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祁连山木里天然气水合物钻孔沉积构造特征及与水合物分布关系研究

庞守吉  
【摘要】:天然气水合物作为21世纪的一种新兴潜在替代能源已备受关注。以往国际上对冻土区天然气水合物的勘察中,关注点多在储层中的水合物赋存状况、储层岩心的粒度、孔隙度、渗透率及多年冻土层厚度与水合物成藏间的关系等方面。近年来,随着研究的深入,科学家们已认识到构造和沉积对水合物分布控制的重要性,但研究程度仍十分薄弱。 本文利用我国首个陆域天然气水合物钻区,通过5个水合物钻孔地层较为系统和详细的描述,结合岩心粒度、矿物、元素分析以及断层破碎带、冻土层属性等的综合分析,对水合物沉积、构造控制特征展开研究,得到以下几点主要成果和认识: (1)研究区水合物储存首要控制因素是可为深部气源提供流体通道的区域主断层;其它小断层和破碎带可为水合物提供部分流体来源及储存空间;气体来源以深部热解气为主。 (2)厘清了钻孔地层特征、地层单元空间展布情况,识别了研究区地层沉积相类型,并完成了沉积微相的划分,发现:水合物所处地层多位于江仓组上段(J2j2),沉积环境以湖泊为主,推测江仓组地层也可能对水合物有一定的控制作用(岩相控制);不同沉积环境地层中水合物赋存层段的粒级组分含量不同,局部小断层和粗碎屑沉积可为天然气水合物提供有利储存空间。 (3)通过对冻土层的分析,发现祁连山冻土区水合物的储存不仅受冻土层厚度控制,还与冻土层的构成和岩性有很大关系,如勘探区内DK-2和DK-3钻孔中含煤、渗透性较弱的重复地层可能为水合物储存提供有利“盖层”; (4)通过各钻孔综合剖面及孔间岩性、沉积相和断层等的对比,确定了中侏罗统各组段界限的识别标志; (5)通过综合分析,并与加拿大冻土区进行对比,总结了祁连山冻土区在其冻土类型、冻土层厚度、冻土层岩性、水合物赋存层位地层和沉积相等方面的特殊性,较系统的获得了沉积构造特征对水合物的控制作用,这不仅为水合物钻探提供了地层、沉积环境方面的新认识,也为煤田地质工作提供了新的参考资料。


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