南海神狐地区天然气水合物饱和度估算 我国天然气水合物资源前景
王吉亮1,2，王秀娟1，吴时国1，杨胜雄3
王吉亮（1986－），男，硕士研究生，主要研究方向为天然气水合物和地震反演、解释，E-mail:wangjiliang1986@gmail.com。
注：本文曾发表于Marine and Petroleum Geo1ogy，本次出版有修改。
1.中国科学院海洋研究所，青岛 266071
2.中国科学院研究生院，北京 100049
3.广州海洋地质调查局，广州 510301
摘要：南海北部钻探结果表明神狐海域浅层细粒沉积物中存在天然气水合物。基于阿尔奇方程，利用电阻率测井资料计算的SH7站位在深度160～180 m之间存在的水合物饱和度占孔隙空间10％～35％。基于稀疏脉冲反演计算了过该井地震剖面的声波阻抗，利用测井获得声波阻抗与饱和水孔隙度之间的关系，获得了地层饱和水孔隙度剖面；再利用阿尔奇公式，能够计算地震剖面上的水合物饱和度。结果表明，利用地震数据计算的神狐海域天然气水合物饱和度占孔隙空间的10％～23％，局部饱和度高达27％，比电阻率测井计算的饱和度偏低。
关键词：天然气水合物；神狐地区；饱和度；稀疏脉冲反演
Gas hydrate saturation in the Shenhu area,South China Sea
Wang Jiliangl,2,Wang Xiujuan1,Wu Shiguo1,Yang Shengxiong3
1.Institute of Oceanology,Chinese Academy of Sciences,Qingdao 266071,China
2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
3.Guangzhou Marine Geological Survey,MLR,Guangzhou 510760,China
Abstract:During the China's first gas hydrate drilling expedition-1(GMGS-1),gas hydrate was discovered in a layer ranging from 10 to 25 m above the base of gas hydrate stability zone in the Shenhu area,South China Sea.The gas hydrate saturation calculated from electrical resistivity logs range from 10%to 35‰f the pore space at the depth of 160～180 mbsf using Archie's equation.The water-saturated porosity was also derived from the cross plot of acoustic impedance and density porosity in no gas hydrate-bearing sediments and was used to estimate gas hydrate saturation in combination of Archie equation.Acoustic impedance from seismic data was computed using constrained sparse spike inversion and was also used to estimate gas hydrate saturation.Gas hydrate saturation estimated from acoustic impedance of seismic data is 10％～23% of the pore space,some area even higher up to 27%,but lower than the value from the resistivity.
Key words:Gas hydrate; Shenhu Area; Saturation;CSSI
0 引言
