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天然氣水合物儲層特性與定量評價 版權信息
- ISBN：9787030687210
- 條形碼：9787030687210 ; 978-7-03-068721-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
天然氣水合物儲層特性與定量評價 本書特色
天然氣水合物的資源潛力一直備受關注，本書把作者團隊多年研究的天然氣水合物地球物理識別與評價中的難點與經驗分享給讀者，能為天然氣水合物商業開發提供儲層物性精準評價技術等。
天然氣水合物儲層特性與定量評價 內容簡介
本書總結了天然氣水合物國內外研究的近期新進展，系統地介紹了天然氣水合物形成的地質理論。針對我國南海海域建立了一套估算無井和有井天然氣水合物飽和度的方法，闡述了天然氣水合物富集機理，并對南海天然氣水合物進行了遠景資源評價。
天然氣水合物儲層特性與定量評價 目錄
目錄
第1章 天然氣水合物概況 1
1.1 天然氣水合物基本性質 1
1.1.1 天然氣水合物物理特性 1
1.1.2 天然氣水合物微觀形態 2
1.1.3 天然氣水合物成藏系統 4
1.2 天然氣水合物富集成藏的關鍵控制因素 5
1.2.1 天然氣水合物穩定帶 5
1.2.2 氣源條件 10
1.2.3 流體運移 13
1.2.4 儲層條件 17
1.2.5 淡水與時間 21
1.3 天然氣水合物研究中的熱點問題 22
1.3.1 天然氣水合物與海底穩定性 22
1.3.2 天然氣水合物與氣候變化 25
1.3.3 天然氣水合物動態成藏 27
1.4 天然氣水合物資源勘探與開發 30
第2章 天然氣水合物層的巖石物理模型 33
2.1 天然氣水合物與沉積物微觀接觸類型 33
2.2 天然氣水合物層速度模型 35
2.2.1 三相時間平均方程 35
2.2.2 三相伍德（Wood）方程 36
2.2.3 三相時間平均-伍德加權方程 37
2.2.4 四相加權方程 37
2.2.5 雙相介質速度模型 38
2.2.6 三相Biot方程與簡化三相Biot速度模型 39
2.2.7 Kuster-Toks.z（KT）模型 41
2.2.8 改進的Biot-Gassmann模型 42
2.2.9 部分含氣沉積物速度模型（White模型） 43
2.2.10 層狀介質速度模型 45
2.3 沉積物顆粒與天然氣水合物微觀結構模型 48
2.3.1 彈性邊界 48
2.3.2 有效介質模型 50
2.3.3 廣義有效介質理論 54
2.3.4 自洽模型和微分有效介質模型 57
2.4 天然氣水合物層電阻率模型 59
2.4.1 各向同性電阻率模型 59
2.4.2 各向異性電阻率模型 62
2.4.3 各向異性電阻率與速度聯合 65
2.5 巖石物理交會分析 66
2.5.1 非天然氣水合物異常層識別 66
2.5.2 孔隙充填型天然氣水合物層識別 68
2.5.3 裂隙充填型天然氣水合物層識別 75
第3章 天然氣水合物測井方法與響應 81
3.1 天然氣水合物測井的研究歷程 81
3.2 電纜測井 82
3.3 隨鉆測井 87
3.3.1 geoVISION隨鉆側向電阻率成像測井 89
3.3.2 SonicScope多極子隨鉆聲波測井 92
3.3.3 proVISION隨鉆核磁測井 95
3.4 NeoScope無化學源隨鉆地層測井 99
3.5 StethoScope隨鉆地層壓力測量 101
3.6 TeleScope隨鉆高速遙測 102
3.7 天然氣水合物層的測井響應 102
3.8 多類型天然氣水合物測井異常識別及應用 104
