天然气水合物系统举例

在天然气水合物系统中，大部分天然气水合物稳定带中的天然气从下面以对流方式发生运移。在天然气水合物运载层中的第一种天然气水合物形成模式中，水与溶解甲烷从底部运移至天然气水合物稳定带中，甲烷相对富集，随着甲烷从向上运移的水中分离出来，天然气水合物在沉积物有效孔隙中形成，或在富含泥的沉积物中，可能形成独自的孔隙。图7－20为没有天然裂缝的海相沉积物中由饱含甲烷的水以横向运移形成的3种假设的天然气水合物系统。在例1中(图7－20A)，该天然气水合物系统的特点是水溶甲烷流量非常高，以至于在天然气水合物稳定带基底形成的一个有限的，饱和度低的天然气水合物。例2所描述的天然气水合物系统(图7－20B)以相对较高的水溶气流量特征为主(与例1相比)，其可形成直接覆盖在天然气水合物稳定带基底之上的厚层天然气水合物矿藏，且在游离气之上。在例3中，可见例2的持续变化过程。随着水溶气的继续运移和沉积，水合物稳定带基底将会向上移位，和海底保持相同深度。向上运移的稳定带基底处的天然气水合物发生溶解，分离出来的气体重新向上运移至上覆稳定带后，会形成新的天然气水合物。在布莱克海台天然气水合物的研究中，循环气体沿着向上推进的天然气水合物稳定带边界运移，该现象被认为是阻止了位于稳定带基底之上的沉积层中天然气水合物聚集成藏。如图7－20所示，如果增加一个高渗透性的运移通道，如断层，将会大大改变天然气水合物矿藏的外貌特征。图7－20中假设的甲烷溶解度曲线和甲烷浓度梯度曲线是Bhat-nagar et al.(2008)和Malinverno et al.(2008)预测的结果。

图7－20天然气水合物系统图(据Collett et al．，2008)

图7－21甲烷以气泡相(或水溶相)沿着渗透性运移通道发生运移的天然气水合物系统举例(据Collett et al.，2008)

在第二种天然气运载层中天然气水合物形成模式中，甲烷以气泡相从下往上运移。在另外一种假设的天然气水合物系统中，假定沉积层以低渗透性的泥岩为主(图7－21)。图7－21中所描述的3个例子均需允许游离气相(即气泡)发生运移的中等渗透性运移通道，例如，断裂系统(图7－21A)或多孔渗透性沉积层(图7－21B)。运移通道在大多数情况下为裂缝系统，或为砂岩层，也可能是适合高浓度的天然气水合物形成的多孔渗透性储集层。图7－21C描述了天然气水合物矿藏与天然气水合物矿藏在裂缝性砂岩储集层中的结合过程。在这种情况下，裂缝系统再次充当了气体运移通道。图7－21中例子最重要的一点在于假定是游离气相发生运移。然而，富含甲烷的水同样沿着高渗透性运移通道运移至上覆天然气水合物稳定带中，随着甲烷发生分解，该稳定带可能有助于形成高度聚集的天然气水合物。

一些典型的裂缝性泥岩系统中的天然气水合物矿藏在以下几个地方均有分布:Keath-ley Canyon区域、墨西哥湾、印度近海Krishna－Godavari盆地大部分站位、韩国东部沿海Ulleung盆地及美国北部Cascadia大陆边缘。在日本南海海槽和墨西哥湾阿拉米诺斯峡谷地区，形成于具有运移至天然气水合物基底的渗透性运移通道的海相砂岩中的天然气水合物的例子也有发现。