天然气水合物是一种在低温高压条件下由水分子与气体分子组成的似冰状固态化合物，广泛分布在海底和陆上冻土带[1]。天然气水合物具有巨大的资源潜力，但同时水合物分解也会引发海底滑坡导致海底不稳定性、释放甲烷气体会引发全球气候变暖，基于这些原因天然气水合物研究引起专家学者的广泛重视。
2007年，国土资源部广州地质调查局（GMGS）在南海北部陆坡神狐海域选择8个站位进行钻探。每个站位都进行了电缆测井，而SH3、SHl、SH2、SH7和SH5站位进行了常规活塞取心和压力取心。孔隙水淡化度和压力取心岩心脱气测试结果表明SH2、SH3和SH7站位的岩心中存有天然气水合物，3个站位的天然气水合物均出现在粉砂或者泥质粉砂细粒沉积物中，水合物层位于天然气水合物稳定带之上。
利用电阻率和声波速度测井可以估算天然气水合物饱和度。利用电阻率估算水合物饱和度建立在阿尔奇公式[2]基础上，除了利用测井数据外，不同学者提出了各种理论和半经验模型用于估算天然气水合物饱和度，如Wood等[3]提出的模型、Wyllie时间平均方程[4]、有效介质模型[5]。Lu和Mc Mechan[6]利用稀疏脉冲反演由水合物脊地区的地震数据得到了声波阻抗；王秀娟等[7]将这种方法应用于南海。用地震数据估算天然气水合物饱和度取决于含水孔隙度、饱和水电阻率和孔隙水电阻率，这些值可以由阿尔奇公式计算得到。
本文利用测井资料估算天然气水合物饱和度，由地震数据得到的声波阻抗剖面来获得远离井的天然气水合物横向分布；并利用声波阻抗与饱和水孔隙度间的经验关系建立声波阻抗与天然气水合物饱和度之间的关系。
1 地质背景
神狐海域水合物钻探区位于南海北部陆坡珠江口盆地白云凹陷内，距离LW3-1气田21 km，处于珠江峡谷与古珠江三角洲前缘发育的17条近S—N向峡谷交汇处[8]。珠江口盆地是一个新生代的裂谷盆地；它的构造演化可以分为两个阶段：始新世到渐新世的裂陷期和上第三纪到第四纪的裂后热沉降期[9]。始新世裂陷期，湖相泥岩是盆地内主要的烃源岩。晚渐新世沉积物包括河流相、沼泽和浅湖泊相沉积，其中夹有黑色页岩和薄煤线[10]。在深水区油气勘探结果表明，中新世层序在地震剖面上出现亮点和气烟囱。气体可以通过断层和气烟囱由晚渐新世地层向上运移，为该区水合物富集提供丰富气源。神狐海域钻探结果表明，水合物储集层由粉砂岩和泥质粉砂岩组成，其中含有钙质微生物化石。在近海底的浅层沉积物中含有大量硅质微生物化石，包括硅藻和放射虫[11]。
2 数据和方法
SH7站位水深为1 105m，其测井资料包括自然伽马、伽马密度、电阻率、流体温度和声波速度等。文中所用的三维地震数据体覆盖范围为9.3 km×7 km，测线穿过SH7站位，时间采样率1 ms，主测线和联络测线的空间采样间隔分别为12.5 m和25 m。
含水合物地层与饱和水地层相比具有高电阻率异常，该异常与水合物饱和度呈正比，应用阿尔奇公式基于电阻率测井资料可以估算水合物饱和度[12]。天然气水合物饱和度估算也可以通过地震数据反演得到。本文利用稀疏脉冲反演（CSSI）得到声波阻抗剖面。利用测井获得声波阻抗与饱和水孔隙度之间的关系，获得地层饱和水孔隙度剖面。利用阿尔奇公式计算了地震剖面上的水合物饱和度。
3 天然气水合物饱和度估算
3.1 基于电阻率资料估算天然气水合物饱和度
利用电阻率资料估算天然气水合物饱和度，阿尔奇常数a和m必须已知。与饱和水地层相比，水合物储层具有较高的电阻率（Rt）。天然气水合物饱和度可以由地层孔隙度和测量电阻率计算得到。饱和水孔隙度由阿尔奇公式[1]表示为
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其中：Rw是共生水电阻率；孔隙度φ由密度测井资料计算得到[13]。地层因子FF定义为R0/Rw，带入公式（1）得到：
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阿尔奇常数a和m可以由地层因子和饱和水沉积物孔隙度的交会图（图1）获得。饱和水沉积物利用阿尔奇公式指数拟合的结果是FF=2.974-1.023，其中R2=0.61。共生水电阻率与海水盐度、地温梯度有关，利用Arp's方程[14]计算：
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神狐地区SH7站位的地温梯度为43.65℃/km，盐度为32×10-6。
