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力学学报 2025年第2期57卷 545-558页

作者：宋杰刘乐乐刘涛张永超杨磊万义钊中国海洋大学海底建设与保护山东省工程研究中心山东青岛266100 中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266237 东海实验室浙江舟山316021 浙江省海洋地质调查大队浙江舟山316021

含气土是一种结构特殊的土,具有力学强度低、压缩性高、膨胀性强和固结过程复杂等特点,在海洋工程建设中容易诱发多种形式的灾害.海洋含气土的力学性质变化受有效固结应力和孔隙压力的影响,但是目前针对更高有效固结应力条件下的海洋含... 详细信息

含气土是一种结构特殊的土,具有力学强度低、压缩性高、膨胀性强和固结过程复杂等特点,在海洋工程建设中容易诱发多种形式的灾害.海洋含气土的力学性质变化受有效固结应力和孔隙压力的影响,但是目前针对更高有效固结应力条件下的海洋含气土力学性质试验研究还不够充分.文章首先对取自浙江舟山近海浅层气富集区的海洋沉积物进行了物理力学指标测试,然后重塑并借助沸石制备了含气土试样,最后在侧向完全受限条件下开展了循环加卸载试验,竖向载荷最高达到3200 kPa,揭示了海洋沉积物粒径级配、矿物组成、液限和塑限含水率等指标在去除盐分前后的变化机理,分析了含气量等因素对海洋含气土试样加卸载变形回弹与渗流过程的影响规律.结果表明,海洋含气土的体积压缩系数随着载荷的增加而减小,并且含气量越高则压缩指数与回弹指数均增大;孔隙水与气体主要在循环加卸载过程中的首轮排出,并且集中在首轮加载的初期;在首轮加载过程中,不含气饱和海洋土的渗透系数单调减小,而海洋含气土的渗透系数出现了明显的回升波动.

关键词：浅层气含气土固结试验压缩指数渗透系数

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海域天然气水合物开采对疏松砂岩气藏开发技术的借鉴与创新

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天然气工业 2025年第4期45卷 193-202页

作者：李江涛胡高伟王任一项燚伟纪云开李润彤张永年冯大强中国石油青海油田公司青海省高原咸化湖盆油气地质重点实验室自然资源部天然气水合物重点实验室·中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室浙江海洋大学中国石油西南油气田公司

海域天然气水合物（以下简称水合物）矿藏多为弱成岩泥质粉砂储层，地质及开采特征与疏松砂岩气藏类似，两者的开采技术关联性强，借鉴疏松砂岩气藏的成熟开发技术对于实现海域水合物商业化开采具有重要的指导意义。为此，分析了水合物... 详细信息

海域天然气水合物（以下简称水合物）矿藏多为弱成岩泥质粉砂储层，地质及开采特征与疏松砂岩气藏类似，两者的开采技术关联性强，借鉴疏松砂岩气藏的成熟开发技术对于实现海域水合物商业化开采具有重要的指导意义。为此，分析了水合物藏储层开采地质条件和试采生产特征，明确了制约此类矿藏开采的技术难题，进而借鉴中国石油青海油田公司在近30年疏松砂岩气藏开发中形成的关键技术，创新性提出了解决水合物开采面临的地质工程问题的思路和方案。研究结果表明：(1)水合物藏开采方式的技术突破点在于“井网布控、稳上采下、地热焖层、间歇排采、降压换热、均衡动用”，而开采工艺技术的突破点在于“套管钻井、水下吊钻、造缝注介、转水热解、清砂助排、填料补强、井网锚固”；(2)水合物藏开采可遵循“温和注热、破立兼顾、缓慢降压、低速开采”“优化井网、循环加热、应力监测、挖潜差层”“智能支撑、钻井先行、材料为重、降本增效”3大开发技术路线。结论认为，疏松砂岩气藏高效开发技术对水合物开采技术的创新、提高、发展均具有实际的启示和借鉴作用，但目前对水合物开发机理的研究和新技术现场试验还不完备，下一步应进一步优选升级、创新完善相关研究工作。

关键词：疏松砂岩气藏天然气水合物弱成岩储层开采方式开采技术开采技术政策

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海洋短排列高分辨率多道地震高精度成像关键技术

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地球物理学报 2019年第2期62卷 730-742页

作者：骆迪蔡峰吴志强闫桂京杜润林自然资源部天然气水合物重点实验室中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

