綜述文章的格式

1、1.1 研究意義2008 年 11 月 5 日， 由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所、勘探技術(shù)研究所和青海煤炭地質(zhì)局 105 勘探隊(duì)施工的“祁連山凍土區(qū)天然氣水合物科學(xué)鉆探工程DK-1孔取得重大突破，成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品盧振權(quán)等，2010a，2021b；祝有海等，2021，2021。隨后2021-2021年在祁連山凍土區(qū)又先后完成DK2、DK3、DK4、DK5、DK6、DK7、DK8等七個(gè)鉆孔的施工，其中在DK2、DK3孔中發(fā)現(xiàn)天然氣水合物實(shí)物樣品，在DK4、DK5、DK6、DK7、DK8孔中見到天然氣水合物異常顯示。鉆探結(jié)果顯示，天然氣水合物及其異?，F(xiàn)象主要產(chǎn)出在凍土層下130400m之

2、間，其層位屬于中侏羅統(tǒng)江倉(cāng)組祝有海等，2021，呈肉眼可見的白色冰狀薄層混有泥漿時(shí)為煙灰色出露在巖層的裂隙中，或呈肉眼難辨的微細(xì)浸染狀產(chǎn)在巖層的孔隙中盧振權(quán)等，2010a，2010c；祝有海等，2021，2021，前者得到室內(nèi)激光拉曼光譜儀檢測(cè)結(jié)果的證實(shí)劉昌嶺等，2021，后者通過(guò)巖心中不斷冒出的氣泡、水珠和紅外測(cè)溫中的分散狀低溫異常證實(shí)存在這類水合物祝有海等，2021。盧振權(quán)等2010a運(yùn)用體積法對(duì)鉆探區(qū)約 0.4 km2的范圍的天然氣水合物資源量進(jìn)行了估算，認(rèn)為總的資源量約為 94.2×104m3天然氣，鉆探區(qū)所在的木里地區(qū)天然氣水合物潛在天然氣資源量2710.922991.36

3、億m3，顯示出祁連山凍土區(qū)天然氣水合物具有很大的資源潛力。2021年7月-9月，由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所、勘查技術(shù)研究所和吉林大學(xué)等單位在DK8孔中開展了降壓法和蒸汽熱采法開采天然氣水合物的驗(yàn)證工作，取得較好效果，為下一步在該地區(qū)進(jìn)行天然氣水合物的連續(xù)開采試驗(yàn)，甚至是工業(yè)開采奠定了根底。雖然祁連山凍土區(qū)天然氣水合物的勘探取得了重大突破并獲得試開采試驗(yàn)的初步成功，但鉆獲天然氣水合物的鉆井分布區(qū)域有限，鉆探及研究說(shuō)明，天然氣水合物在垂向上分布不連續(xù)，且產(chǎn)出層段在不同鉆孔中橫向上難以比照盧振權(quán)等，2021b；祝有海等，2021；王平康等，2021，即祁連山凍土區(qū)天然氣水合物在儲(chǔ)層中的分布規(guī)律目

4、前還不清楚，那么是不是該區(qū)天然氣水合物儲(chǔ)層內(nèi)在本質(zhì)上的非均質(zhì)性直接決定著天然氣水合物的不均勻分布呢？另一方面，鉆探及研究說(shuō)明，祁連山凍土區(qū)天然氣水合物肉眼可見于不同巖層裂隙中，并得到室內(nèi)激光拉曼光譜儀檢測(cè)結(jié)果的證實(shí)劉昌嶺等，2021，而不同砂巖孔隙中僅見到一些與天然氣水合物密切相關(guān)的異常，且很難在室內(nèi)激光拉曼光譜儀中檢測(cè)到，那么除了裂隙外，天然氣水合物是不是還大量產(chǎn)出在不同巖層孔隙中呢，即孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙連通性的不同是不是直接影響到天然氣水合物在砂巖孔隙中的分布呢？這兩個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為制約該區(qū)天然氣水合物勘探和試開采開發(fā)方案制定的瓶頸之一，而這兩個(gè)問(wèn)題的核心即與天然氣水合物儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。個(gè)人收