3.8.1 低飽和度孔隙充填型天然氣水合物 104
3.8.2 中等飽和度孔隙充填型天然氣水合物 105
3.8.3 高飽和度孔隙充填型天然氣水合物 106
3.8.4 低飽和度裂隙充填型天然氣水合物 108
3.8.5 中等.高飽和度裂隙充填型天然氣水合物 109
3.8.6 未固結碳酸鹽發育區天然氣水合物識別 109
3.8.7 伽馬測井識別天然氣水合物儲層類型 112
3.8.8 電阻率成像測井的應用 115
3.8.9 核磁共振測井的應用 121
第4章 天然氣水合物地球物理勘探與指示 124
4.1 天然氣水合物的地球物理勘探 124
4.1.1 天然氣水合物地球物理勘探目的 124
4.1.2 多道反射地震勘探 126
4.1.3 海底地震勘探 128
4.1.4 垂直地震剖面勘探 128
4.1.5 海洋可控源電磁勘探 133
4.1.6 紅外熱成像 135
4.1.7 測井勘探 138
4.2 天然氣水合物層的地球物理與地質指示 139
4.2.1 似海底反射 139
4.2.2 強振幅反射 148
4.2.3 地震煙囪與空白反射 151
4.2.4 天然氣水合物丘 152
4.2.5 麻坑 153
4.2.6 鹽底辟或泥底辟 165
第5章 孔隙充填型天然氣水合物儲層特性及定量評價 168
5.1 孔隙充填型天然氣水合物儲層特性 168
5.1.1 天然氣水合物層巖性與富集差異 168
5.1.2 天然氣水合物層地震識別 169
5.2 儲層物性的縱波阻抗反演 171
5.2.1 稀疏脈沖反演 172
5.2.2 寬頻無井反演 180
5.3 電阻率與縱波阻抗反演儲層物性及定量評價 183
5.3.1 阿爾奇方程與縱波阻抗聯合計算飽和度 183
5.3.2 縱波阻抗計算天然氣水合物飽和度 185
5.4 循環迭代正演模擬計算飽和度 187
5.4.1 循環迭代正演模擬方法 187
5.4.2 天然氣水合物儲層物性反演 190
5.4.3 天然氣水合物儲層的物性差異 192
5.4.4 天然氣水合物飽和度計算與對比 194
5.5 儲層物性的疊后統計學反演 195
5.5.1 統計學方法原理 196
5.5.2 劃分巖相和統計學反演的關鍵流程 200
5.5.3 疊后統計學反演參數確定 203
5.5.4 地質統計學協模擬儲層物性參數 209
5.5.5 統計學反演儲層物性的空間刻畫 212
5.6 儲層物性的疊前彈性阻抗反演 214
5.6.1 彈性阻抗反演理論基礎 214
5.6.2 彈性阻抗反演應用 216
5.7 儲層物性的疊前多參數同時反演 219
5.7.1 疊前同時反演基本原理 219
5.7.2 疊前同時反演流程 220
5.7.3 疊前同時反演儲層物性 229
5.7.4 巖相流體概率分析 232
5.8 全波形反演 234
第6章 裂隙充填型天然氣水合物的儲層特性與定量評價 241
6.1 裂隙充填型天然氣水合物分布 241
6.2 裂隙充填型天然氣水合物儲層特性與分析 243
6.2.1 煙囪結構的裂隙充填型天然氣水合物 244
6.2.2 層控的裂隙充填型天然氣水合物 253
6.3 裂隙充填型天然氣水合物層的巖石物理模型 257
6.4 裂隙充填型天然氣水合物儲層特性的定量評價 257
6.4.1 各向異性電阻率模型 258
6.4.2 各向異性速度模型 258
6.4.3 電阻率與縱波速度聯合模型 259
6.4.4 縱波與橫波速度聯合模型 261
6.4.5 儲層各向異性的地質統計學反演 263
6.4.6 多屬性融合的儲層非均質性反演 267
6.5 含天然氣水合物層裂隙的定量分析 273
6.5.1 含裂隙層的地震波數值模擬響應特征 273