基于高频震源的海洋短排列、高分辨率多道地震探测方法,具有主频高、频带宽的特点,是海底浅层地质研究,特别是海洋天然气水合物调查等方面的重要手段.针对这种地震探测方法不能有效控制电缆沉放深度、虚反射干扰严重且规律性差以及速度... 详细信息

基于高频震源的海洋短排列、高分辨率多道地震探测方法,具有主频高、频带宽的特点,是海底浅层地质研究,特别是海洋天然气水合物调查等方面的重要手段.针对这种地震探测方法不能有效控制电缆沉放深度、虚反射干扰严重且规律性差以及速度分析精度低带来的成像效果差等问题,研究了基于虚反射走时识别与模拟计算的电缆沉放深度计算方法,获得了检波点的准确沉放深度,为虚反射的有效压制提供了保障;采用基于相似性原理的排列长度放大技术,有效地解决了排列长度较短引起的速度谱能量团不聚焦的问题,提高了速度分析灵敏度,确保了地震资料成像处理精度.实际资料的最终成像处理结果表明,地震波组的信噪比和分辨率高,速度结构合理,BSR特征清晰,为海洋天然气水合物的识别和研究提供了高品质资料.

关键词：地震分辨率剩余时差虚反射速度分析

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中国天然气水合物赋存特征

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天然气工业 2020年第8期40卷 1-24,I0001页

作者：宁伏龙梁金强吴能友祝有海吴时国刘昌岭韦昌富王冬冬张准徐猛刘志超李晶孙嘉鑫欧文佳中国地质大学(武汉)工程学院自然资源部海底矿产资源重点实验室·中国地质调查局广州海洋地质调查局自然资源部天然气水合物重点实验室·中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部中国地质调查局油气资源调查中心中国科学院深海科学与工程研究所中国科学院武汉岩土力学研究所

中国陆上冻土区和海域深水区都拥有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,二者虽在同盆共生、运聚机理上有相似之处,但差异也十分明显。为了给地质-工程-环境一体化开发水合物提供准确的基础地质数据,从构造与沉积、地温、热流、地... 详细信息

中国陆上冻土区和海域深水区都拥有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,二者虽在同盆共生、运聚机理上有相似之处,但差异也十分明显。为了给地质-工程-环境一体化开发水合物提供准确的基础地质数据,从构造与沉积、地温、热流、地球化学、地球物理响应、赋存类型、孔渗、力学强度、饱和度等9个方面,对比分析、总结了二者在分布规律与赋存特征上的差异性。研究结果表明:①陆上冻土区水合物主要赋存于中生代地层,以热成因气为主,受断层裂隙构造控制,具有较好的圈闭条件,其储层温度、地温梯度、热流、压力表现为“四低”特征,水合物多数分布在砂岩孔隙和泥页岩裂隙中;②陆上冻土区水合物测井响应总体显示“两高两低”特征(高电阻率、高波速、低自然伽马、低密度),储层岩石力学强度高,具有低孔隙度、低渗透率和低水合物饱和度特征;③海域水合物主要赋存于新生代第四纪地层,热成因或生物成因气皆有,受泥底辟、气烟囱、断层裂隙控制,无明显圈闭,其储层温度、地温梯度、热流和压力表现为“四高”特征;④海域水合物多数分布在富含有孔虫的黏土质粉砂和粉砂质黏土中,地震反射波显示明显的BSR特征,测井响应则总体表现为“两高”特征(高视电阻率、高波速),其储层沉积物力学强度低,具有高孔隙度、低渗透率和相对较高的水合物饱和度。结论认为:①海域是中国水合物富集的主要区域,后续应突破海域水合物甜点识别与评价技术,统筹考虑整个水合物油气系统的资源禀赋特征;②应重点攻关水合物储层精细表征技术和富集矿体-储层系统的精细刻画,加强海陆联合和全球比对研究。

关键词：中国天然气水合物陆上冻土区海域深水区赋存特征油气系统甜点

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海域天然气水合物开采增产理论与技术体系展望

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天然气工业 2020年第8期40卷 100-115页

作者：吴能友李彦龙万义钊孙建业黄丽毛佩筱自然资源部天然气水合物重点实验室·中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室