5、集整理 勿做商業(yè)用途應(yīng)當(dāng)指出，儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)Reservoir Architecture包含兩個(gè)方面的涵義，第一，在宏觀上，儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為儲(chǔ)層在垂向上的疊加樣式和橫向上的延伸范圍；第二，在微觀上，儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)主要表達(dá)在儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型和孔喉結(jié)構(gòu)上。而天然氣水合物儲(chǔ)層是借鑒了常規(guī)油氣中儲(chǔ)層的概念，但與常規(guī)油氣中的儲(chǔ)層又有所區(qū)別，天然氣水合物儲(chǔ)層主要指處于天然氣水合物穩(wěn)定帶內(nèi)可以容納天然氣水合物的所有相關(guān)地層及其空間。祁連山凍土區(qū)天然氣水合物儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的研究不僅有助于探討該區(qū)天然氣水合物的空間賦存規(guī)律，而且有助于了解該區(qū)天然氣水合物的產(chǎn)出狀態(tài)及其控制因素，具有重要的科學(xué)意義；另一方面，該項(xiàng)研究可為進(jìn)一步預(yù)

6、測(cè)天然氣水合物可能的分布區(qū)域及產(chǎn)出層位提供參考，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诖?，本項(xiàng)研究在前人和工程組過(guò)去研究根底上，借鑒油氣儲(chǔ)層研究的技術(shù)和方法，在天然氣水合物穩(wěn)定帶范圍內(nèi)，開展祁連山凍土區(qū)天然氣水合物儲(chǔ)層根底地質(zhì)研究，分析天然氣水合物儲(chǔ)層宏觀上的空間分布特征，剖析天然氣水合物儲(chǔ)層微觀上的儲(chǔ)集空間類型和孔隙結(jié)構(gòu)，建立研究區(qū)天然氣水合物儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模式，為該區(qū)下一步天然氣水合物勘查和預(yù)測(cè)效勞。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1天然氣水合物分布與資源概況天然氣水合物是由天然氣主要是甲烷和水組成的外形像冰的白色固體物質(zhì)Makogon et al., 2007，由于它含有大量甲烷氣體可以直接燃燒，因而又俗稱為“可燃冰

7、龔建明，2007。天然氣水合物廣泛發(fā)育于海洋以及陸地永凍層之中Majorowicz and Hannigan et al., 2000; Collett, 2002; Makogon, 2021; Matsumoto, et al., 2021，是一種具有巨大潛力的新能源礦產(chǎn)劉玉山和吳必豪，2021?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的水合物大致沿麥索雅哈河-普拉德霍灣-馬更些三角洲-青藏高原和北冰洋-大西洋-太平洋-印度洋形成兩個(gè)水合物分布帶分布，在環(huán)西太平洋地區(qū)，俄羅斯-朝鮮-日本有較多發(fā)現(xiàn)，澳大利亞-新西蘭也有發(fā)現(xiàn)吳能友等，2021。據(jù)估計(jì)，全球天然氣水合物總含碳量為2.0×1016m3，這個(gè)數(shù)量相當(dāng)

8、于迄今為止已探明的化石能源煤、石油、天然氣總含碳量的兩倍Makogon, 2021。另外，天然氣水合物分解也會(huì)對(duì)海底滑坡以及全球氣候變化造成一定影響，因此，天然氣水合物成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。文檔來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)搜索多年凍土區(qū)是天然氣水合物的主要形成及分布環(huán)境之一，大陸天然氣水合物的資源量是相當(dāng)巨大的，估計(jì)約為(17.4)×1014m3甲烷劉玉山和吳必豪，2021，并且凍土區(qū)水合物由于其交通便利、易開采成為水合物開采試驗(yàn)的先行試驗(yàn)區(qū)陳多福等，2005；祝有海等，2021，俄羅斯西伯利亞麥索雅哈天然氣水合物礦藏已經(jīng)開始了工業(yè)性開采，加拿大馬更些三角洲地區(qū)和美國(guó)阿拉斯加地區(qū)也在進(jìn)行凍土區(qū)天然氣

