海底天然气水合物资源勘探流程和评价方法

【摘要】： 天然气水合物是一种富含甲烷气体的类冰状非常规潜在的清洁能源。1体积的天然气水合物可以释放出164体积的甲烷气体,它广泛分布于大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架、海洋和一些内陆湖的深水环境以及永久冻土层中。正由于天然气水合物的储藏量之大,分布之广,燃烧释放的热量之高,而且在完全燃烧后形成水和二氧化碳,没有较大的环境污染,而受到了各国科学家和政府的重视。天然气水合物已被誉为21世纪煤、石油天然气的替代能源。因而对天然气水合物的勘探开发和资源评价已经成为当今地质科学领域中的一个热门话题之一。 对海底天然气水合物资源的勘探可以追溯到20世纪70年代末,DSDP第66和67航次在墨西哥湾实施深海钻探,从海底获得91.24米的天然气水合物岩芯,首次验证了海底天然气水合物矿藏的存在。到目前为止,世界上已有超过220处海域直接或间接发现了天然气水合物的存在。但是对海底天然气水合物资源的勘探和资源评价方法仍不完善,也缺乏系统性。 虽然国外在海底天然气水合物矿床勘探方面要比中国早,且研究更加深入,但是海底天然气水合物资源的勘查流程在国外尚未有系统的阐述,在国内也没有成文的标准。为了解决在海底天然气水合物勘查方面缺乏有体系的勘查规范做指导,本文通过总结固体矿产资源、煤、油气资源、海底多金属结核以及铀矿勘查经验,寻找它们与海底天然气水合物资源勘探的相似之处,同时借鉴国外在海底天然气水合物矿床勘探方面的实例,提出海底天然气水合物资源勘探阶段划分和资源评价方法。论文的完成对我国的海底天然气水合物的勘查具有积极的指导意义,同时也将为我国在海底天然气水合物的勘查和资源评价的行业标准的建立提供依据和参考。 通过系统研究,本文将海底天然气水合物资源勘探流程划分为四个相互独立又相互衔接的阶段:远景调查阶段、普查阶段、详查阶段和勘探阶段。 远景调查阶段:是天然气水合物勘探的初级阶段,以前期初略的大范围的温压调查和资料收集为主,其主要任务是初步确定调查区天然气水合物的稳定带分布和气源岩条件,并为普查阶段圈定远景区块。该阶段评价工作的主要内容是对天然气的赋存状态、水合物的赋存参数和远景区的评价,其主要目的是要了解该海域天然气水合物形成的可能性有多大; 普查阶段:以布置海上地震为主,其主要任务是研究水合物矿体的几何形态、预测和分析侧向连续性及隔层的分布等。该阶段评价工作的主要内容是以天然气水合物的成因、天然气水合物的勘查技术方法及天然气水合物形成的有利区带的评价,其主要目的是了解该地区天然气水合物的成因以及发现天然气水合物存在的证据; 详查阶段:要求应用高分辨率的三维地震、海底钻探和保压取芯等研究,为天然气水合物的勘探阶段确定成矿的有利层位,其主要任务是确定水合物富矿体的产出状态、厚度变化、形态及规模大小以及矿体与围岩的关系,以及有利区带中主要富集层段和次要含矿地段。该阶段资源评价的主要内容是物化探资料和天然气水合物矿区的评价,其主要目的是在正确合理的提取物化探资料的前提下了解该海域天然气水合物的成矿规律,并提供一个置信度较高的资源量数据; 勘探阶段:是海底天然气水合物勘探的最高阶段,要求通过井震结合做矿体范围内的精细研究,其主要任务是确定水合物矿体的产出状态、有效厚度、形态及规模大小,为以后的生产开发提供依据。该阶段的评价工作的主要内容是对开采技术条件和水合物矿体的评价,其主要目的是掌握海底天然气水合物空间分布,并提交水合物的探明储量和控制储量,同时为今后的生产开发提供相应的资料和信息。 水合物的资源量计算方法主要有体积法和蒙特卡洛概率统计法。蒙特卡洛概率统计法主要适用于天然气水合物勘探早期阶段。本文在讨论海底天然气水合物资源量计算的过程中,基本沿用了体积法的思想,重点是讨论在不同勘探阶段,天然气水合物面积、有效厚度、沉积物的孔隙度和水合物饱和度等参数的确定。随勘探程度的增加,获取参数的精度也随之提高,计算后的结果可信度也不断增加。由最初的推测法到间接法再到最后的直接法。推测法主要是通过类比的手段来获取水合物资源量计算的参数,最终的计算结果可以提供一个水合物的推测资源量或潜在资源量;间接法主要是通过地球物理和地球化学的方法来获取天然气水合物存在的信息,并从这些信息中提取相关的有用信息反演含水合物沉积层的厚度、面积、孔隙度和饱和度参数,计算的结果能够提供一个预测的储量;直接法是指通过钻探取样(保压取芯)和原位测量,客观的反应了天然气水合物在海底的分布状态,计算后可以得到一个控制储量或者探明储量。 但是对海底天然气水合物资源勘探阶段划分和资源评价仍然存在很多问题,比如工程布置、工程间距及密度等,而且在资源评价方面也不够完善。这些问题都需要在今后的生产实践中验证,才能不断的完善。 【关键词】：天然气水合物 勘探阶段 评价方法
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P744.4
【目录】：

• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 海底天然气水合物研究概况13-15
• 1.1.1 天然气水合物简介13-14
• 1.1.2 天然气水合物研究历史及进展14-15
• 1.2 海底天然气水合物的成藏特点15-17
• 1.3 海底天然气水合物的勘探技术17-19
• 1.3.1 地球物理勘探17-18
• 1.3.2 地球化学勘探18
• 1.3.3 微地貌勘测和海底视像勘探18
• 1.3.4 海底热流调查18-19
• 1.3.5 海底地质取样与深海钻探19
• 1.4 海底天然气水合物评价方法概述19-21
• 1.5 选题来源、研究目的及意义21
• 1.6 本论文研究的主要内容及关键问题21-22
• 第二章 海底天然气水合物勘探阶段划分22-35
• 2.1 海底天然气水合物勘探阶段划分的依据22-26
• 2.1.1 传统矿床勘探阶段的划分22-24
• 2.1.2 国外天然气水合物勘探经验24-26
• 2.2 海底天然气水合物勘探阶段划分26-35
• 2.2.1 远景调查(预查)阶段26-29
• 2.2.2 普查阶段29
• 2.2.3 详查阶段29-33
• 2.2.4 勘探阶段33-35
• 第三章 基于各阶段划分的天然气水合物评价方法35-52
• 3.1 远景调查阶段35-42
• 3.1.1 以天然气赋存状态为内容的评价方法35-36
• 3.1.2 以天然气水合物赋存参数为研究对象的评价方法36-39
• 3.1.3 以远景区为研究对象的评价方法39-42
• 3.2 普查阶段42-47
• 3.2.1 以甲烷成因为研究对象的评价方法42-43
• 3.2.2 以天然气水合物勘查方法为研究对象的评价方法43-46
• 3.2.3 以天然气水合物成矿有利区带为研究对象的评价方法46-47
• 3.3 详查阶段47-50
• 3.3.1 以物化探资料为研究对象的评价方法47-48
• 3.3.2 以天然气水合物矿区为研究对象的评价方法48-50
• 3.4 勘探阶段50-52
• 3.4.1 以天然气水合物矿体为研究对象的评价方法50
• 3.4.2 以海底天然气水合物开采技术条件为研究对象的评价方法50-52
• 第四章 天然气水合物资源量评价方法52-62
• 4.1 类比法(推测法)52
• 4.2 间接法52-56
• 4.2.1 地球物理53-54
• 4.2.2 地球化学54-56
• 4.3 直接法56-62
• 4.3.1 钻探(保压取芯)57-59
• 4.3.2 原位测量59-62
• 第五章 结论62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-70

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