6.5.2 X射線成像分析 280
第7章 天然氣水合物層 AVO分析與定量評價 283
7.1 AVO分析方法 283
7.1.1 AVO正演模擬 283
7.1.2 Aki-Richards近似方程 284
7.1.3 Lambda-mu-rho分析 285
7.2 天然氣水合物.游離氣層的地質模型 285
7.3 天然氣水合物層速度正演模擬分析 287
7.3.1 不同賦存模式天然氣水合物層速度正演模擬 287
7.3.2 不同賦存形態游離氣層正演模擬與分析 294
7.4 天然氣水合物層AVO正演響應特征分析 299
7.4.1 地震分辨率分析 299
7.4.2 天然氣水合物-游離氣共存層AVO響應特征 300
7.4.3 天然氣水合物-游離氣層AVO響應模擬分析 301
7.5 AVO屬性分析與應用 307
7.5.1 不同儲層的縱橫波速度比分析 307
7.5.2 多參數交會分析 310
7.5.3 AVO屬性反演 320
7.6 AVO疊前道集預測飽和度 321
7.6.1 地震數據與處理 321
7.6.2 測井數據分析 322
7.6.3 井震標定 323
7.6.4 理論AVO曲線分析 323
7.6.5 實際地震數據AVO曲線 325
7.6.6 天然氣水合物和游離氣飽和度預測 326
7.6.7 孔隙度對飽和度預測的影響 326
第8章 天然氣水合物與游離氣共存層的識別與定量評價 329
8.1 天然氣水合物與游離氣共存 329
8.1.1 共存類型 329
8.1.2 共存發現過程 331
8.2 天然氣水合物與游離氣共存的異常特征及識別 332
8.2.1 Type1型低飽和度泥質儲層 BSR處共存 332
8.2.2 Type2型冷泉區中等-高飽和度泥質儲層共存 336
8.2.3 Type3型中等飽和度粉砂儲層 BSR下孔隙內共存 343
8.2.4 Type3型中等飽和度泥質儲層 BSR下裂隙內共存 347
8.2.5 Type4型中等-高飽和度砂質儲層快速沉積區共存 352
8.3 天然氣水合物與游離氣共存的巖石物理模型 355
8.3.1 孔隙充填型天然氣水合物與游離氣共存模型 355
8.3.2 裂隙充填型天然氣水合物與游離氣共存模型 356
8.4 天然氣水合物與游離氣共存層的定量評價 356
8.4.1 電阻率計算飽和度 356
8.4.2 縱波與橫速度計算飽和度 357
8.4.3 縱橫速度聯合計算飽和度 358
8.5 天然氣水合物與游離氣共存的控制因素及研究意義 359
8.5.1 天然氣水合物與游離氣共存的控制因素 359
8.5.2 天然氣水合物與游離氣共存的研究意義 361
參考文獻 363
第1章 天然氣水合物概況 1
1.1 天然氣水合物基本性質 1
1.1.1 天然氣水合物物理特性 1
1.1.2 天然氣水合物微觀形態 2
1.1.3 天然氣水合物成藏系統 4
1.2 天然氣水合物富集成藏的關鍵控制因素 5
1.2.1 天然氣水合物穩定帶 5
1.2.2 氣源條件 10
1.2.3 流體運移 13
1.2.4 儲層條件 17
1.2.5 淡水與時間 21
1.3 天然氣水合物研究中的熱點問題 22
1.3.1 天然氣水合物與海底穩定性 22
1.3.2 天然氣水合物與氣候變化 25
1.3.3 天然氣水合物動態成藏 27
1.4 天然氣水合物資源勘探與開發 30
第2章 天然氣水合物層的巖石物理模型 33
2.1 天然氣水合物與沉積物微觀接觸類型 33
2.2 天然氣水合物層速度模型 35
2.2.1 三相時間平均方程 35
2.2.2 三相伍德（Wood）方程 36
2.2.3 三相時間平均-伍德加權方程 37