9、水合物的開采試驗(yàn)吳青柏和程國(guó)棟，2021。目前大陸上已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物礦藏和礦點(diǎn)有20余處劉玉山和吳必豪，2021，主要分布于俄羅斯、美國(guó)和加拿大等國(guó)的環(huán)北極凍土區(qū)Yakushev, et al., 2005; 吳青柏和程國(guó)棟，2021；。而我國(guó)青藏高原多年凍土區(qū)也具有良好的天然氣水合物遠(yuǎn)景，早在2005年就有專家預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景儲(chǔ)量為(0.12240)×1012m3陳多福等，2005。2祁連山凍土區(qū)主要調(diào)查研究進(jìn)展在2000年前后，科學(xué)家開始關(guān)注廣袤的青藏高原多年凍土區(qū)的天然氣水合物工作，先后撰文并開展了初步的地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)方面的調(diào)查研究徐學(xué)祖等，1999；吳青柏等，2006；

10、盧振權(quán)等，2007。與此同時(shí)，在祁連山凍土區(qū)也嘗試著開展一定程度的地質(zhì)地球化學(xué)調(diào)查工作，結(jié)果顯示出一些異?，F(xiàn)象祝有海等，2006。2021和2021年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在祁連山南緣多年凍土區(qū)實(shí)施天然氣水合物科學(xué)鉆探試驗(yàn)，成功采集到天然氣水合物實(shí)物樣品祝有海等，2021；盧振權(quán)等，2021d。鉆探結(jié)果顯示，天然氣水合物及其異?，F(xiàn)象主要產(chǎn)出在凍土層下130400m之間，其層位屬于中侏羅統(tǒng)江倉(cāng)組祝有海等，2021，呈肉眼可見的白色冰狀薄層混有泥漿時(shí)為煙灰色出露在巖層的裂隙中，或呈肉眼難辨的微細(xì)浸染狀產(chǎn)在巖層的孔隙中盧振權(quán)等，2010a，祝有海等，2021，前者得到室內(nèi)激光拉曼光譜儀檢測(cè)結(jié)果的證實(shí)劉昌嶺

11、等，2021，后者通過(guò)巖心中不斷冒出的氣泡、水珠和紅外測(cè)溫中的分散狀低溫異常證實(shí)存在這類水合物祝有海等，2021。水合物儲(chǔ)集層巖性多以粉砂巖、油頁(yè)巖、泥巖和細(xì)砂巖為主，含少量中砂巖，鉆孔中天然氣水合物縱向分布不具有連續(xù)性，鉆孔間橫向分布規(guī)律不明顯王平康等，2021，含天然氣水合物巖心段在宏觀地球物理測(cè)井曲線上顯示明顯偏高的電阻率和聲波速度異常盧振權(quán)等，2021d。在鉆探資料分析的根底上，盧振權(quán)等2010c認(rèn)為祁連山凍土區(qū)天然氣水合物的氣體以熱解成因?yàn)橹?，夾少量微生物成因醋酸根發(fā)酵，同時(shí)在鉆探區(qū)約 40×104m2的范圍內(nèi)，計(jì)算得到天然氣水合物總的資源量約為94.2×104m

12、3天然氣盧振權(quán)等，2021d。文檔來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)搜索2021年7月-9月，由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所、勘查技術(shù)研究所和吉林大學(xué)等單位在DK8孔中開展了天然氣水合物的試開采工作，試驗(yàn)中孔口壓力0.13MPa，孔底壓力0.51MPa，出氣溫度8.7，流量10.71m3/h，持續(xù)試驗(yàn)時(shí)間50多個(gè)小時(shí)，試開采驗(yàn)證工作取得初步成功。到目前為止，還沒有在祁連山凍土區(qū)開展有關(guān)天然氣水合物儲(chǔ)層方面的專門研究，特別是還未見祁連山凍土區(qū)天然氣水合物儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)方面研究的報(bào)道。3天然氣水合物儲(chǔ)層研究狀況以往對(duì)天然氣水合物的研究主要集中在天然氣水合物的形成條件與分布預(yù)測(cè)吳時(shí)國(guó)等，2004；陳多福等，2005；吳青柏等，2