在天然气水合物沉积层中，含水饱和度表示为
图1 SH7站位密度孔隙度与地层因子交会图
圆圈表示水合物层，圆点表示饱和水层，黑线为饱和水层的拟合曲线，其中R2=0.61
其中n是饱和度指数，是一个经验参数。由公式（1）和（4）得到天然气水合物饱和度：
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图2中显示了SH7站位的天然气水合物饱和度曲线，计算过程所用的参数a=2.974,m=1.023,n=2。
图2 SH7站位由电阻率测井资料计算得到的天然气水合物饱和度曲线
3.2 基于声波阻抗估算天然气水合物饱和度
测井数据可以提供井位点处高分辨率信息。为了得到水合物在空间的分布和饱和度，可以利用地震数据外延井中的信息。天然气水合物浓度也可以利用阿尔奇公式由声波阻抗（由声波速度和密度得到）估算得到。
3.2.1 饱和水孔隙度
饱和水孔隙度φf定义为φf=Swφ[13]，与水饱和沉积层中的总孔隙度相同，但比水合物沉积层中的总孔隙度要小。假设区域背景电阻率剖面在各点是相同的，利用下面的公式来估算天然气水合物浓度。
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式中参数R0,a,m和n由SH7站位确定，仅饱和水孔隙度参数未知。
假设饱和水沉积层是均一、正常压实的，声波阻抗（I）与饱和水孔隙度（φ）之间应该是一条平滑的曲线，随着深度增加φ减小，I值增加。沉积物中含天然气水合物层声波阻抗增大，饱和水孔隙度降低。在天然气水合物储层内，由水饱和沉积层内背景趋势可以得到饱和水孔隙度与声波阻抗之间的关系。利用SH7站位的测井数据（图3）拟合声波阻抗和孔隙度之间的关系，得到公式：
图3 SH7站位饱和水孔隙度与声波阻抗交会图
红点是天然气水合物储层样点，圆圈是饱和水层样点。红线是天然气水合物储层饱和水孔隙度与声波阻抗拟合曲线，蓝线是水饱和层饱和水孔隙度与声波阻抗拟合曲线
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式中：I是声波阻抗，单位是g/cm3·m.s-1;R2=0.966。天然气水合物储层内拟合的饱和水孔隙度跟声波阻抗的关系是：
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式中φf是饱和水孔隙度；R2=0.34。
3.2.2 声波阻抗反演
利用地震数据计算声波阻抗对烃类含量进行估算的方法开始于20世纪70年代[15-16]，也用于估算水合物饱和度[6-7,17]。反演利用稀疏脉冲反演模块[18]。因为地震数据是带限信号，CSSI声波阻抗需要增加由井控制的低频趋势获得的低频信息，才能得到完整的声波阻抗剖面。稀疏脉冲反演的目标函数为
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图4 过SH2和SH7站位的地震剖面（a）由稀疏脉冲反演计算得到的声波阻抗剖面（b）由公式（8）利用声波阻抗剖面计算得到的饱和水孔隙度剖面（c）由公式（6）利用饱和水孔隙度计算得到的与图（d）对应的天然气水合物饱和度剖面（e）
其中：i为时间序列；ri为时间i时的反射系数，di是地震数据；si是合成的地震记录；q和p是经验指数，因子p（反射范数）和q（地震匹配范数）默认的参数值分别是0.9和2;A是数据匹配权重因子；λ因子用来控制不匹配范数之间的平衡，λ值较小时，会加重反射系数权重，输出结果声波阻抗值中会有一些剧烈抖动、清晰度不高还会有较大的残值。随着λ逐渐接近“真”值，数据匹配提高，输出波阻抗剖面可以更好地反映沉积物的物理性质。λ值的优化要根据信号的信噪比、相关性匹配、地震数据匹配和反射系数匹配等确定。文中用的匹配权重因子等于10，经验指数p和q分别为1和2。反演获得的声波阻抗剖面如图4b所示。由公式（6）和（8）利用SH7站位测井数据获得饱和水孔隙度剖面（图4c）。
3.2.3 地震剖面计算的水合物饱和度
由饱和水孔隙度剖面利用公式（6）估算了天然气水合物饱和度剖面（图4d），其中a=2.974,m=1.023,n=2.0。地震数据计算的天然气水合物层的厚度大于测井曲线计算的厚度。由地震数据估算的BSR上的水合物饱和度约占孔隙空间10％～23％，略微小于由测井曲线估算得到的饱和度值。
