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韩国海域天然气水合物勘查与试采研发工作进展

2017-5-4 17:03:01 来源:中国矿业报社 作者: 张 凡

作为韩国国家天然气水合物计划的一部分,2007年和2010年,韩国分别在郁龙盆地实施了两次水合物钻探航次。第一钻探航次(UBGH1),确认了该盆地天然气水合物的赋存;第二钻探航次(UBGH2)目的是为了选择试采站位和评估该盆地的资源潜力。本文重点对第二钻探航次(UBGH2)的研究结果进行介绍。

UBGH2工作概述

UBGH2的目的是确定含天然气水合物沉积物在盆地的存在,并获得天然气水合物矿床的科学信息,以实现更为严谨的天然气水合物资源评估,为2015年的试采查明含天然气水合物的砂质储层。

UBGH2站位的大部分以盆地半远洋/浊积相为钻探目标,站位选择过程中采用了含油气系统的方法。经系统的评估之后,优先级别最高的13个站位代表了不同的天然气水合物产出模式,并可以检测整个盆地的地质条件。

UBGH2于2010年7月9日至9月30日采用辉固“Synergy”号钻探船实施。基于对盆地沉积相的考虑,每个站位都做了取芯计划。

UBGH2的研究结果

UBGH2为以下研究提供了数据和信息:①郁龙盆地地质和沉积学记录;②检查已确认的水合物的气体和水来源;③认识盆地内水合物分布的岩性控制因素;④进一步估计郁龙盆地的天然气水合物原地资源量。

一是天然气水合物产出的岩性地层学控制。船上和航次后的分析定义了多种天然气水合物产出类型。研究将天然气水合物的类型定义为砂层中的“孔隙充填”、脉状中“裂隙充填”以及没有明显岩性控制的泥岩中结核或“浸染”型。

岩芯和测井数据指示UBGH2-2_2和UBGH2-6站位都含有“高质量”的含水合物砂质储层,这两个站位含水合物砂体的总厚度是UBGH1和UBGH2中最大的。

二是含天然气水合物沉积物的物理性质。在UBGH2中,物理性质数据的初始来源包括13个站位和其中10个站位采集的211个常规电缆岩芯的测井数据。各站位报道的孔隙度为65%至71%,颗粒密度为2.57 g/cm3至2.66 g/cm3,平均热传导系数为0.8 W/mK,测试的沉积物有相对较高的初始孔隙比和较高的压缩系数。

三是孔隙水和气体地球化学。在航次中5个非气烟囱站位和3个气烟囱站位的取芯中,低氯离子浓度异常及相关的δD和δ18O孔隙水浓度富集,如果来自取芯过程中水合物的分解,则可得出孔隙充填型和裂缝充填型的水合物类型中的水合物饱和度为5%至65%。孔隙水组成和同位素数据有GHSZ下部出现明显流体盐度淡化的证据。

四是微生物学。UBGH2-3和UBGH2-10站位含天然气水合物的沉积物中与厌氧甲烷氧化(ANMEs)有关的脂类生物标记物等地球化学标志。古菌的脂类生物标志物在硫酸盐甲烷转换带(SMTZ)显示出相对较高含量和明显的δ13C负偏(-100‰至-78‰),表明了该环境下AOM的重要性。最高的五甲基二十烷、烷类、古细菌醇和sn-2双羟基古细菌醇等数据说明在对应深度处较高的甲烷氧化速率具有较高的n-2双羟基古细菌醇浓度,而不是古细菌醇,这对于原位甲烷氧化的活动性是一个证据。

五是测井分析。研究采用有效介质理论(EMT)和LWD获取的声波速度数据计算了UBGH2中4个“代表性”站位的天然气水合物饱和度。为进一步刻画郁龙盆地气烟囱构造中裂缝充填型天然气水合物的产出特征,研究针对UBGH2-3站位施钻和测井的、裂缝占主导的体系的电阻率和声波特性,提出了一个各向同性和各向异性模型。利用LWD获取的UBGH2-6站位电阻率测井数据刻画了砂质储层厚度对天然气水合物饱和度的影响。利用WL和VSP数据估计了UBGH2-6和UBGH2-10站位的天然气水合物饱和度。

六是盆地分析。利用来自郁龙盆地西部的多道地震数据(MSC),研究了盆地的大规模沉积特征及它们对电阻率和阿尔奇参数的影响。利用UBGH2中的2D地震数据和测井结果在区域尺度上刻画天然气水合物的产出特征。

七是天然气水合物评估。利用测井和地震数据评估郁龙盆地天然气水合物中天然气的潜在体积量。其中一种新方法采用了2D和3D地震数据体,以及岩芯和测井数据,来定义和划分被评估区的地震相类别,评估模型中的概率元素通过蒙特卡洛模拟获取。另外一种估算新方法是利用地震反演和多属性变换技术,基于研究区UBGH2测井数据的天然气水合物饱和度被用于区域地震时间切片之上。

八是天然气水合物含油气系统的组成。研究评估了郁龙盆地甲烷水合物形成和稳定的地质控制因素包括:①天然气水合物压力-温度稳定条件;②气源;③气体运移;④合适的宿主沉积物或“储层”。

根据原位温度以及孔隙水和气体化学分析计算出来的GHSZ底面深度,与UBGH2中大多数站位的地震剖面上的BSR深度吻合。

天然气水合物样品和含水合物岩芯的甲烷碳同位素分析表明,气源以微生物成因甲烷为主,含有微量甚至无热成因气的贡献。

测井数据和岩芯样品的分析表明,郁龙盆地天然气水合物的产出主要受控于水合物可以充填的裂隙和/或粗粒沉积物,或者弥散在富砂储层的孔隙中。

根据宿主“储层”的特征,郁龙盆地至少含有3种类型的天然气水合物:(1)整个盆地范围内广泛存在的大量垂直烟囱构造;(2)许多火山灰和砂层的存在,最有可能储藏着郁龙盆地的天然气水合物;(3)天然气水合物作为低饱和度的“孔隙充填”组分赋存于富硅藻的泥质沉积物中。

未来研究工作

郁龙盆地的试采计划于2015年实施。UBGH2-6站位是试采的潜在站位,已经于2012年布置了200 km2的3D地震数据,最终的测试井和开采方法将会被选定。为了保证试采的安全,还部署了环境研究项目。该项目包括用KIGAM的海底观测系统(KISOS)、“TAMHEA II”科考船及海底监测系统(KIMOS)进行的基线调查,以及其他与试采中天然气水合物分解而释放甲烷有关的潜在灾害。为了确定生产井附近天然气水合物储层和生产效率的变化,他们也将实施生产前后的地球物理调查。为了开发最合适的生产技术,韩国已经进行了1D米级的天然气水合物生产模拟,未来将会扩展至3D米级模拟。□

(作者单位:中国地质图书馆文献情报室)

编辑:宫莉

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