从量级尺度大幅度提高产能是实现天然气水合物(以下简称水合物)产业化开采的关键,而水合物开采能否产业化又取决于原地可采储量能否支撑产业化开采所需要的基本开采周期,以及开采产能能否达到当前产业化开采的标准。为了给水合物开发技... 详细信息

从量级尺度大幅度提高产能是实现天然气水合物(以下简称水合物)产业化开采的关键,而水合物开采能否产业化又取决于原地可采储量能否支撑产业化开采所需要的基本开采周期,以及开采产能能否达到当前产业化开采的标准。为了给水合物开发技术研究提供参考,从海域水合物增产理论与技术学科体系建设的角度,结合国内外水合物实验模拟和数值模拟研究成果,分析了潜在的水合物增产技术,提出了水合物开采增产的基本原理、评价方法及目前存在的技术瓶颈。研究结果表明:①复杂结构井、多井井网、新型开采方法、储层改造是实现天然气水合物增产的主要途径,其增产机理可归纳为扩大泄流面积、提高分解效率、改善渗流条件等三个方面;②复杂结构井和井网是提高水合物产能的根本,基于复杂结构井和井网系统辅助加热或进行储层改造,能从量级尺度提高水合物的产能;③制样技术、储层监测技术和力学场耦合技术是目前水合物增产基础研究的主要技术瓶颈,建议“十四五”期间国家水合物应用基础研究的重点应关注上述技术瓶颈。结论认为,以水平井或多分支井为代表的复杂结构井、以多井簇群井开采为代表的井网开采模式、以降压辅助热激发为主的开采新方法、以水力造缝为代表的储层改造技术的联合应用等,是实现水合物产能量级提升的关键。

关键词：海域天然气水合物产业化开采增产理论和技术复杂结构井井网降压辅助热激发水力造缝储集层改造

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块状甲烷水合物分解动力学特征及其影响因素

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天然气工业 2020年第8期40卷 141-148页

作者：陈强吴能友李彦龙刘昌岭孙建业孟庆国自然资源部天然气水合物重点实验室·中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室

与冷泉相关的块状甲烷水合物是非常规天然气资源开发的重点目标之一。为了了解其分解动力学特征以便于制订合理的开发方案,利用高压差示扫描量热仪实验测试了块状甲烷水合物的生成与分解过程,将分解的吸热效应与分解速度相关联,分析不... 详细信息

与冷泉相关的块状甲烷水合物是非常规天然气资源开发的重点目标之一。为了了解其分解动力学特征以便于制订合理的开发方案,利用高压差示扫描量热仪实验测试了块状甲烷水合物的生成与分解过程,将分解的吸热效应与分解速度相关联,分析不同环境下块状甲烷水合物分解瞬时速度和平均速度的变化特征,然后,基于实验结果采用经典的甲烷水合物分解动力学模型计算得到不同压力下甲烷水合物分解活化能,进而评价分解表面积、温度、压力和矿化度等因素对甲烷水合物分解速度的影响。研究结果表明:①随着压力升高,甲烷水合物分解活化能逐渐增大,在此次实验测试条件下其数值介于27.5~28.5 kJ/mol;②在去离子水溶液中,甲烷水合物的分解瞬时速度呈现先增加后减小的趋势,在分解早中期其累计分解物质的量随时间的变化关系呈指数函数形式增长,后期则呈缓慢线性增长;③在孔隙水溶液中,甲烷水合物的分解瞬时速度也呈现先增加后减小的变化趋势,但较之于去离子水溶液,孔隙水溶液中甲烷水合物的分解瞬时速度峰值出现的时间较晚,孔隙水溶液矿化度对水合物分解速度的促进作用弱于温度的影响;④对影响去离子水溶液中块状甲烷水合物分解速度的因素按照影响程度由大到小排序,结果依次为分解表面积、温度、压力。结论认为,在储层改造的基础上,热激法是块状甲烷水合物开采的合理方式。

关键词：块状甲烷水合物高压差示扫描量热技术分解动力学分解速度分解活化能储层改造热激法合理开采方式

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深度学习技术在地震储层预测中的应用及挑战

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石油地球物理勘探 2024年第3期59卷 640-651页

作者：骆迪王宏斌蔡峰吴志强孙运宝李清中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266237 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237

传统地震储层预测技术已无法满足储层精细评价的需求,深度学习具有强大的特征提取和高维数据处理能力,近年来广泛应用于地震储层预测并取得了较好的效果。为此,本文深入讨论深度学习技术在地震储层预测中的应用、进展及它在实际工作中... 详细信息