4 结论
首先利用密度孔隙度与地层因子的交会分析确定了SH7站位的阿尔奇常数a和m，其次结合神狐地区SH7站位的电阻率测井资料，计算该站位的天然气水合物饱和度，在深度160～180m水合物饱和度占孔隙空间的10％～35％。最后，利用SH7站位测井数据建立的饱和水孔隙度与声波阻抗之间的关系，结合稀疏脉冲反演获得的声波阻抗剖面，基于阿尔奇公式把饱和水孔隙度剖面转化为天然气水合物饱和度剖面。从地震数据计算的神狐海域天然气水合物饱和度占孔隙空间的10％～23％，局部饱和度高达27％，天然气水合物饱和度横向具有明显的不均匀性。
参考文献
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天然气水合物的开发进程~
1960年，前苏联在西伯利亚发现了可燃冰，并于1969年投入开发；美国于1969年开始实施可燃冰调查，1998年把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划；日本开始关注可燃冰是在1992年；完成周边海域的可燃冰调查与评价。但最先挖出可燃冰的是德国。2000年开始，可燃冰的研究与勘探进入高峰期，世界上至少有30多个国家和地区参与其中。其中以美国的计划最为完善——总统科学技术委员会建议研究开发可燃冰，参、众两院有许多人提出议案，支持可燃冰开发研究。美国每年用于可燃冰研究的财政拨款达上千万美元。为开发这种新能源，国际上成立了由19个国家参与的地层深处海洋地质取样研究联合机构，有50个科技人员驾驶着一艘装备有先进实验设施的轮船从美国东海岸出发进行海底可燃冰勘探。这艘可燃冰勘探专用轮船的7层船舱都装备着先进的实验设备，是当今世界上唯一的一艘能从深海下岩石中取样的轮船，船上装备有能用于研究沉积层学、古人种学、岩石学、地球化学、地球物理学等的实验设备。这艘专用轮船由得克萨斯州A·M大学主管，英、德、法、日、澳、美科学基金会及欧洲联合科学基金会为其提供经济援助。仅仅在海底区域，可燃冰的分布面积就达4000万平方公里，占地球海洋总面积的1/4。海底天然气水合物作为 21 世纪的重要后续能源，及其对人类生存环境及海底工程设施的灾害影响，正日益引起科学家们和世界各国政府的关注。本世纪六十年代开始的深海钻探计划(DSDP) 和随后的大洋钻探计划 (ODP) 在世界各大洋与海域有计划地进行了大量的深海钻探和海洋地质地球物理勘查，在多处海底直接或间接地发现了天然气水合物。近几年，我国的“可燃冰”调查和勘探开发取得重大突破。中国地质调查局组织实施天然气水合物基础调查，通过系统的地质、地球物理、地球化学和生物等综合调查评价，初步圈定了我国天然气水合物资源远景区，并于2007年在中国南海北部首次钻探获得实物样品，2009年在陆域永久冻土区祁连山钻探获得实物样品，随后于2013年在南海北部陆坡再次钻探获得新类型的水合物实物样品，发现高饱和度水合物层，同年在陆域祁连山冻土区再次钻探获得水合物实物样品。 作为世界上最大的发展中的海洋大国，中国能源短缺十分突出。中国的油气资源供需差距很大，1993年中国已从油气输出国转变为净进口国。中国国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带，据粗略估算，其资源量分别约为64.97x10^12m3、3.38x10^12m3、12.5x10^12m3和2.8x10^12m3。并且已在南海北部神狐海域和青海省祁连山永久冻土带取得了可燃冰实物样品。1999年进口石油4000多万吨， 2000年进口石油近7000万吨，预计2010年石油缺口可达2亿吨。因此急需开发新能源以满足中国经济的高速发展。1999年在国家发展改革委、财政部等大力支持下，国土资源部正式启动天然气水合物资源调查，整合了国内各方面优势力量。截至目前，中国地质调查局在珠江口盆地开展天然气水合物综合调查40个航次，完成高分辨率多道地震测量45800公里、多波束测量36800公里、浅地层剖面测量7100公里、海底地质取样1480个站位、海底热流测量222个站位等调查工作。2005年4月14日，中国在北京举行中国地质博物馆收藏中国首次发现的天然气水合物碳酸盐岩标本仪式。