南海低渗弱固结水合物储层地质特征及物性刻画

来源 :中国地质大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bbpooh123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
天然气水合物(以下简称水合物)具有资源量大、分布广和清洁无污染等优点,被国际公认为21世纪最具潜力的战略资源。20世纪90年代中后期以来,我国相继在南海北部东沙、神狐、琼东南和西沙海槽4个海区开展了天然气水合物资源综合调查与研究工作,先后发现了 22个具明显BSR异常的天然气水合物区块,圈定了 6个水合物成矿远景区、19个成矿区带、25个有利区块、24个钻探目标区,取得了一系列重大找矿成果。尤其是2017年和2020年在南海神狐海域实施的水合物试采,使我国成为了全球首个实现在海域粉砂质储集层水合物开采中,获得连续稳定产气的国家。目前,天然气水合物已被正式列为我国第173种新矿种,其产业化开始加速。然而,南海水合物储层以低渗弱固结泥质粉砂或粉砂质泥岩为主,储层精细描述困难,导致其中水合物含量认识不清,进而影响了资源量评价和开采层位优选。而低渗弱固结的工程地质特性又导致开采水合物分解半径小,产能难以达标,同时还易诱发井壁垮塌、出砂、地层沉降、气体泄漏、甚至地质灾害等问题,这使得我国水合物产业化仍面临经济性和安全性的双重挑战。因此,系统刻画储层地质特征及物性参数是南海典型水合物藏安全高效开采的基础,对实现水合物产业化开发具有重要意义。据此,本文在系统梳理和总结南海历次水合物钻探计划、水合物试采相关数据和研究成果的基础上,对南海典型低渗弱固结水合物储层所取获水合物岩心进行了系统测试和分析,并结合相关模拟实验的认识,从定量和定性两个方面研究了南海低渗弱固结水合物储层的地质特征和储层物性,主要得出以下结论和认识:(1)水合物储层由含水量高的深灰色粘土质粉砂组成,富含有孔虫壳体,钙质超微化石和草莓状黄铁矿集合体。其中,砂颗粒棱角尖锐,分选性较好;粘土矿物以层状伊利石为主;有孔虫以浮游类为主且含量高;水合物主要为孔隙填充、颗粒胶结、微裂隙填充的复合分布模式,大量水合物赋存于有孔虫壳体内。(2)水合物储层总体处于低温、低能、相对稳定的弱还原沉积环境;水合物气源的成因类型与构造密切相关,通常在沟源性断裂发育的区域,气源以热成因或混合成因为主,而其他区域则以生物成因为主。水合物的产出与分布,由浊流沉积体和厚层细粒沉积物失稳体构成的储层盖层组合及气源宏微观运移通道共同控制。(3)水合物富集程度受沉积物颗粒的比表面积、储层的孔径、有孔虫的丰度等微观因素控制,水合物饱和度整体随着比表面积的减小、中值孔径和有孔虫丰度的增加,呈现上升的趋势。另外,水合储层内部,粒径相对小的沉积物颗粒含量越高的部位,微裂隙越发育,其对水合物的成藏十分有利。(4)水合物分解之后的储层孔隙度约20%,有效渗透率约0.5~0.75mD,剪切强度大约300KPa,摩擦角约20°,内聚力处于几十至上百KPa的水平。同时,当围压增大时,水合物分解之后的储层有效渗透率急剧减小,力学性质弱化明显;在相同的剪切速率条件下,围压越大,剪切变形致使其内孔隙水压力越大,且存在应变硬化现象,但无明显剪切强度峰值。此外,归一化渗透率Kr拟合公式:Kr=(1-Sh)3.6/(1+Sh)2.58适用于南海低渗弱固结水合物储层渗透率的预测。(5)水合物储层当围压的增加或剪应变的减少时,剪切模量呈指数上升,而阻尼比呈指数下降。在围压相同的条件下,剪切模量、阻尼比随饱和度的增加而上升,而剪切模量的应力敏感指数饱和度随饱和度的增加呈现出明显的下降趋势。当储层中的水合物以孔隙填充型为主,剪切模量与孔隙度负相关,阻尼比和剪切模量的应力敏感指数与孔隙度正相关。当水合物以骨架支撑型为主时,剪切模量和阻尼与孔隙度正相关,敏感指数b与孔隙度负相关,而且剪切模量和阻尼比的值出现“跃升”,敏感指数b明显降低。水合物可类比为一种填充孔隙的固相材料,其可导致剪切模量增加,敏感指数b降低,剪切模量随应变的增加而衰减的速率加快。水合物和沉积物颗粒之间极有可能存在未转化的水膜,其应是导致阻尼比随水合含量增加而上升的关键因素。
其他文献
对流层气温直减率(Trop-ATLR)是大气稳定度判定的依据,近地表气温直减率(SATLR)和地表温度直减率(LTLR)可在一定程度上间接地为对流层低层大气稳定度研究提供判断依据。此外,SATLR和LTLR研究还具有广泛的应用价值,如在水文气候、山地气候和生态、山地冰川和区域气候降尺度等方面作为重要的模型参数,影响着地表气温的分析和模拟结果。我国山区面积宽广,地形和气候条件复杂,因此,对我国温度直
