后要注意的是，天然气水合物的开采和利用应该注重环境保护和可持续性，避免对生态环境和人类健康造成影响。

需要建立严格的环保和安全规范，加强国际合作和共享技术，才能更好地利用这种“未来燃料”。

天然气水合物形成条件

坏或重新分布。
04
深海环境中天然气水合物形成特点
深海环境特征描述
01
02
03
高压低温
深海环境具有极高的压力和相对较低的温度，这是天然气水合物形成的基本条件。
沉积物丰富
深海底部沉积物丰富，为天然气水合物的形成提供了充足的物质来源。
地质稳定
深海环境地质相对稳定，有利于天然气水合物的长期保存和聚集。
未来发展趋势预测
技术进步
随着天然气水合物勘探开发技术的不断进步，未来有望实现商业化开发，降低开采成本，提高产量和效率。
环保要求
在环保要求日益严格的背景下，天然气水合物开发将更加注重环境保护和可持续发展。
能源转型
在全球能源转型的大背景下，天然气水合物作为一种清洁、高效的能源，有望在未来能源结构中占据重要地位。
可燃冰名称由来
01
因其外观像冰，遇火即燃，因此被称为 “ 可燃冰”（ Combustible ice ）。
02
同时，这种天然气水合物又被称为“固体瓦斯”或“气冰” ，以突出其可燃性和固态特征。
02
天然气水合物形成条件概述
高压低温环境要求
压力
天然气水合物的形成需要较高的压力，通常存在于深海沉积物或高纬度地区的永久冻土中。在这些环境中，压力可以使气体分子被压缩并接近水分子，从而形成水合物。
06
天然气水合物资源潜力及开发前景
全球资源潜力评估
资源丰富
全球天然气水合物资源量巨大，据估算，其总有机碳储量是全球已知煤、石油和天然气总储量的两倍以上。
分布广泛
天然气水合物分布于世界各大洋和陆地永久冻土带，其中海底天然气水合物资源占主导地位。

天然气水合物形成条件

天然气水合物形成条件在天然气输送过程中，经常会出现水合物堵塞管道的情况，请大家讨论一下，天然气水合物形成的主要条件及如何预防水合物的形成。

1 天然气水合物的危害天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中在一定温度和压力下天然气与液态水形成的冰雪状复合物。

严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、阀门和设备，从而影响天然气的开采、集输和加工的正常运转。

只要条件满足，天然气水合物可以在管道、井筒以及地层多孔介质孔隙中形成，这对油气生产及储运危害很大。

2 天然气水合物的性质和形成:2.1 水合物的性质及结构天然气水合物为白色结晶固体，是在一定温度、压力条件下，天然气中的烃分子与其中的游离水结合而形成的，其中水分子靠氢键形成一种带有大、小孔穴的结晶晶格体，这些孔穴被小的气体分子所充填。

形成水合物的首要条件是天然气中含水，且处于过饱和状态，甚至有液态游离水存在;其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。

在上述两种条件下的生产运行过程中，如遇压力波动、温度下降、节流或气流流向突变很快就可能形成水合物堵塞。

2.2 水合物的生成条件天然气水合物生成除了与天然气组分、组成和游离水含量有关外，还需要一定的压力和温度。

下式即为水合物自发生成的条件：M+nH2O（固、液）=[M·H2O]（水合物）也就是说，只有当系统中气体压力大于它的水合物分解压力时，才有可能由被水蒸气饱和的气体M自发地生成水合物。

由热力学观点看，水合物的自发生成绝不是必须使气体M被水蒸气饱和，只要系统中水的蒸汽压大于水合物晶格表面水的蒸汽压就足够了。

此外，形成水合物的辅助条件是：气流的停滞区。

2.3 长庆气田天然气水合物形成的基本参数及防治工艺根据长庆气田天然气组分，采用节点分析软件分析，计算压力在6～20 MPa时其水合物形成温度为14.5～22.3℃。

一般开井初期井口压力在20MPa 以上，采气管线按25MPa压力设计。

根据下游用户交接点的压力情况，反算得出集气支、干线设计压力为6.4MPa。

天然气水合物形成条件

天然气水合物形成条件天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），也称为可燃冰、甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物、“笼形包合物”（Clathrate），分子式为：CH4·nH2O，现已证实分子式为CH4·8H2O。

因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”(英译为：Flammable ice）或者“固体瓦斯”和“气冰”。

形成天然气水合物有三个基本条件：温度、压力和原材料。

天然气水合物是一种白色固体物质，有极强的燃烧力，主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH 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（碳的电负性较大，在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键，构成笼状结构）。

一旦温度升高或压强降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。

“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。

“冰块”里甲烷占80%～99.9%，可直接点燃。

可用mCH4·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（Methane Hydrate）。

每单位晶胞内有两个十二面体（20 个端点因此有20 个水分子）和六个十四面体（tetrakaidecahedral）（24 个水分子）的水笼结构。

其水合值（hydratation value）20 可由MAS NMR 来求得。

甲烷气水包合物频谱于275 K 和3.1 MPa 下记录，显示出每个笼形都反映出峰值，且气态的甲烷也有个别的峰值。

天然气水合物

天然气水合物引言天然气水合物（Methane Hydrates），简称NGHs，在过去几十年中备受关注。

天然气水合物是一种特殊的化学物质，它是天然气和水形成的结晶化合物。

它的结构中包含了天然气分子（主要是甲烷）和水分子，形成了固体晶体结构。

天然气水合物存在于寒冷的深海底部和极地地区的沉积物中，被认为是一种巨大的未开发能源资源。

这篇文章将会介绍天然气水合物的形成过程、分布情况、潜在的能源潜力以及对环境和气候的影响。

形成过程天然气水合物的形成需要同时具备压力和温度条件。

在大部分的天然气水合物形成地点，地下水的渗透会将水带到脆弱的沉积物层中。

当水和天然气接触时，由于寒冷的温度和高压力，水和天然气中的甲烷分子会结合成为水合物晶体。

这种过程被称为水合物形成。

天然气水合物形成的主要条件是温度低于零下6摄氏度且压力超过200个大气压。

分布情况天然气水合物广泛分布于全球寒冷的海洋和极地地区。

它们主要存在于深海海底的沉积物中，以及北极地区的冻土和冰川中。

据估计，全球的天然气水合物资源量巨大，可能比现有的天然气储量还要多。

然而，由于水合物存在的极端环境条件和技术挑战，目前还没有进行大规模开采。

潜在的能源潜力天然气水合物被认为是未来能源的候选者之一，因为它们拥有巨大的能源潜力。

根据估计，全球的天然气水合物储量可能远远超过传统天然气储量。

特别是在亚洲地区，天然气水合物被视为减少对进口石油和天然气依赖的一种替代能源。

然而，天然气水合物的开采和利用面临着技术挑战和环境风险。

技术挑战天然气水合物的开采和利用面临着许多技术挑战。

首先，水合物形成的地点通常位于深海或极地等极端环境中，需要克服高压、低温和深水等条件。

其次，水合物本身的物理性质使得开采过程更加困难，因为水合物在外部环境下会分解成天然气和水，导致压力下降和结构不稳定。

此外，无论是开采还是运输天然气水合物，都需要解决海底管道技术和安全问题。

环境风险天然气水合物开采和利用会对环境产生一定的影响和风险。