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甲烷水合物生成过程中海水常量离子浓度的变化规律 总被引：3，自引：2，他引：1
本文自行研制了一套甲烷水合物合成装置,模拟海洋环境甲烷水合物的生成过程,对该过程水合物生成位置、形态、反应时间、环境温压条件进行观测,同时连续测试体系海水中常量离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、C1-、SO42-的浓度及海水盐度,探讨水合物生成过程的温压变化及离子浓度变化之间的关系和离子浓度的变化规律.结果表明,海水中甲烷水合物生成具有很大的随机性,在相同的初始条件下可能有不同的水合物成核、聚集过程;甲烷水合物在生成过程中,耗气量不断增加,孔隙水的盐度和海水中常量阴阳离子的浓度也在不断增加,这种变化具有较高的线性相关性(相关系数为0.9848～0.9950),且不受甲烷水合物生成位置及状态的影响;在水合物生成过程的微环境下耗气量相同时,离子浓度存在细微的差异.这些特征为通过测定海底水合物周围孔隙水中常量离子的浓度初步推算水合物的甲烷耗气量提供了依据. 相似文献
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孔隙水中NH_4~+和HPO_4~(2-)浓度异常:一种潜在的天然气水合物地球化学勘查新指标 总被引：6，自引：3，他引：3
在海洋天然气水合物的勘查与研究中地球化学方法发挥了重大作用。利用海洋沉积物孔隙水中各种离子含量和同位素异常可以有效示踪天然气水合物的存在, 其中Cl-浓度异常、SO42-浓度梯度和氧同位素组成异常已成为指示天然气水合物存在的灵敏示踪剂。通过对比有和没有天然气水合物存在的海域浅表层沉积物中孔隙水的NH4+和HPO42-含量, 发现有天然气水合物区的孔隙水中NH4+和HPO42-浓度明显偏高, 且存在与SO42-类似的浓度梯度曲线, 认为孔隙水中NH4+和HPO42-浓度异常有可能成为一种新的地球化学示踪剂, 指示天然气水合物的存在; 探讨了引起孔隙水中NH +和HPO 2-浓度异常的可能机理及精确测定这些离子含量的方法。 相似文献
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《地学前缘》2017,(6)
在分析研究国内外海洋底水原位探测技术的前提下,详细阐述了自主研发的"海水溶解气甲烷原位探测技术成果"的研发思路、关键技术和与国外技术的区别;结合该技术在我国南海北部水合物赋存区获得海洋底水原位甲烷测试数据以及现有分层海水技术在南海北部表层海水和台西南盆地底层海水中甲烷测试数据,进行了水合物勘探中分层海水甲烷指标地球化学特征和不同海水测量方法技术在天然气水合物勘探中指示作用的研究和评价,旨在为天然气水合物中海水地球化学勘探方法的选择和发展方向提供参考依据。结果表明:(1)表层海水溶解气甲烷异常在区域水合物远景区中具有10~50nmol·L~(-1)的绝对甲烷浓度和面积较大(上千km~2)的区域地球化学特征;(2)底层海水甲烷异常背景值一般具有100nmol·L~(-1)以上的绝对甲烷浓度和面积较确定的局部地球化学异常特征;(3)海洋底水原位甲烷地球化学异常数据在水合物赋存区上的异常具有300~800nmol·L~(-1)的绝对甲烷浓度并具有高衬度异常特征。勘探技术成果显示:(1)常规技术和CTD技术获取的表层海水异常能够筛选水合物勘探远景区;(2)底水原位技术和台湾的岩心钻探技术(core top water)获取的底水地球化学异常与地下烃类聚集体渗漏相关,并有以生物成因气为主的同位素特征,因此该异常能够显示与水合物相关的甲烷渗漏地,为水合物赋存区段的识别提供依据。海水原位地球化学勘探技术在水合物海水地球化学勘探中具有广阔的应用前景。 相似文献
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硫酸根含量是天然气水合物孔隙水中重要的参数之一,硫酸根与水合物的赋存关系已成为天然气水合物地球化学异常研究的重要组成部分。为了更深入地了解硫酸根浓度异常产生的原因和机制,建立一种实时、快速的测定方法就显得尤为重要。本文利用自行设计的天然气水合物反应装置,建立了海水中硫酸根在高压低温环境下的拉曼光谱定量测定方法。硫酸根的浓度(ρ)在2.0~70.0 g/L范围内,与其拉曼光谱参数(R)有良好的线性关系,线性回归方程为R=0.0013ρ-0.000066,相关系数r=0.9998。方法检出限为0.2 g/L(约238μg/mL),精密度(RSD,n=12)为2.5%~3.4%,回收率为102.1%~123.8%。结果表明,采用拉曼光谱法可在线检测天然气水合物-水体系中硫酸根的浓度变化;相对于离子色谱法,具有不破坏原样品和方便快捷等优点。通过对硫酸根浓度变化的初步分析,发现其浓度呈阶梯状升高,认为天然气水合物的形成是一个气体溶解-成核-生长反复进行的过程,直至整个反应体系达到平衡。 相似文献
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天然气水合物是近年来国际上发现的一种新型能源,大量赋存在海底沉积物中。西沙海槽位于南海北部陆坡区,周边有多个大型深水油气田区。对该区地形地貌、地质构造和沉积条件分析以及地球物理BSR分布表明,西沙海槽是我国海洋天然气水合物资源勘查的一个有利远景区。文章主要研究了位于西沙海槽最大BSR区内的XS-01站位沉积物孔隙水的地球化学特征,发现该站位孔隙水阴阳离子浓度和微量元素组成特征变化显示出可能与天然气水合物有关的明显地球化学异常,与国际上己发现有天然气水合物地区的异常相类似。因此,认为该站位是西沙海槽区最有利的天然气水合物赋存区,值得进一步的勘查工作。 相似文献
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天然气水合物是一种新型的洁净能源。甲烷天然气水合物是储量最丰富的一种类型,常出现在深海中或极地大陆上,其生成的过程中会发生同位素的分馏效应。通过实验室模拟水合物生成的过程,利用天然海水与甲烷或二氧化碳气体反应,以及更接近实际生成环境的甲烷-海水-沉积物动态聚散实验,对甲烷水合物和二氧化碳水合物生成前后δ13C值进行测定,研究水合物生成过程中δ13C的变化情况。实验证明,水合物反应中碳同位素分馏是存在的,其变化程度明显小于氧同位素和氢同位素。甲烷水合物碳同位素的分馏系数αC的值为1000 3~1000 9。二氧化碳水合物生成反应后气相的碳、氧同位素变轻,重同位素趋向于进入水合物中,二氧化碳水合物碳同位素的分馏系数αC的值为1000 7~1001 2。海水中溶解的CO2气体在甲烷水合物形成过程中会被水合物捕获,从而使得δ13CDIC值变小,重的碳同位素趋于进入水合物中,而较轻的碳同位素留在海水中。但由于海水中含有的溶解CO2气体有限,经过多轮水合物动态聚散后δ13CDIC值的变化幅度会越来越小。 相似文献