不同功能区是城市各项职能有效发挥的载体,对于调控城市用地政策和城市用地开发,检测城市发展过程中面临的问题具有重大意义。因此,城市功能区的挖掘成为城市计算中的一个重要内容。而城市中人类的各种经济活动关系到不同的功能类型,这种经济活动的局部化促成了城市区域的功能性。同时,一个区域的功能并不是单一的,如在文化教育区里仍然有饭店、娱乐设施、商业设施等,因此,一个区域可以用不同功能的分布来表达。利用人们的日
水利工程建成运行后,库水位周期性涨落,扰动了库岸固有的地质环境,库岸滑坡水力边界改变,原有平衡被打破,大量古滑坡复活和新滑坡产生,对库区人民生命财产安全构成巨大威胁,科学有效地避免和减轻库岸滑坡的危害对保障库区社会经济的可持续发展十分关键。库区常见一些古滑坡经过多期次滑动,滑坡内具有多个滑体和滑带,变形同时受到多个滑体和滑带的控制,在库水位涨落和降雨影响下,不同区域呈现出差异化变形,此类滑坡在水库
大陆地壳是人类赖以生存的家园,也是地球区别于其他星球的重要特征。了解古老大陆地壳的成熟和稳定过程,可以帮助我们认识地球的形成历史,探寻地球的物质资源,以及找寻地外的宜居星球。但是想要研究古老大陆地壳是十分困难的,不仅因为完整的太古宙地壳剖面极难留存,也缺乏行之有效的技术手段。为了探寻古老大陆地壳结构稳定的特点和化学成分演化的特征,本文选取了扬子克拉通太古宙、古元古代的岩石为研究对象。扬子克拉通陆核
大同地区作为我国重要的煤炭产区,由于煤炭资源的枯竭和环境污染问题,大同地区面临的能源结构调整问题亟待解决。研究发现大同盆地具有丰富的地热资源,而地热资源作为一种可再生的清洁能源,因其储量大、分布广、可再生、无污染、不受气候影响等特点在能源结构调整,新能源的开发与利用方面具有重大潜力。因此,对大同盆地地热资源进行科学研究、开发与利用,对当地经济社会的发展具有举足轻重的作用。以往对大同盆地地热资源的研
岩石圈地幔是地球深部最重要的物质传输和能量交换的场所,是连接浅层地壳和深部地幔的关键纽带,在壳幔相互作用、地壳生长分异以及矿产资源形成等诸多方面起着重要作用。地质体中的地幔橄榄岩以及地幔交代岩是记录俯冲带深部地幔信息的重要载体。本文选取了大别造山带的代表性岩体——毛屋超镁铁质岩体作为研究对象,为探索俯冲带岩石圈地幔复杂壳幔相互作用提供突破口,通过岩石学、地球化学和年代学的手段,旨在:(1)察明华北
乌奴耳锌铅银钼多金属矿床位于内蒙古东部牙克石市乌奴耳镇辖区内,为近年来在大兴安岭造山带新发现的与中生代火山-次火山岩有关的矿床。查明乌奴耳矿床地质特征、矿床成因、成矿机制,建立其成矿模式,对乌奴耳勘查区的进一步找矿勘查工作具有重要意义。乌奴耳矿床具有斑岩-浅成低温热液复合型矿化特征,其成矿作用可划分为斑岩成矿期和浅成低温热液成矿期共两个成矿期,并进一步划分为三个成矿阶段:(1)斑岩型Mo矿化阶段,
贵州遵义锰矿为二叠纪茅口期形成的大型-超大型锰矿床,是我国重要的锰矿产区和锰工业园区之一,是贵州省首个发现的具有工业价值锰矿区。本文以贵州遵义地区二叠纪茅口组及锰矿为研究对象,以野外露头剖面、钻孔岩芯、典型矿床为研究重点,充分利用以往研究区资料,用岩石学、矿物学、矿床学、地球化学、沉积学、岩相学等方法,研究成矿构造地质背景、岩相古地理、构造古地理等,识别同沉积断裂,划分盆地结构,再造黔北裂谷盆地的
目前国内大多数水驱开发砂岩油藏已进入开发中后期,开采成本持续走高,基于控制成本提高经济效益考虑,如何更高效利用已投产井,在较少措施和低操作成本情况下进一步提高水驱油藏采出程度,维持老井稳产,一直是提高油田经济效益的重要手段。保持老区产能稳定,成为当前维持油田经济有效开发的重要手段。水驱油藏开发效果的影响因素包括储层形态、非均质程度、渗透率各向异性程度等,油田在长期水驱过程中逐渐形成油水分布的不均匀
煤层气是一种主要以吸附状态储存在煤基质表面,部分游离于煤孔隙中的烃类气体,其主要成分为甲烷,是国际上崛起的新型、清洁、优质的非常规天然气能源。我国煤层气储量约36万亿立方米,位居全球第三,可开采总量约10万亿立方米。其中,沁水盆地可开采总量达1万亿立方米以上,是我国煤层气产量最高的含煤盆地。煤层气储层保护钻井液技术是煤层气勘探开发关键技术之一,近年来清水钻井液在沁水盆地煤层气井钻井中被普遍使用,但