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南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价

刘锋  
【摘要】: 天然气水合物是在低温高压条件下,由天然气和水形成类似冰状的固体物质,其主要赋存于深水区的海底沉积物和陆地永久冻土地带中。一方面,天然气水合物以其巨大的储量,有望成为未来重要的替代能源;另一方面,它在海底灾害预测和全球气候变化研究中具有不可忽视的作用。 天然气水合物的形成和分解主要受温度、压力以及地质构造条件的影响,当上述条件发生变化时,其赋存状态也将发生变化。因而,构造作用、海平面升降和海底工程等因素都可能破坏天然气水合物的稳定性,从而导致天然气水合物的分解。由于天然气水合物分解会产生大量的气体和水,增大了含水合物地层的孔隙压力,同时也降低了水合物与沉积物颗粒间的胶结强度,使得含气地层的抗剪切强度和承载能力大为降低,水合物分解所形成的润湿带将形成一个向下的滑动面,此时一旦受地震或者沉积载荷增大等因素触发,仅依靠沉积物的自重,便可引起海底滑坡。 作为灾害地质因素,天然气水合物对海洋油气勘探的危害性还表现在其分解将导致地层承载力的不均匀。无论是浅层生物气还是深部热成因气,这种含气区内部承载力的不均匀都将威胁到海洋工程的安全,如造成钻井平台桩腿的不均匀沉降,使平台倾斜甚至翻倒等;另外,气体的突然释放会对管道产生破坏作用,特别是高压浅层气释放时轻则侵蚀套管,重则造成井喷,甚至可能引起钻井平台的燃烧或爆炸,造成生命及财产的损失。因此,研究天然气水合物分解引起的海底地层不稳定性研究,评价其对未来天然气水合物开发的安全性和环境风险具有重要的科学意义及实用价值。


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