2.2.4 四相加權方程 37
2.2.5 雙相介質速度模型 38
2.2.6 三相Biot方程與簡化三相Biot速度模型 39
2.2.7 Kuster-Toks.z（KT）模型 41
2.2.8 改進的Biot-Gassmann模型 42
2.2.9 部分含氣沉積物速度模型（White模型） 43
2.2.10 層狀介質速度模型 45
2.3 沉積物顆粒與天然氣水合物微觀結構模型 48
2.3.1 彈性邊界 48
2.3.2 有效介質模型 50
2.3.3 廣義有效介質理論 54
2.3.4 自洽模型和微分有效介質模型 57
2.4 天然氣水合物層電阻率模型 59
2.4.1 各向同性電阻率模型 59
2.4.2 各向異性電阻率模型 62
2.4.3 各向異性電阻率與速度聯合 65
2.5 巖石物理交會分析 66
2.5.1 非天然氣水合物異常層識別 66
2.5.2 孔隙充填型天然氣水合物層識別 68
2.5.3 裂隙充填型天然氣水合物層識別 75
第3章 天然氣水合物測井方法與響應 81
3.1 天然氣水合物測井的研究歷程 81
3.2 電纜測井 82
3.3 隨鉆測井 87
3.3.1 geoVISION隨鉆側向電阻率成像測井 89
3.3.2 SonicScope多極子隨鉆聲波測井 92
3.3.3 proVISION隨鉆核磁測井 95
3.4 NeoScope無化學源隨鉆地層測井 99
3.5 StethoScope隨鉆地層壓力測量 101
3.6 TeleScope隨鉆高速遙測 102
3.7 天然氣水合物層的測井響應 102
3.8 多類型天然氣水合物測井異常識別及應用 104
3.8.1 低飽和度孔隙充填型天然氣水合物 104
3.8.2 中等飽和度孔隙充填型天然氣水合物 105
3.8.3 高飽和度孔隙充填型天然氣水合物 106
3.8.4 低飽和度裂隙充填型天然氣水合物 108
3.8.5 中等.高飽和度裂隙充填型天然氣水合物 109
3.8.6 未固結碳酸鹽發育區天然氣水合物識別 109
3.8.7 伽馬測井識別天然氣水合物儲層類型 112
3.8.8 電阻率成像測井的應用 115
3.8.9 核磁共振測井的應用 121
第4章 天然氣水合物地球物理勘探與指示 124
4.1 天然氣水合物的地球物理勘探 124
4.1.1 天然氣水合物地球物理勘探目的 124
4.1.2 多道反射地震勘探 126
4.1.3 海底地震勘探 128
4.1.4 垂直地震剖面勘探 128
4.1.5 海洋可控源電磁勘探 133
4.1.6 紅外熱成像 135
4.1.7 測井勘探 138
4.2 天然氣水合物層的地球物理與地質指示 139
4.2.1 似海底反射 139
4.2.2 強振幅反射 148
4.2.3 地震煙囪與空白反射 151
4.2.4 天然氣水合物丘 152
4.2.5 麻坑 153
4.2.6 鹽底辟或泥底辟 165
第5章 孔隙充填型天然氣水合物儲層特性及定量評價 168
5.1 孔隙充填型天然氣水合物儲層特性 168
5.1.1 天然氣水合物層巖性與富集差異 168
5.1.2 天然氣水合物層地震識別 169
5.2 儲層物性的縱波阻抗反演 171
5.2.1 稀疏脈沖反演 172
5.2.2 寬頻無井反演 180
5.3 電阻率與縱波阻抗反演儲層物性及定量評價 183
5.3.1 阿爾奇方程與縱波阻抗聯合計算飽和度 183
5.3.2 縱波阻抗計算天然氣水合物飽和度 185
5.4 循環迭代正演模擬計算飽和度 187
5.4.1 循環迭代正演模擬方法 187
5.4.2 天然氣水合物儲層物性反演 190
5.4.3 天然氣水合物儲層的物性差異 192