宣布中国首次发现世界上规模最大被作为“可燃冰”即天然气水合物存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区，其面积约为430平方公里。2007年5月1日凌晨，中国在南海北部的首次采样成功，证实了中国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源，标志着中国天然气水合物调查研究水平已步入世界先进行列。中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”，从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。2009年9月中国地质部门公布，在青藏高原发现了一种名为可燃冰(又称天然气水合物)的环保新能源，预计十年左右能投入使用。初略的估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。 2013年6月~9月，我国海洋地质科技人员在广东沿海珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度天然气水合物（俗称“可燃冰”）样品，并通过钻探获得可观的控制储量。此次发现的天然气水合物样品具有埋藏浅、厚度大、类型多、纯度高4个主要特点。控制储量1000亿立方米~1500亿立方米，相当于特大型常规天然气矿规模。2014年，由中国地质调查局与中国科学院主办的第八届国际天然气水合物大会29日在北京开幕，记者从大会上获悉，我国计划于2015年在中国海域实施天然气水合物的钻探工程，将有力推动中国“可燃冰”勘探与开发的进程，引发中国能源开发利用的“革命”。 日本2013年3月12日成功从爱知县附近深海可燃冰层中提取出甲烷，成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。日本希望2018年开发出成熟技术，实现大规模商业化生产 。采掘试验由日本经济产业省属下的石油天然气金属矿物资源机构实施。该机构利用地球深处探测船“地球”号，从爱知县渥美半岛附近约1000米的海底挖入330米，到达可燃冰层后，通过把可燃冰中的水分抽出降低其压力，使水和甲烷分离，然后提取出甲烷，整个过程约用了4小时。该机构将继续在该海域进行为期两周左右的采掘试验，以进一步完善技术 。据称可燃冰在日本附近海域分布广泛，埋藏量足够日本使用100年，仅本次试验采掘海域的埋藏量就可供日本使用10年以上。福岛第一核电站事故后，日本核电站相继停止运转。为弥补电力缺口，日本不得不依赖火力发电，用于火力发电的天然气、石油等进口猛增，使日本出现巨额贸易赤字。日本期待通过可燃冰的商业化生产降低甚至摆脱对外依赖，实现能源自给。 在本州岛海岸线30英里外，科学家们发现了一条蕴藏量惊人的海沟：在海沟里的甲烷呈水晶状，大约有500米厚，总量达40万亿立方米。这个储量尽管还不能与沙特或者俄罗斯的石油资源相比，但也足够日本用上一阵了。日本科学家们对这一结果很是兴奋，他们表示将尽快拿出合适的方案开采这些被遗忘的资源。迫于发展需求、急于改变能源依赖他人局面的日本把目光投向了海底沉睡的“能源水晶”——天然气水合物，也称“可燃冰”。(它是水和天然气在中高压和低温条件下混合时产生的晶体物质，外貌极似冰雪，点火即可燃烧。)在日本附近平静的太平洋海面下3000英尺，数以亿吨的可燃冰正等待被人们利用。日本认为，如果这些资源能为日本所用，将大大改善它依赖从中东和印尼进口能源的困境。据初步估算，这些“可燃烧的冰块”可供日本全国14年之用。但开发这些未明资源的同时，有一个关键问题必须应对：环境保护。 美、德在可燃冰开采走在世界前列。因从20 世纪80 年代开始，美、英、德、加等发达国家纷纷投入巨资相继开展了本土和国际海底天然气水合物的调查研究和评价工作，同时美、加、印度等国已经制定了勘查和开发天然气水合物的国家计划。特别是日本和印度，在勘查和开发天然气水合物的能力方面已处于领先地位。世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏，世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。产业洞察网《可燃冰市场调研与发展趋势研究报告》显示1960年，前苏联在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17亿立方米。美国于1969年开始实施可燃冰调查。1998年，美国把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。