13、006；祝有海等，2006；曹代勇等，2021；趙省民等，2021、資源評(píng)價(jià)陳多福等，2004；盧振權(quán)等，2021b、地球化學(xué)與地球物理異常吳能友等，2007；盧振權(quán)，2007、氣體類型與成因黃霞等，2021；盧振權(quán)，2021c等方面，較少有研究涉及到天然氣水合物儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)方面。不過(guò)，從世界上已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物分布來(lái)看，科學(xué)家研究認(rèn)為，沉積速率較高、沉積厚度較大、砂泥比適中的三角洲、扇三角洲以及各種重力流沉積的前緣是天然氣水合物發(fā)育較為有利的相帶于興河和張志杰，2005；吳時(shí)國(guó)等，2004。例如美國(guó)阿拉斯加北部陸坡普拉德霍灣庫(kù)帕勒克河天然氣水合物，均賦存于布魯克層序中的薩加拉沃克托夫Sagan

14、avirktov組三角洲點(diǎn)沙壩和分流河口壩砂巖中；墨西哥灣北部陸坡Walker脊東北的Terrebonne盆地天然氣水合物儲(chǔ)層為斜坡水道、斜坡扇Boswell, et al., 2021; Frey, et al., 2021。在巖性上，天然氣水合物既可以保存在砂巖中Safronov, et al, 2021，也可以保存在泥頁(yè)巖中盧振權(quán)等，2021a，2021c；祝有海等，2021；Lu, et al., 2021a；Frey, et al., 2021；Collett, et al, 2021b。在砂巖中，天然氣水合物主要保存在孔隙中盧振權(quán)等，2021a，2021c；祝有海等，2021；Lu

15、, et al., 2021b，也會(huì)保存在裂縫中Riedel, et al, 2021；Kim, 2021，而在泥頁(yè)巖中，天然氣水合物主要保存在裂縫中盧振權(quán)等，2021a，2021c；祝有海等，2021；Lu, et al., 2021b；Frey, et al., 2021。例如阿拉斯加北坡大多數(shù)水合物儲(chǔ)層為三角洲平原到大陸架沉積，水合物賦存于古新世-始新世粗粉砂巖到細(xì)砂巖儲(chǔ)層的孔隙中Winters, et al., 2021，而印度Krishnae-Godavari Basin中天然氣水合物產(chǎn)出于裂縫性泥巖控制的沉積體系中Riedel, et al, 2021。文檔收集自網(wǎng)絡(luò)，僅用于個(gè)人學(xué)

16、習(xí)天然氣水合物在沉積物中的存在形式，在宏觀上表現(xiàn)為4種形態(tài)王秀娟等，2021; Collett, et al., 2021a; Torres, et al., 2021；Kneafsey, et al, 2021：1粗粒沉積物的孔隙空間；2呈球狀分散在細(xì)粒沉積物中；3出露海底或充填在裂隙中4低含量的固態(tài)水合物。在儲(chǔ)層微觀特征上，可以分為接觸膠結(jié)模式、顆粒包裹模式、骨架顆粒支撐模式、孔隙填充模式、摻雜模式和結(jié)核及裂隙充填模式等6種儲(chǔ)層的微結(jié)構(gòu)物理模型張衛(wèi)東等，2021。儲(chǔ)層沉積物的粒度是影響天然氣水合物的形成和分布的一個(gè)重要因素王家生等，2007，相對(duì)而言，天然氣水合物更傾向于儲(chǔ)集在孔滲性都較好

