南海天然氣水合物富集規(guī)律與開(kāi)采基礎(chǔ)研究項(xiàng)目申報(bào)書(shū)-展示頁(yè)
2024-09-09 21:24本頁(yè)面
【正文】 出 重要 貢獻(xiàn)， 促 進(jìn)國(guó)家 能源 戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 （ 5） 南海北部天然氣水合物成藏機(jī)制及富集規(guī)律 這是項(xiàng)目綜合研究的集成。因此，有 必要 根據(jù)南海北部滲漏型天然氣水合物成藏的地質(zhì)特征， 開(kāi)展南海北部典型水合物區(qū)域沉積物基礎(chǔ)物性、分解過(guò)程中結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化規(guī)律、分解后所形成的氣、水、冰、砂等多相流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)機(jī)理、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法和分析方法研究，初步建立天然氣水合物分解過(guò)程的 多相流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)控制模型，為天然氣水合物開(kāi)采過(guò)程物理模擬和數(shù)值模擬提供理論指導(dǎo)。因此，研究具有指示海底天然氣滲漏作用的特殊沉積構(gòu)造（泥火山、泥底辟）的發(fā)育狀況和分布特征，分析沉積物和有機(jī)質(zhì)的組成，特別是天然氣滲漏作用形成的自生沉積和礦物（冷泉碳酸鹽巖、重晶石、黃鐵礦等）特征，與滲漏甲烷厭氧氧化有關(guān)的特殊生物標(biāo)記物特征、孔隙水化學(xué)組成，烴類氣體組成等異常特 征，建立滲漏型天然氣水合物礦藏的 地質(zhì)、地球化學(xué) 判識(shí)方法和找礦標(biāo)志。因此，重點(diǎn)開(kāi)展研究天然氣滲漏區(qū)（含水合物和游離氣）沉積體的物性參數(shù)、含氣水體（羽狀體）的物性特征，及其地球物理異常機(jī)理和識(shí)別方法， 建立一套有效識(shí)別海底滲漏型天然氣水合物的地球物理方法體系。因此，有必要模擬南海北部海底滲漏系統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境和氣源條件，在天然氣 水 固（人工和天然多孔介質(zhì)及海底沉積物）三相介質(zhì)中，進(jìn)行滲漏游離天然氣生成水合物的可視化研究， 觀測(cè)天然氣向水合物轉(zhuǎn)化過(guò)程中的成核、生長(zhǎng)、聚集等特征，描述天然氣水合物生成過(guò)程的熱、質(zhì)傳遞規(guī)律，測(cè)定沉積物中水合物生成速度及轉(zhuǎn)化率， 研究 導(dǎo)熱系數(shù)、聲速、電導(dǎo)率等 水合物物性參數(shù)的變化特征 ， 建立組成復(fù)雜的 天然氣 水 沉積物 水合物的多相體系中水合物生成動(dòng)力 3 學(xué) 理論，探討影響因素，并建立相關(guān)的計(jì)算模型，為滲漏型水合物成藏機(jī)制、富集規(guī)律研究及開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以觀察到包括多孔介質(zhì)在內(nèi)的不同體系下天然氣水合 物生成的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其對(duì)周圍環(huán)境介質(zhì)的作用；通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬可以更加有效地描述多孔介質(zhì)中水合物生成與分解動(dòng)力學(xué)特征，并提升為一種可預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型。 （ 2） 南海北部水合物成藏演化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程 天然氣水合物成藏演化過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜過(guò)程，受多種因素或誘導(dǎo)機(jī)理的影響。南海北部新生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，并伴有程度不同的巖漿活動(dòng)，導(dǎo)致局部熱流高，強(qiáng)烈影響了溫度和壓力，從而改變天然氣水合物穩(wěn)定條件，造成水合物在沉積物中縱、橫向分布不均一性。 從微觀上 , 對(duì)沉積物組分、物質(zhì)來(lái)源、沉積物微結(jié)構(gòu)的研究，因?yàn)檫@些沉積物的屬性對(duì)滲漏性氣泡在沉積物中的遷移過(guò)程中起著 重要的作用。 從宏觀和微觀幾個(gè)方面來(lái)研究。這些特征影響油氣的形成、分布和 運(yùn)移，進(jìn)而控制滲漏型水合物的氣源、運(yùn)移通道和賦存空間。含天然氣水合物層的主要沉積特征 2 決定了天然氣水合物成藏的微觀規(guī)律。 ? 