5.4.4 天然氣水合物飽和度計算與對比 194
5.5 儲層物性的疊后統計學反演 195
5.5.1 統計學方法原理 196
5.5.2 劃分巖相和統計學反演的關鍵流程 200
5.5.3 疊后統計學反演參數確定 203
5.5.4 地質統計學協模擬儲層物性參數 209
5.5.5 統計學反演儲層物性的空間刻畫 212
5.6 儲層物性的疊前彈性阻抗反演 214
5.6.1 彈性阻抗反演理論基礎 214
5.6.2 彈性阻抗反演應用 216
5.7 儲層物性的疊前多參數同時反演 219
5.7.1 疊前同時反演基本原理 219
5.7.2 疊前同時反演流程 220
5.7.3 疊前同時反演儲層物性 229
5.7.4 巖相流體概率分析 232
5.8 全波形反演 234
第6章 裂隙充填型天然氣水合物的儲層特性與定量評價 241
6.1 裂隙充填型天然氣水合物分布 241
6.2 裂隙充填型天然氣水合物儲層特性與分析 243
6.2.1 煙囪結構的裂隙充填型天然氣水合物 244
6.2.2 層控的裂隙充填型天然氣水合物 253
6.3 裂隙充填型天然氣水合物層的巖石物理模型 257
6.4 裂隙充填型天然氣水合物儲層特性的定量評價 257
6.4.1 各向異性電阻率模型 258
6.4.2 各向異性速度模型 258
6.4.3 電阻率與縱波速度聯合模型 259
6.4.4 縱波與橫波速度聯合模型 261
6.4.5 儲層各向異性的地質統計學反演 263
6.4.6 多屬性融合的儲層非均質性反演 267
6.5 含天然氣水合物層裂隙的定量分析 273
6.5.1 含裂隙層的地震波數值模擬響應特征 273
6.5.2 X射線成像分析 280
第7章 天然氣水合物層 AVO分析與定量評價 283
7.1 AVO分析方法 283
7.1.1 AVO正演模擬 283
7.1.2 Aki-Richards近似方程 284
7.1.3 Lambda-mu-rho分析 285
7.2 天然氣水合物.游離氣層的地質模型 285
7.3 天然氣水合物層速度正演模擬分析 287
7.3.1 不同賦存模式天然氣水合物層速度正演模擬 287
7.3.2 不同賦存形態游離氣層正演模擬與分析 294
7.4 天然氣水合物層AVO正演響應特征分析 299
7.4.1 地震分辨率分析 299
7.4.2 天然氣水合物-游離氣共存層AVO響應特征 300
7.4.3 天然氣水合物-游離氣層AVO響應模擬分析 301
7.5 AVO屬性分析與應用 307
7.5.1 不同儲層的縱橫波速度比分析 307
7.5.2 多參數交會分析 310
7.5.3 AVO屬性反演 320
7.6 AVO疊前道集預測飽和度 321
7.6.1 地震數據與處理 321
7.6.2 測井數據分析 322
7.6.3 井震標定 323
7.6.4 理論AVO曲線分析 323
7.6.5 實際地震數據AVO曲線 325
7.6.6 天然氣水合物和游離氣飽和度預測 326
7.6.7 孔隙度對飽和度預測的影響 326
第8章 天然氣水合物與游離氣共存層的識別與定量評價 329
8.1 天然氣水合物與游離氣共存 329
8.1.1 共存類型 329
8.1.2 共存發現過程 331
8.2 天然氣水合物與游離氣共存的異常特征及識別 332
8.2.1 Type1型低飽和度泥質儲層 BSR處共存 332
8.2.2 Type2型冷泉區中等-高飽和度泥質儲層共存 336
8.2.3 Type3型中等飽和度粉砂儲層 BSR下孔隙內共存 343
8.2.4 Type3型中等飽和度泥質儲層 BSR下裂隙內共存 347
8.2.5 Type4型中等-高飽和度砂質儲層快速沉積區共存 352