我国东海、南海、青藏高原和黑龙江都可能存在可燃冰。2000年底在南海发现了巨大的可燃冰带，估计总储量相当于我国石油总储量的一半。2007年5月，中国地质调查局在南海成功实施了第一口天然气水合物探井，获得可燃冰的实物样品(图7－35)。而在东海也已圈定了可燃冰的远景区，并作出了“蕴藏量很可观”的结论。据预测，我国可燃冰资源量将超过2000×108t油当量。其中，南海海域约650×108t，青藏和黑龙江冻土带则有1400×108t。
(一)青藏高原天然气水合物资源前景
我国是世界上多年冻土分布面积第三大国，约占世界多年冻土面积的10%，其中青藏高原多年冻土区面积占世界多年冻土面积的7%。青藏高原是世界上海拔最高的多年冻土区，多年冻土面积约为140×104km2。青藏高原冻土的空间分布基本与气温分布相吻合，并受地形变化和山脉走向的控制。根据高原多年冻土带的分布特征，可将其分为4个区域:阿尔金山/祁连山多年冻土区，分布于柴达木盆地北东缘;羌塘盆地多年冻土区，主要分布于羌塘地区，受羌塘/可可西里低温中心控制;藏东高山岛状多年冻土区，分布在昌都地区;喜马拉雅山高山岛状多年冻土区，分布于定日—岗巴一线，受喜马拉雅低温中心控制。其中，分布在平均海拔4500～5000m之间的羌塘盆地大片连续的多年冻土区构成了高原多年冻土区的主体 ( 黄朋等，2002) 。青藏高原多年冻土区基本具备形成天然气水合物的温压条件。据 《中国地质矿产报》报道，中国地质大学( 武汉) 和中南石油局第五物探大队在藏北高原羌塘盆地开展的面积为 40184km2的大规模地球物理勘探成果表明: 继塔里木盆地后，西藏地区很有可能成为我国 21 世纪第二个石油资源战略接替区。青藏高原是中纬度最年轻、最高大的高原冻土区，石炭系、二叠系、古近系、新近系、第四系沉积深厚，河湖海相沉积中有机质含量高。第四系伴随高原强烈隆升，遭受广泛的冰川 － 冰源作用，冰盖压力使下伏沉积物中天然气水合物稳定性增强，尤其是羌塘盆地和甜水海盆地，完全有可能具备天然气水合物稳定存在的条件。中国科学院兰州冰川冻土研究所在 20 世纪 60 年代和 70 年代，分别在祁连山海拔4000m 的多年冻土区和青藏高原海拔 4700m 的五道梁多年冻土区钻探发现类似天然气水合物显示的大量征兆和现象。
目前世界上多年冻土区勘探到得天然气水合物主要集中在俄罗斯东西伯利亚、西西伯利亚、美国阿拉斯加以及加拿大的马更些三角洲等地，这些地区的地理位置都在北极圈附近，因而有极地多年冻土之称。我国青藏高原多年冻土却分布在中纬度地带，与极地多年冻土的状态不完全相同，由此可能引起天然气水合物赋存条件和基本特征的差异。表 7 －7 列举了极地和高原多年冻土及天然气水合物的基本特征。由表 7 －7 可见，极地多年冻土厚度大 ( 一般 400 ～ 500m) 、天然气水合物埋藏深度也大 ( 320 ～1500m) ，主要气体成分为甲烷。我国多年冻土层内和层下的地热带梯度均在美国阿拉斯加地区的地热梯度范围内，但多年冻土厚度明显偏薄，由此将影响天然气水合物的埋藏深度和气体成分。根据少数几个 100m 以内浅层地温资料推算的地温曲线与几种天然气水合物标准相图的资料，说明我国青藏高原多年冻土区内有可能赋存有以硫化氢、乙烷和丙烷为主体的重烃类天然气水合物，且其埋藏深度较浅 ( 可能为 100 ～ 1000m)( 郭平等，2006) 。
图7－35我国在南海中钻得的天然气水合物样品图 (图片来源:新华网)
表7－7极地和高原多年冻土及水合物特征表
(据郭平等，2006)
此外，由于天然气水合物在分解过程中会降温，分解出来的水分子可能成冰并包裹在未分解天然气水合物外围，阻止天然气水合物的进一步分解，这就是天然气水合物的“自保效应”引起的以甲烷为主体的烃类天然气水合物存在的可能。
(二)南海陆坡区天然气水合物资源前景