17、粗粒的沉積物中蘇新等，2005a；王家生等，2007；Lu , et al., 2021a; Worthington, 2021。例如加拿大Mackenzie三角洲凍土帶中的天然氣水合物主要充填于砂/礫孔隙中，淤泥和粘土不含天然氣水合物或含量很低Majorowicz and Hannigan et al., 2000；IODP 311航次東北太平洋Cascadia大陸邊緣發(fā)現(xiàn)沉積物粒度分別為3163m和63125m的2組較粗粒徑的沉積物數(shù)量變化增多的位置與水合物出現(xiàn)層位之間存在較好的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系王家生等，2007；IODP 204航次在太平洋水合物海嶺8個(gè)站位BSR深度以上氣體水合物穩(wěn)定帶的沉

18、積物粒度分析和比照研究說(shuō)明氣體水合物主要富集在沉積組分較粗,相當(dāng)于粉砂或者砂級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的粒度層蘇新等，2005b。這種現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)室也可以觀察的到Johnson, et al., 2021，這是因?yàn)樘烊粴馑衔锸怯捎诿?xì)管作用和滲透作用在沉積物顆粒間的空隙中形成的，孔隙的減小，增加天然氣水合物形成時(shí)的相平衡壓力Malinverno , 2021，大的孔隙度比擬有利于大量水合物的形成，因此較粗的沉積物巖性由于孔隙度大對(duì)水合物的形成有利。同時(shí)，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)裂隙更有利于氣體進(jìn)入沉積物形成天然氣水合物Fauria and Rempel, 2021。個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途雖然不少學(xué)者已經(jīng)意識(shí)

19、到儲(chǔ)層對(duì)于天然氣水合物的形成具有十分重要的作用，認(rèn)為砂巖的孔隙度、滲透率與連續(xù)性控制了天然氣水合物的分布，儲(chǔ)層的質(zhì)量特別是滲透率是影響未來(lái)經(jīng)濟(jì)地長(zhǎng)久地從天然氣水合物中開采天然氣的重要因素McDonnell, et al., 2000; Srinivasan, et al., 2021，但是由于目前受到研究區(qū)鉆孔以及地震資料較少的限制，對(duì)于天然氣水合物儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)方面的研究相對(duì)較少，例如Cook等2021利用測(cè)井曲線數(shù)據(jù)研究了墨西哥灣天然氣水合物砂巖儲(chǔ)層的各向異性，Boswell等2021通過(guò)研究認(rèn)為墨西哥灣北部深水天然氣水合物儲(chǔ)層沉積相為斜坡水道、斜坡扇，并且通過(guò)測(cè)錄井、地震資料研究了天然氣水合物

20、儲(chǔ)層的沉積環(huán)境和儲(chǔ)層空間分布等，為資源量評(píng)估和后續(xù)勘探奠定了根底。在國(guó)內(nèi)，從公開發(fā)表的資料看，未見專門論述天然氣水合物儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的文獻(xiàn)或著作。在天然氣水合物儲(chǔ)層的研究手段上，主要包含兩個(gè)方面，一是在宏觀上，常用的資料包括地震、測(cè)井，通過(guò)地震和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的分析，可以獲取儲(chǔ)層的巖性、空間展布特征、飽和度與各向異性Tréhu, et al., 2004; 王秀娟等，2021；Boswell, et al., 2021; Cook, et al., 2021; Srinivasan, et al., 2021；二是在微觀上，利用一些精密的科學(xué)儀器和技術(shù)對(duì)天然氣水合物儲(chǔ)層巖石和天然氣水合物的微觀結(jié)

21、構(gòu)進(jìn)行研究，例如利用CT和X射線掃描掃描檢測(cè)巖心結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性Kneafsey, et al, 2021，利用低溫掃描電鏡FE-SEM研究天然氣水合物的產(chǎn)狀以及分解時(shí)的外表特征Bohrmann, et al., 2007; Klapp, et al., 2021。1.3 主要參考文獻(xiàn)Bohrmann G., Kuhs W.F., Klapp S.A., et al., 2007. Appearance and preservation of natural gas hydrate from Hydrate Ridge sampled during ODP Leg 204 drilling. M

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