8.3 天然氣水合物與游離氣共存的巖石物理模型 355
8.3.1 孔隙充填型天然氣水合物與游離氣共存模型 355
8.3.2 裂隙充填型天然氣水合物與游離氣共存模型 356
8.4 天然氣水合物與游離氣共存層的定量評價 356
8.4.1 電阻率計算飽和度 356
8.4.2 縱波與橫速度計算飽和度 357
8.4.3 縱橫速度聯合計算飽和度 358
8.5 天然氣水合物與游離氣共存的控制因素及研究意義 359
8.5.1 天然氣水合物與游離氣共存的控制因素 359
8.5.2 天然氣水合物與游離氣共存的研究意義 361
參考文獻 363
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天然氣水合物儲層特性與定量評價 節選
第1章天然氣水合物概況 1.1天然氣水合物基本性質 天然氣水合物（俗稱可燃冰）是由水分子與天然氣分子在低溫、高壓環境下形成的一種類似于冰的固態化合物。形成天然氣水合物的氣體由甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、硫化氫和氮氣等組成，其中以甲烷為主。自然界中，不同氣源、儲層和流體疏導條件下，天然氣水合物賦存形態不同，天然氣水合物與沉積物顆粒之間的接觸關系影響含天然氣水合物層的物性參數。 1.1.1天然氣水合物物理特性 前人系統研究并總結了天然氣水合物的微觀結構與物理特性，認為天然氣水合物是一種水合數不固定的籠形化合物，主體水分子通過氫鍵在空間相連，形成籠形的多面體孔穴。這些多面體孔穴或通過頂點相連，或通過面相連，形成籠形水合物晶格。天然氣水合物籠形孔穴的形態有成百上千種，常見的有籠子，不同大小和組成籠子的組合構成了常見的三種天然氣水合物結構類型，即Ⅰ、Ⅱ和H型結構（SloanandKoh，2008）。Ⅰ型天然氣水合物是體心立方結構，單位晶胞中包含個水分子、2個籠子和6個籠子。Ⅱ型天然氣水合物是面心立方結構，單位晶胞中包含個水分子、個籠子和8個籠子。H型天然氣水合物是六方結構，單位晶胞中包含34個水分子、2個籠子和1個籠子（圖1-1）。自然界*常見的是Ⅰ型天然氣水合物，客體分子主要為甲烷，Ⅱ型天然氣水合物由丙烷和異丁烷等構成，H型天然氣水合物相對少見，其中Ⅱ型和H型天然氣水合物的形成與熱成因氣有關（Kvenvolden，1995）。如果形成天然氣水合物客體的氣體為甲烷和乙烷混合，Ⅰ型和Ⅱ型天然氣水合物都可能形成，形成天然氣水合物的類型與氣源及混合比有關（Subramanian et al.，2000；Takeyaetal.，2003）。 1.1.2天然氣水合物微觀形態 大量鉆探發現，自然界中的天然氣水合物賦存形態多樣，按照天然氣水合物與沉積物顆粒之間的接觸關系，主要分為三種類型：一是天然氣水合物均勻充填在孔隙間，稱之為孔隙充填型（pore-filling）天然氣水合物；二是天然氣水合物呈脈狀、塊狀、球狀和結核狀等多種形態賦存在細粒沉積物中，稱之為裂隙充填型（fracture-filling）天然氣水合物；三是孔隙充填型與裂隙充填型混合的天然氣水合物。對于均勻充填在細粒泥質與粗粒砂質沉積物孔隙間的天然氣水合物，無論天然氣水合物的飽和度高還是低，在沉積物中都難以通過肉眼識別到天然氣水合物。如果沉積物中的天然氣水合物發生分解，將產生蜂窩狀氣孔或者呈粥狀特征［圖1-2（a）和（b）］。在粗粒砂質沉積物中，如果天然氣水合物呈塊狀不均勻分布，在局部區域能通過肉眼識別天然氣水合物［圖1-2（c）］，而在細粒泥質沉積物中，脈狀、塊狀、結核狀和層狀等天然氣水合物廣泛發育［圖1-2（d）～（p）］。從鉆探取芯看，不同海域和不同地層深度，裂隙充填型天然氣水合物富集程度差異大。