海洋天然气水合物是一种新型非常规资源,天然气水合物储层具有埋藏浅、弱固结、非均质强的特点,其商业化开发仍是国际难题。目前,国际上开展了大量天然气水合物钻探航次,2017年,借助IODP372航次,人们在快速沉积和生物成因气发育的新西兰西库朗伊俯冲带前缘,利用随钻测井发现了 BSR 下部存在100多米天然气水合物与游离气共存,揭示了构造与沉积影响的天然气水合物与游离气成藏系统。自2007年以来,我国在南海北部也实施了9个天然气水合物钻探航次,先后在神狐海域、珠江口盆 地东部、琼东南海域进行钻探,多次成功钻获天然气水合物实物样品,发现渗漏型、扩散型及复合型等不同类型的大规模天然气水合物富集区。自2018年以来,重点部署了琼东南盆地砂质天然气水合物藏勘探与钻探,发现了高饱和度砂质水合物藏,并且发现了由于晚期隆升作用,在同一水平砂层存在天然气水合物与游离气横向变化,在多口钻井 发现了不同富集程度的天然气水合物与游离气层及共存,取得了天然气水合物勘查重大 突破,有效支撑了2017年和2020年的天然气水合物试采。
二十多年来,在国家天然气水合物专项调查、973计划、863计划、国家研发计划、国家自然科学基金以及地方科技部门的共同支持下,我国在天然气水合物钻探及勘查开发研究领域取得了诸多具有国际影响力的创新认识,揭示了粉砂储层高饱和度天然气水合物富集成藏地质条件及其形成天然气水合物的气源特征和定量评价方法。以神狐海域为例,发现了天然气水合物与游离气共存,研究了构造与沉积差异及其耦合的控藏机理及 动态调整,完善了流体渗漏与疏导体系及天然气水合物储层精细评价和开发技术等。本 专辑特择取我国在天然气水合物勘察开发领域取得部分新认识与新进展,以飨读者。
本专辑共15篇文章,分4个栏目,分别为 “南海北部天然气水合物钻探发现与富集 成藏”、“南海北部天然气水合物储层沉积特征与运聚体系”、“南海北部天然气水合物储层精细评价及实验模拟技术”和“南海北部天然气水合物设备研制与工程开发”。
“南海北部天然气水合物钻探发现与富集成藏”栏目共有5篇文章。以国际典型站位的多种测井资料与南海北部琼东南和神狐海域的地震资料为依据,详细阐述了扩散和渗漏型水合物的地震反射和测井响应特征,研究了砂质水合物藏的测井响应特征以及储 存特性,同时,将天然气水合物与游离气共存层分为四种类型,并对比了不同类型储层 的特性变化。此外,采用气体地球化学、沉积物有机地球化学、地质微生物组学、地震 地质综合解释等多学科融合的方法,探讨了其烃类气体的来源和成因机制,首次通过对 水合物钻孔的释光年代学研究,揭示天然气水合物储层的沉积时间。
“南海北部天然气水合物储层沉积特征与运聚体系”栏目共有5篇文章。以南海北部海底观测、岩心、测井、地震及测试分析资料为基础,讲述了南海北部渗漏型天然气水合物成藏系统的发育特征及其形成演化规律,同时,梳理了不同赋存形态与富集程度 的天然气水合物地球物理异常响应及主控因素差异,综述了水合物在不同孔径多孔介质 中的相平衡变化,全面分析了孔径、粒度以及表面润湿性对天然气水合物相平衡的具体 影响,系统总结了渗漏型水合物成藏系统发育的地貌、地质、地球物理与地球化学方面 的识别标志。此外,对全球海域大量天然气水合物发育区进行了再解释,分析了流体运 移通道、海底甲烷渗漏与天然气水合物系统三者间的关系。这不仅对于指导高富集天然 气水合物藏勘探具有重要意义,还对认识动态天然气水合物系统的成藏和分解过程、评 价相关的环境和气候影响也具有一定的指导作用。
“南海北部天然气水合物储层精细评价及实验模拟技术”栏目共有4篇文章。通过 开展实验和数值模拟等方法,评估了以双水平井形式对开采井外储层进行压裂时开采冻土区水合物沉积物的生产潜能,探究了南海神狐海域泥质粉砂天然气水合物藏启动压力 梯度对产能及开采过程中储层压力、温度、各相饱和度分布演化规律的影响并探索了开 采井管水合物二次生成效应及其对含水合物沉积物孔隙压力、温度、产气、变形等参数 的影响;还分析了不同分解压力下L-Met浓度对CO2水合物稳定性的影响。这不仅为开采工作提供了一定的支持,同时也增加了对天然气水合物储层的深入认识。
“南海北部天然气水合物设备研制与工程开发”栏目共有1篇文章,主要阐述了天 然气水合物工程地质学的提出过程,并结合国内外研究进展,论述了海洋天然气水合物工程地质学的基本学科构架、核心研究任务和主要研究手段,为海洋天然气水合物系统 的地质、工程安全承载力的评估以及为海洋天然气水合物勘探开发提供决策支撑。在实 现海洋天然气水合物地质、环境、工程一体化可持续发展方面具有一定理论意义。
本专辑所反映的研究进展是国家级或省部级项目支持下相关研究人员辛勤努力的成 果,也感谢所有审稿专家提出的中肯建议和修改意见,感谢编辑部同志在本专辑出版中 付出的辛勤劳动。希望本专辑能够为南海北部天然气水合物勘查开发及其下一步天然气 水合物商业化开发提供基础理论支撑。