佐藤干夫根据1992以前公开发表的具有良好的BSR分布的海域分析发现，BSR的分布面积与研究海域的面积之比具有一定的统计规律，一般BSR分布的区块面积约占该海域的20%～25%。据计算，南海海域天然气水合物稳定带的厚度大于50m的陆坡面积约为817453.35km2。如果按照其面积的25%作为南海海域BSR潜在分布区的话，其面积约为204363.3km2。但是，严格来说，这个数值作为计算南海水合物资源量的面积参数具有很大的不确定性。为获得更加准确的资源量评价数据，对南海海域以往所获取的所有地震剖面进行了分析研究，以BSR的出现为依据，在南海划分了11个天然气水合物远景分布区，分别是:台西南区块、东沙南区块、神狐东区块、西沙海槽区块、西沙北区块、西沙南区块、中建南区块、万安北区块、北康北区块、南沙中区块和礼乐东区块。统计出了各远景区块天然气水合物的有效分布面积，最后得到整个南海海域BSR有效分布面积约为125833.3km2(表7－8)。
表7－8南海海域天然气水合物远景区天然气水合物分布面积及厚度表
续表
(据杨木壮等，2002)
为了确定含天然气水合物沉积层的有效厚度，以根据温压条件预测的天然气水合物稳定厚度作为含天然气水合物层厚度的基础数据，然后参与各区典型BSR深度以及振幅空白带分布区间来修正含水合物层的有效厚度，在已经开展天然气水合物资源调查的西沙海槽、东沙和神狐海域，直接将统计出的BSR之上的弱振幅带的厚度作为含天然气水合物层的厚度，各远景区块天然气水合物成矿带的厚度大体在47～389m之间(表7－8)。
根据上述参数，利用蒙托卡洛法计算了我国南海海域天然气水合物的资源量，在90%概率条件下，南海海域天然气水合物资源量约为76.32×1011m3，相当于76.32×108t油当量;在50%概率条件下，天然气水合物资源量约为649.68×1011m3，相当于649.68×108t油当量;在10%概率条件下，天然气水合物资源量约为1951.28×1011m3，相当于1951.28×108t油当量(图7－36)(金庆焕等，2006)。
图7－36我国南海海域天然气水合物资源量累计频率分布曲线图 (据金庆焕等，2006)
(三)我国东海天然气水合物资源前景
研究表明，东海天然气水合物分布的有利远景区主要在冲绳海槽西南部，大约在24°～28°N，122°～128°E区域范围内。杨木壮等(2002)利用该海域的海底温度、地温梯度、海水深度和盐度参数，计算了纯甲烷体系中天然气水合物稳定带厚度。在该海域92个计算点中，除了有3个点由于地温梯度低，天然气水合物稳定带厚度超过500m外，其余位置天然气水合物稳定带厚度均在500m以下，分布区间大约在50～491.7m，平均值为141.6m。天然气水合物稳定带的分布面积约5250km2。
作为根据上述数据，对东海海域天然气水合物资源量进行了初步测算，在90%概率条件下，东海海域天然气水合物资源量约为3.53×1011m3，相当于3.53×108t油当量;在50%概率条件下，天然气水合物资源量约为33.76×1011m3，相当于33.76×108t油当量;在10%概率条件下，天然气水合物资源量约为103.72×1011m3，相当于103.72×108t油当量(图7－37)。
图7－37我国东海海域天然气水合物资源量累计频率分布曲线图 (据金庆焕等，2006)
应该指出的是，根据国外钻探证实，在含天然气水合物沉积层之下，还经常存在储量相当可观的游离气体。但是，由于资料所限，难以确定游离气的分布状况，也难以选择合理的参数来估计游离气的资源量。因此，上述计算仅限于天然气水合物中甲烷气的资源量，没有考虑游离气的资源量。
在计算东海的天然气水合物资源量的时候，由于受资料的限制，将天然气水合物稳定带的厚度取代了天然气水合物成矿带的厚度来计算天然气水合物资源量，计算结果可能有所偏大。总之，在目前勘探程度低以及很多评价参数不能准确给定的情况下，对我国海域天然气水合物资源量估算是非常初步的。随着我国海域天然气水合物勘探和研究程度的深入以及所获资料的增多，今后有必要对上述预测结果进行修正(金庆焕等，2006)。
南海天然气水合物钻探区的自生碳酸盐岩
答：南海天然气水合物钻探区的碳酸盐烟囱具有非常轻的δ13C值,表明它们是从富含轻碳的流体中沉淀的。钻探结果表明,钻探区的天然气水合物饱和度较高,主要烃类气体为甲烷[11],这为研究区海底喷流作用提供了必要的背景条件;沉积物下伏的天然气水合物的稳定性变化,容易导致海底烃类流体活动,为碳酸盐岩的形成提供了必要...