一般認為天然氣水合物優先在粗粒的沉積物中形成，原因是粗粒沉積物具有較高滲透率，有利于流體運移，形成的天然氣水合物飽和度相對較高，如墨西哥灣格林峽谷的砂質沉積物（Boswelletal.，2012），而細粒沉積物中形成的天然氣水合物飽和度相對較低（低于10%），如布萊克海臺地區（Collett and Ladd，2000）。 研究發現，在相對高通量流體運移的細粒泥質沉積物中，局部區域形成的天然氣水合物飽和度較高，這種呈脈狀、塊狀、層狀或者結核狀等形態的天然氣水合物是由于水合物形成在裂隙內或者由于細粒沉積物被排出而形成的［圖1-2（c）和（l）］，稱為裂隙充填型天然氣水合物。該類型天然氣水合物不僅肉眼可視，而且天然氣水合物層的厚度差異比較大，從幾厘米至幾十厘米不等。在冷泉或者麻坑區，由于高通量流體向上運移，能在不同深度地層形成天然氣水合物。南海臺西南盆地的冷泉區，在近海底的裂隙內或大型生物群落周圍就發現了天然氣水合儲層特性與定量評價物（ZhangXetal.，2017）。在海底麻坑區的鉆探樣品內曾發現蜂窩狀的天然氣水合物［圖1-2（n）］（Sultanetal.，2014），天然氣水合物內出現孔洞結構，是由于天然氣水合物包裹著氣泡，出現天然氣水合物與氣體共存后氣泡破裂而出現蜂窩狀。在海底碳酸鹽巖及陡坎等處，由于高通量流體向上運移，不規則碳酸鹽巖對流體具有封蓋作用，即使在海底也能形成天然氣水合物［圖1-2（o）和（p）］。 自然界中天然氣水合物形態多樣，天然氣水合物和沉積物顆粒之間的接觸關系、沉積物的巖性、粒度大小與天然氣水合物飽和度、微觀賦存形態以及空間分布等存在密切關系，也影響沉積物的力學強度、孔隙度和滲透率等儲層物性。研究發現，飽和度影響了天然氣水合物與沉積物骨架的接觸方式，高飽和度天然氣水合物多以顆粒包裹、孔隙充填和骨架支撐等均勻分布模式富集于粗粒沉積物中，而中低飽和度天然氣水合物常以均勻充填、結核狀和脈狀等復雜形態分布在細粒泥質沉積物中，這主要是由于細粒沉積物中具有較強毛細管力，不利于流體運移和天然氣水合物成藏。盡管在大量海域發現了裂隙充填型天然氣水合物，局部地層鉆探取芯也獲取了天然氣水合物樣品［圖1-2（l）］，由于空間分布尤其是橫向上比較局限，裂隙充填型天然氣水合物的資源量并不大。 1.1.3天然氣水合物成藏系統 天然氣水合物被譽為未來的新型戰略能源，經過多年的研究，人們發現天然氣水合物與常規油氣在成藏上具有一定相似性，都與儲層、氣源和流體運移等密切相關，但也有明顯差異。1996年10月31日～12月25日，大洋鉆探計劃（Ocean Drilling Program，ODP）164航次在美國東部的布萊克海臺（Blake Ridge）和卡羅來納海隆（Carolina Rise）進行鉆探，在泥質沉積物中發現了厚度達幾百米的天然氣水合物層，飽和度約為10%，在地震剖面上發現了連續的似海底反射（bottom simulating reflector，BSR）和振幅空白反射，致使在以后的很長一段時間，人們認為海洋天然氣水合物可能是發育在泥質沉積物中的低飽和度天然氣水合物，并把振幅空白作為識別天然氣水合物的一種重要標志。隨后，2002年7月7日～9月2日ODP204航次和2005年8月28日～10月29日綜合大洋鉆探計劃（Integrated Ocean Drilling Program，IODP）311航次，分別在俄勒岡岸外水合物脊和溫哥華岸外卡斯凱迪亞俯沖帶的砂層中發現了高飽和度天然氣水合物，尤其是日本、美國和印度等國家，也在濁積水道的砂質儲層鉆探到不同厚度、飽和度達80%的天然氣水合物。