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海洋天然气水合物氢氧同位素分馏初探 总被引：1，自引：0，他引：1
天然气水合物的形成会造成氢、氧同位素的分馏.在实验室合成研究中,利用天然海水 [(含 0.03%十二烷基硫酸钠 (SDS)]与甲烷气体反应,通过对水合物生成前后溶液中的 Cl-的质量浓度和氢、氧同位素组成的测定,研究了天然气水合物生成过程中氢、氧同位素的分馏情况.实验证明氢、氧的重同位素易于富集在水合物中,其在天然海水-甲烷体系中的分馏系数分别为 1.018～ 1.036和 1.003 4～ 1.006 3,这一分馏系数稍大于前人在纯水和 NaCl溶液中所测得的分馏系数. 相似文献
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南海北部地区海洋沉积物中孔隙水的氢、氧同位素组成特征 总被引：8，自引：0，他引：8
海洋沉积物中孔隙水的H、O同位素地球化学研究可以有效示踪天然气水合物的存在，中国南海地区由于地处三大板块交会处，地质构造特殊，沉积地层厚，沉积速率高，有机质丰富，并有指示天然气水合物存在的地球物理证据BSR存在，符合天然气水合物的赋存条件。本文对南海北部地区部分海域浅层沉积物中孔隙水样品进行了H、O同位素分析，试图探讨与天然气水合物赋存有关的地球化学异常。通过研究认为，①南海处于三大板块的交界处，具有特殊的地球物理场和构造沉积特征以及较适合天然气水合物赋存的温压条件，特别是南海北部地区有利于天然气水合物的生成；②南海北部地区部分海域的浅表层沉积物的H、O同位素测试中可以看出，总体上与海水的正常值一致，可能来自海水，但是在其中A14站位8个样品表现出了与天然气水合物有关的重同位素随深度增加的趋势。也许指示该区有天然气水合物存在的可能性。 相似文献
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海洋天然气水合物的模拟实验研究现状 总被引：5，自引：0，他引：5
综述了国内外海洋天然气水合物的模拟实验研究成果及进展，介绍了海洋天然气水合物生成过程中除温度和压力外的各种影响因素及其实验技术，重点讨论了海洋天然气水合物模拟实验研究的实验装置和各种探测技术。引用文献27篇。 相似文献
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Lin Lin Jun Cao Jin Qian Jiu-jing Shang Wei Zhang Jin-gan Lu Jin-qiang Liang 《China Geology》2022,5(2):267-275
Evaluating velocity-porosity relationships of hydrate-bearing marine sediments is essential for characterizing natural gas hydrates below seafloor as either a potential energy resource or geohazards risks. Four sites had cored using pressure and non-pressure methods during the gas hydrates drilling project (GMGS4) expedition at Shenhu Area, north slope of the South China Sea. Sediments were cored above, below, and through the gas-hydrate-bearing zone guided with logging-while-drilling analysis results. Gamma density and P-wave velocity were measured in each pressure core before subsampling. Methane hydrates volumes in total 62 samples were calculated from the moles of excess methane collected during depressurization experiments. The concentration of methane hydrates ranged from 0.3% to 32.3%. The concentrations of pore fluid (25.44% to 68.82%) and sediments (23.63% to 54.28%) were calculated from the gamma density. The regression models of P-wave velocity were derived and compared with a global empirical equation derived from shallow, unconsolidated sediments data. The results were close to the global trend when the fluid concentration is larger than the critical porosity. It is concluded that the dominant factor of P-wave velocity in hydrate-bearing marine sediments is the presence of the hydrate. Methane hydrates can reduce the fluid concentration by discharging the pore fluid and occupying the original pore space of sediments after its formation.©2022 China Geology Editorial Office. 相似文献
