1) 天然气水合物及其勘探意义
天然气水合物( gas hydrates)是由水分子和气体分子组成的、具有笼状结构的似冰状结晶化合物,因其中的气体多以甲烷为主(>90%),故也被称为甲烷水合物( methane hy-drates)。
宏观上,天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体。它要么呈分散状胶结沉积物颗粒,要么以结核状,弹丸状( (pellets)和薄层状的集合体形式赋存于沉积物中,还可能以细脉状充填于沉积物的裂隙之中。这是一种在低温(0~10℃左右)高压(>10MPa)并有充足烃类气体连续补给和水的参与下形成的固态化合物,俗称可燃冰。
20世纪70年代前后,在西西伯利亚油气田和阿拉斯加及北美洲高寒地区相继发现了天然气水合物。在60年代中后期,前苏联开始开采世界上第一个也是目前唯一的天然气水合物气田—梅索亚哈气田
2) 天然气水合物的分布及资源潜力
天然气水合物通常分布于两类地区:一是海底,二是永久性冻土带。
据不完全统计,迄今为止已在全球发现了77处天然气水合物产地。海底水合物多产于大陆架、大陆坡、水下高地、边缘海等大陆边缘地区,尤其是与泥火山、盐(泥)底辟、大型断裂有关的沉积盆地中。海底天然气水合物占据全球天然气水合物总量的90%以上,分布水深介于300~3000m。就赋存位置而言,海底天然气水合物常分布于剖面上近似平行海底的带状海底沉积物内,形成所谓的天然气水合物稳定带(GHSZ)。此稳定带常以微小角度与沉积层斜交产出。此带之下还常圈闭着大量的游离甲烷气体(如美国东海岸的布莱克海底高原),从而导致在地震反射剖面上产生特征的识别标志—BSRs( Bottom simulating reflectors)。从全球范围看,这些海底天然气水合物产地可划分为3个成矿带,即西太平洋成矿带、东太平洋成矿带和大西洋成矿带
永久型冻土带的天然气水合物主要分布在极地和某些高原中的冻土层中,占世界天然气水合物总量的10%左右。
天然气水合物是一种潜力巨大的超级能源。这主要表现在:
(1)分布范围广。初步估算,该种化合物在世界各大洋中均有分布,其总和约占大洋面积的十分之一,相当于4
103km2;
(2)储量规模巨大。据估计,全球深度小于2000m的岩石圈浅部所含的天然气水合物量相当于2.1×10°~4.0×10m的甲烷,是全球已知所有常规矿物燃料(煤、石油和天然气)总和的两倍。
(3)能量密度高。据理论计算,1m2饱和天然气水合物在标准条件下可释放出164m的甲烷气体,是其他非常规气源岩(例如煤层,黑色页岩)能量密度的10倍,为常规天然气能量密度的2-5倍。天然气水合物是迄今所知的最具价值的海底矿产资源,其巨大的资源量和诱人的开发利用前景使它极有可能在21世纪成为煤、石油和天然气的替代能源。
3) 天然气水合物的性质与形成机理
低温、高压是天然气水合物存在的必要条件,一般认为天然气水合物在水下300~50m海底深处的压力一温度条件下是稳定的。而在常温常压下,天然气水合物会发生分解,析出水、释放碳氢气体,1m2天然气水合物在常温下可释放出164m的天然气和0.8m3的水。天然气水合物在海底表层沉积物中呈比相邻物质更高的体积密度,故声速较高,这为应用地震和测井方法探测天然气水合物提供了条件。
天然气水合物矿床的形成取决于其形成条件和物质来源。研究认为,它的形成必须具备如下条件:充足的甲烷和水的供应;特定的低温、高压条件和足够的生长空间;气体处于脉动紊流等激烈扰动中,并有结晶中心存在。
烃类来源有两类:一是生物成因的甲烷等气体,由近地表层沉积物中的微生物在低温下分解形成;二是热解成因,由较高温度和较大深度热分解形成,并向上运移聚集。
4) 勘探方法与勘探远景
目前,探天然气水合物主要有地球物理法、地球化学法和自生沉积矿物学法,地球物要方法,主要根据地震剖面上的拟海底反射层(BSR)来识别水合物的存在。BSR一般呈高振幅、负极性、平行于海底和与沉积构造相交的特性,极易识别。其他地球物理法还有:高分辨率井壁磁学手段、重力学手段、测井手段等
我国拥有300×104km的管辖海域,东海、南海海域和部分专属经济区具备天然气水合物的赋存条件。我国的南沙海槽、西沙海槽和台湾东南海域都发现了与海底水合物有关的似海底反射层(BSR)。广州海洋地质调查局测算的南海天然气水合物资源量为700×10°t油当量,相当于我国目前陆上石油、天然气资源总量的二分之一。
中国科学院兰州冰川冻土研究所和中国地质调查局成都地质矿产研究所等单位还对青藏高原天然气水合物的赋存前景进行了分析研究,认为青藏高原具有天然气水合物形成的条件,有可能形成具有一定规模的水合物矿藏,特别是在藏北盆地区前景更好。
节选自油气田勘探等书籍
转载来源：地质论坛网