地質(zhì)條件對(duì)滲漏型天然氣水合物成藏的控制 構(gòu)造環(huán)境和沉積特征是控制天然氣水合物成藏的兩個(gè)重要地質(zhì)條件。如果這些非烴氣體或隨烴類氣向海底滲漏，進(jìn)入水合物穩(wěn)定帶將對(duì)天然氣水合物的 成藏產(chǎn)生影響。因此有必要深入研究不同成因的氣源類型和運(yùn)移特征及其對(duì)南海北部天然氣水合物成藏的貢獻(xiàn)。南海 北部含油氣盆地發(fā)育，氣源豐富，類型眾多，深部烴類熱解氣、淺層生物氣均可能作為滲漏型天然氣水合物的氣源。 因此，本項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題有： 1） 南海北部滲漏型天然氣水合物成藏的氣源、地質(zhì)和溫壓條件及其 地球物理、地球化學(xué)異常機(jī)理； 2） 南海北部沉積物孔隙中游離天然氣氣泡形成水合物過(guò)程的熱力學(xué)控制因素和生成動(dòng)力學(xué)規(guī)律； 3） 南海北部滲漏型天然氣水合物大規(guī)模成藏的機(jī)制及其發(fā)育特征和富集規(guī)律； 4） 高品位（滲漏型）天然氣水合物開(kāi)采 過(guò)程 的多相流動(dòng)機(jī)理和 滲流 控制 模式 。 項(xiàng)目名稱： 南海天然氣水合物富集規(guī)律與開(kāi)采基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 起止年限： 依托部門(mén)： 1 一、研究?jī)?nèi)容 1．?dāng)M解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題 盡管我國(guó)南海北部陸坡具有天然氣滲漏發(fā)育的地質(zhì)背景，并且已發(fā)現(xiàn)四個(gè)天然氣滲漏活動(dòng)形成的冷泉 碳酸鹽巖和特異自養(yǎng)生物群的發(fā)育區(qū)，這些海區(qū)具有水合物形成的地質(zhì)環(huán)境和溫度 壓力條件。 但這些天然氣水合物成藏條件，成藏動(dòng)力學(xué)過(guò)程和機(jī)制及富集規(guī)律 等是需要深入研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。 2．主要研究?jī)?nèi)容 （ 1） 南海北部天然氣水合物成藏的 基礎(chǔ) 條件 ? 烴類熱解氣、淺層生物氣對(duì)滲漏型水合物成藏的貢獻(xiàn) 天然氣水合物的成藏氣體主要包括微生物氣、熱解氣及其混合氣，不同類型的成藏氣體具有不同的成氣作用、運(yùn)移途徑和富集過(guò)程，并影響到天然氣水合物的形成機(jī)理。并且，不同類型的氣源具有不同的成氣作用、運(yùn)移途徑和富集過(guò)程，并影響到天然氣水合物的形成機(jī)理。 ? 非烴氣體對(duì)滲漏型水合物成藏的影響 南 海北部含油氣盆地的非烴氣體 CO N2 十分豐富，許多天然氣氣藏中的CO2和 N2含量非常高，甚至形成 90%以上的 CO2氣藏。因此，必須深入研究南海北部這些非烴氣體來(lái)源和組成特征、水合物形成的溫度和壓力條件，及對(duì)滲漏型天然氣水合物成藏的可能影響。區(qū)域構(gòu)造環(huán)境決定了天然氣水合物形成與富集的沉積場(chǎng)所，各種斷裂、底辟、泥火山直接制約著氣源的強(qiáng)弱和天然氣水合物的形成。南海北部新生代發(fā)生了多期強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)，構(gòu)造升降幅度大，沉積速率高。因此，重點(diǎn)研究南海北部的構(gòu)造演化過(guò)程和沉積環(huán)境變化，特別是研究第四紀(jì)區(qū)域構(gòu)造環(huán)境、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積特征、巖漿活動(dòng)的時(shí)間和空間及高熱流區(qū)的分布特征等。從宏觀上，有沉積環(huán)境包括古海洋環(huán)境的分析，對(duì)沉積物中較宏觀的斷裂通道體系（ 氣水合物氣源運(yùn)移的斷裂通道體系 ） 確定天然氣水合物的發(fā)育空間（如泥底辟、泥火山等特殊構(gòu)造體）等。 ? 溫壓條件對(duì) 滲漏型 水合物成藏的制約 盡管簡(jiǎn)單氣 水體系水合物形成的相平衡理論已比較成熟，但 天然氣水合物形成不僅強(qiáng)烈地依賴于溫度壓力等熱力學(xué)條件，同時(shí)氣體組分、鹽度等多種因素也會(huì)影響天然氣水合物成藏的溫壓場(chǎng)條件，相關(guān)的熱力學(xué)理論還很不成熟。因此，項(xiàng)目在開(kāi)展南海北部熱流背景、晚 新生代以來(lái)熱演化史及其與天然氣水合物之間的內(nèi)在聯(lián)系研究的同時(shí)， 將 測(cè)定南海北部多種氣源類型（淺層生物甲烷氣、深部熱解成因 C1C5烴類氣及 CO2和 N2非烴氣）復(fù)雜氣體組成的水合物體系形成溫壓條件，研究多種海底沉積物類型對(duì)水合物生成溫度和壓力的影響，測(cè)定游離甲烷 水 水合物平衡體系的甲
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