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晚期泥底辟控制作用导致神狐海域SH5钻位未获水合物的分析 总被引：1，自引：0，他引：1
海底泥底辟构造与天然气水合物成藏关系密切,泥底辟既能为水合物提供充分的气源物质,同时又能促使地层温度场改变进而影响水合物成藏稳定性。南海北部神狐海域SH5站位虽然BSR明显,但钻探证实不存在天然气水合物。该钻位温度剖面异常高,温度场上移,同时在其下伏地层中发现泥底辟构造和裂隙通道。根据上述事实并结合泥底辟发育各个阶段中的特点,认为泥底辟构造对天然气水合物成藏具有控制作用。泥底辟发育早期和中期阶段,低热导率和低热量有机气体有利于天然气水合物生成;而在晚期阶段,高热量液体上侵稳定带底界,导致水合物分解迁移。SH5站位很可能由于受到处于晚期阶段的泥底辟上侵而未能获取天然气水合物。 相似文献
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The authors report here halogen concentrations in pore waters and sediments collected from the Mallik 5L-38 gas hydrate production research well, a permafrost location in the Mackenzie Delta, Northwest Territories, Canada. Iodine and Br are commonly enriched in waters associated with CH4, reflecting the close association between these halogens and source organic materials. Pore waters collected from the Mallik well show I enrichment, by one order of magnitude above that of seawater, particularly in sandy layers below the gas hydrate stability zone (GHSZ). Although Cl and Br concentrations increase with depth similar to the I profile, they remain below seawater values. The increase in I concentrations observed below the GHSZ suggests that I-rich fluids responsible for the accumulation of CH4 in gas hydrates are preferentially transported through the sandy permeable layers below the GHSZ. The Br and I concentrations and I/Br ratios in Mallik are considerably lower than those in marine gas hydrate locations, demonstrating a terrestrial nature for the organic materials responsible for the CH4 at the Mallik site. Halogen systematics in Mallik suggest that they are the result of mixing between seawater, freshwater and an I-rich source fluid. The comparison between I/Br ratios in pore waters and sediments speaks against the origin of the source fluids within the host formations of gas hydrates, a finding compatible with the results from a limited set of 129I/I ratios determined in pore waters, which gives a minimum age of 29 Ma for the source material, i.e. at the lower end of the age range of the host formations. The likely scenario for the gas hydrate formation in Mallik is the derivation of CH4 together with I from the terrestrial source materials in formations other than the host layers through sandy permeable layers into the present gas hydrate zones. 相似文献
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海域孔隙型天然气水合物储层中,水合物主要以颗粒胶结、包裹胶结、骨架支撑、孔隙悬浮4种赋存模式充填沉积物孔隙,水合物饱和度与赋存模式的不同导致了储层弹性和电性的差异,利用声波和电阻率测井资料联合处理可以进行水合物赋存模式的定量表征。首先利用Simandoux公式计算水合物饱和度,然后通过有效介质模型构建的岩石物理模板识别水合物赋存模式,最后计算储层中不同赋存模式水合物的相对占比。以全球范围内三个典型区域(中国南海神狐海域、北美Blake海台、新西兰Hikurangi边缘)为例,利用水合物储层的实际钻探资料,对水合物赋存模式进行定量分析：(1)中国南海神狐海域SH2站位储层中,水合物主要以骨架支撑模式产出,约占水合物总量的64%;(2)Blake海台994C站位储层中,水合物主要为颗粒胶结和包裹胶结模式,分别占总量的27%和51%;(3)Hikurangi边缘U1518B站位的水合物储层中,水合物主要为包裹胶结和骨架支撑模式,分别占总量的32%和47%。前人针对水合物形成和赋存模式的实验研究显示,水合物更易以颗粒胶结、包裹胶结和骨架支撑模式赋存,从侧面验证了上述分析结果的可靠性。本研究使用... 相似文献