海底渗漏区域游离气迁移与甲烷水合物形成及资源量预测
答：根据流动-传输-反应机理建立了多相流模型,以反应开始和结束2个时刻演绎了水合物形成过程中,孔隙毛细压力、渗透率、各相饱和度和盐度的联动变化关系,并结合南海北部神狐海域地质勘探资料评估水合物赋存情况,推断该区域水合物饱和度最大能达到75%。 关键词:游离气;甲烷水合物;通量 The Methane Hydrate Formation ...
“冷泉”——深海荒原中的绿洲,发现可燃冰的信号
答：当溢出的甲烷气体达到一定浓度时，由于海底的低温、高压环境，又可以在海底直接生成高饱和度的天然气水合物——“可燃冰水合物丘”。它被厚厚的海底灰色积泥包裹着，只露出些许白色，宣示着自己的存在。天然气水合物，又称“可燃冰”，是一种高效、洁净、储量巨大的新型能源。它是由水和天然气在高压和...
天然气水合物的开发进程
答：中国地质调查局组织实施天然气水合物基础调查,通过系统的地质、地球物理、地球化学和生物等综合调查评价,初步圈定了我国天然气水合物资源远景区,并于2007年在中国南海北部首次钻探获得实物样品,2009年在陆域永久冻土区祁连山钻探获得实物样品,随后于2013年在南海北部陆坡再次钻探获得新类型的水合物实物样品,发现高饱和度...
可燃冰是怎么形成的,可燃冰的主要成分是什么
答：最后，必须要在高压条件下才能生成。在0℃时，需要30个大气压才可以生成可燃冰。在原材料、温度、压力三者都具备的条件下，可燃冰晶体就生成了。“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%～99.9%，可直接点燃。
显微镜下水合物的微观形貌及生长动力学
答：天然气水合物是在高压低温条件下由水和天然气形成的笼状固态物,广泛分布于大陆边缘陆坡区海底和永久冻土带,是目前研究的一种极有前景的替代能源[1]。我国在南海北部神狐海域钻探取得最高饱和度达48%的均匀分散状可燃冰样品,引起国际社会关注。天然气水合物潜在的能源前景、巨大的储气能力以及在环境方面可能引起的危...
相干体技术在天然气水合物解释中的应用及研究
答：第一作者简介:沙志彬(1972.4—),男,高级工程师,主要从事石油地质和天然气水合物的研究。 摘要 在天然气水合物的地震资料解释过程中,常规(叠加和偏移)地震剖面上难以识别天然气水合物赋存区域。通过近年的实践,认为相干体数据及切片能够较好地揭示天然气水合物的地球物理异常特征,从而给识别天然气水合物和划分其赋...
水合物层下伏游离气渗漏过程的数值模拟及实例分析
答：摘要:海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层,游离气被抑制在水合物层下,游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高,当气压超过封闭层的毛细管力时,游离气会克服毛细管进入压力、刺入上覆封闭层孔隙空间,毛细管封闭作用随之消失,从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏。通过对该过程进行的数值模拟...
中国古代的神话动物有哪些?
答：4、玄武：玄武是中国古代神话中的天之四灵之一，源于远古星宿崇拜，是代表颛顼与北方七宿的北方之神，于八卦为坎，于五行主水，象征四象中的老阴，四季中的冬季。5、霸下：霸下是中国古代传说中的神兽，为鳞虫之长瑞兽龙之九子第六子，样子似龟，喜欢负重，碑下龟是也。霸下是长寿和吉祥的象征。它...