結合大量實驗室研究，人們發現砂質儲層滲透率高、粒度大，有利于天然氣水合物成藏，也意識到天然氣水合物成藏不僅與溫壓環境有關，也與油氣成藏相似，高富集天然氣水合物成藏受多種因素共同控制。 參考油氣成藏系統的概念，Collett等（2009）提出天然氣水合物油氣系統（gas hydrate petroleum system），也稱為天然氣水合物成藏系統，認為具有資源潛力的天然氣水合物成藏與溫壓、氣源、流體運移、儲層、淡水和時間六大要素有關。尋找砂質高飽和度天然氣水合物儲層也成為天然氣水合物勘探研究的重要目標，并提出了要關注“可采”資源、尋找有利儲層等與高飽和度天然氣水合物成藏有關的要素，同時指出盡管全球天然氣水合物蘊藏著巨大的天然氣地質儲量，但是大部分資源量為泥質沉積物中的低飽和度天然氣水合物，這種低飽和度天然氣水合物資源對理解全球氣候變化和碳循環具有重要意義，但是不一定都具有資源潛力（Boswell et al.，2014）。近年來，天然氣水合物探勘從傳統尋找BSR轉變到天然氣水合物穩定帶與成藏系統相結合來尋找中等（10%～40%）或者高飽和度（＞50%/＞60%）等具有資源價值的天然氣水合物藏。 1.2天然氣水合物富集成藏的關鍵控制因素 天然氣水合物廣泛分布在深水盆地，其形成受溫度、壓力控制，但是天然氣水合物的富集與氣源、儲層和流體運移等多個因素耦合有關，由于在近海底發現了天然氣水合物，目前并不清楚天然氣水合物成藏是否需要蓋層（寧伏龍等，2022）。 1.2.1天然氣水合物穩定帶 1.2.1.1天然氣水合物形成的溫度-壓力條件 溫度、壓力和氣體組分等因素影響天然氣水合物穩定帶的厚度，如果氣體組分確定，在一定的溫度條件下，天然氣水合物形成的壓力有一個*小值，大于或等于這個壓力值天然氣水合物可以生成并且能夠穩定存在。基于天然氣水合物形成的熱力學條件，依據相平衡理論建立熱力學模型，就可以計算不同類型天然氣水合物形成的溫度和壓力條件。在通常情況下，天然氣水合物處于固（骨架與天然氣水合物）-液（水）-氣（氣體）三相平衡的系統中，天然氣水合物的穩定帶厚度可以根據相平衡曲線與地溫梯度相交點來計算（圖1-3），而處于相平衡邊界區域的天然氣水合物對溫度和壓力的變化非常敏感，溫壓條件的細微變化可能導致天然氣水合物發生分解。因此，研究天然氣水合物穩定帶厚度對于準確評價天然氣水合物資源量、認識天然氣水合物與游離氣分布等具有重要意義，對于研究海底穩定性和氣候變化等具有參考價值。 計算天然氣水合物相平衡曲線有多種方法，相平衡模型包括van der WaalsPlatteeuw模型（1959年）、Chen-Guo模型（2007年）和Sloan模型（1998年）。從不同模型計算的天然氣水合物穩定帶底界（base of gas hydrate stability zone，BGHSZ）看，在低溫時，利用Chen-Guo模型和Sloan模型計算的純甲烷水合物溫度、壓力曲線相近。當地層含有乙烷、丙烷且溫度在15～20℃時，利用van der Waals-Platteeuw模型與Sloan模型計算結果相近。通過與相平衡計算的甲烷天然氣水合物穩定帶底界相比，在相同地溫梯度條件下，Ⅱ型天然氣水合物的穩定帶厚度大于甲烷天然氣水合物穩定帶厚度，說明Ⅱ型天然氣水合物的結構更穩定（圖1-3）。在特定的溫壓條件下，計算的天然氣水合物穩定帶厚度是一個定值，當外界環境發生變化時，天然氣水合物穩定帶厚度會發生調整。 天然氣水合物穩定帶底界是一個相變面，從計算的穩定帶厚度看，海底溫度場與沉積物中氣體組分類型、含量等影響計算結果，尤其地層含有重烴氣體時，天然氣水合物穩定帶厚度會明顯增加。在構造與沉積環境相對穩定的區域，計算
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