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自然地质条件下不同气源的天然气体由于其组成不同,对天然气水合物的成藏条件产生不同影响。以2个常规天然气样品为例,在中国石油大学自行研制的水合物成藏一维模拟实验装置上进行了水合物成藏模拟实验,并对实验前后的原始气样、水合物形成后的游离气、分解气进行了气体组分分析。实验结果表明：水合物分解气中CH4、N2含量降低,而C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10、CO2含量增大,游离气中各组分的变化趋势刚好相反,这意味着同等的温度压力条件下,C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10、CO2等与CH4、N2相比更易于形成水合物;通过计算分解气体各组分相对于原始气体的相对变化量发现,在实验温度压力条件下（高压釜温度范围为4~10 ℃,气体进口压力为5 MPa）,烃类气体与水结合形成水合物的能力由甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷依次增加;由于不同烃类气体与水合物结合的条件不同,导致水合物形成过程中气体组分发生分异,水合物中甲烷含量减少、湿气含量增大,而游离气中气体变化相反,在自然地质条件下形成由水合物稳定带上部溶解气带、水合物稳定带及下部游离气带（或常规气藏）甲烷含量呈中-低-高特点,湿气和二氧化碳含量呈低-高-中的三层结构分布模式,因此,同一气源气体在不同带内表现出不同的气体组分特征。 相似文献
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Presented here are halogen concentrations (Cl, Br and I) in pore waters and sediments from three deep cores in gas hydrate fields of the Nankai Trough area. The three cores were drilled between 1999 and 2004 in different geologic regions of the northeastern Nankai Trough hydrate zone. Iodine concentrations in all three cores increase rapidly with depth from seawater concentrations (0.00043 mmol/L) to values of up to 0.45 mmol/L. The chemical form of I was identified as I−, in accordance with the anaerobic conditions in marine sediments below the SO4 reduction depth. The increase in I is accompanied by a parallel, although lesser increase in Br concentrations, while Cl concentrations are close to seawater values throughout most of the profiles. Large concentration fluctuations of the three halogens in pore waters were found close to the lower boundary of the hydrate stability zone, related to processes of formation and dissociation of hydrates in this zone. Generally low concentrations of I and Br in sediments and the lack of correlation between sediment and pore water profiles speak against derivation of I and Br from local sediments and suggest transport of halogen rich fluids into the gas hydrate fields. Differences in the concentration profiles between the three cores indicate that modes of transportation shifted from an essentially vertical pattern in a sedimentary basin location to more horizontal patterns in accretionary ridge settings. Because of the close association between organic material and I and the similarity of transport behavior for I− and CH4, the results suggest that the CH4 in the gas hydrates also was transported by aqueous fluids from older sediments into the present layers. 相似文献