传统地震储层预测技术已无法满足储层精细评价的需求,深度学习具有强大的特征提取和高维数据处理能力,近年来广泛应用于地震储层预测并取得了较好的效果。为此,本文深入讨论深度学习技术在地震储层预测中的应用、进展及它在实际工作中面临的挑战,并提出未来的发展方向。主要认识有:(1)在烃类定性检测方面,深度学习技术有助于综合利用多属性地震数据去提高效率和预测结果的准确率;在定量预测方面,深度学习技术可以更精准地逼近地震数据与目标之间复杂的非线性关系,实现储层的精细定量评价。(2)深度学习技术的应用面临的挑战主要是标签数据不足和样本不均衡等容易导致模型过拟合,泛化能力差;模型复杂,计算成本高;模型的“黑匣子”特征使预测结果缺乏物理可解释性;缺乏定性预测模型的评价标准和高精度的不确定性量化算法。(3)未来的研究方向应致力于克服数据可用性的不足和深度学习的局限性等,构建地球物理知识图谱,实现多源数据与知识的有效融合、共享,将深度学习与反馈强化学习等其他机器学习算法相结合,为油气勘探和开发提供更可靠的技术支撑。

关键词：地震储层预测深度学习地震反演地震烃类检测有监督学习无监督学习

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不同类型水合物成藏特征研究进展

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地质学报 2024年第9期98卷 2557-2578页

作者：胡高伟卜庆涛赵亚鹏赵文高王自豪邱晓倩刘童自然资源部天然气水合物重点实验室中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266237 青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237

近年来不同类型水合物成藏特征备受关注,不同的赋存类型对储层特性和勘探开发具有重要影响。本文综合分析了天然气水合物的分布、成藏和稳定条件,深入探讨了气源、气体运移通道、储层条件、构造环境和成藏模式等特征内容,剖析了孔隙充... 详细信息

近年来不同类型水合物成藏特征备受关注,不同的赋存类型对储层特性和勘探开发具有重要影响。本文综合分析了天然气水合物的分布、成藏和稳定条件,深入探讨了气源、气体运移通道、储层条件、构造环境和成藏模式等特征内容,剖析了孔隙充填型水合物与裂隙充填型水合物在上述方面的具体差异。研究表明,孔隙充填型水合物的有利储层条件包括合适的孔隙结构、适宜的渗透性和高含气量等。裂隙充填型水合物主要分布在海底裂隙中,并与地质构造密切相关。沉积物基质成分及构成、裂隙赋存与地质构造共同决定了水合物的生成类型。较孔隙充填型水合物,裂隙充填型水合物在成藏模式方面会显著受到裂隙、断层等地质构造的影响。未来可持续关注孔隙充填与裂隙充填水合物在形成过程、赋存形态及物理响应等方面的差别;结合实验及数值模拟等不同方法,从多学科、跨尺度等多视角创新储层判别方法,明晰成藏差异,为水合物高效开发提供科学依据。

关键词：天然气水合物孔隙充填型裂隙充填型成藏特征成藏模式

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主动、被动大陆边缘天然气水合物成藏模式对比

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天然气工业 2020年第8期40卷 45-58页

作者：胡高伟卜庆涛吕万军王家生陈杰李清龚建明孙建业吴能友自然资源部天然气水合物重点实验室·中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室中国地质大学(武汉)海洋学院

不同大陆边缘(主动、被动)沉积物中天然气水合物(以下简称水合物)赋存的控制因素与成藏模式有所差异,开展二者之间的对比研究对于指导水合物勘探具有重要的意义。为此,以主动大陆边缘卡斯凯迪亚(Cascadia)和日本南海(Nankai)海槽、被动... 详细信息

不同大陆边缘(主动、被动)沉积物中天然气水合物(以下简称水合物)赋存的控制因素与成藏模式有所差异,开展二者之间的对比研究对于指导水合物勘探具有重要的意义。为此,以主动大陆边缘卡斯凯迪亚(Cascadia)和日本南海(Nankai)海槽、被动大陆边缘布莱克海台(Blake Ridge)和尼日尔三角洲盆地(Niger Delta Basin)等典型水合物成藏区为研究对象,借助于综合大洋钻探(IODP)航次资料解剖和数值模拟分析等手段,从应力场的角度探讨了上述两种背景下含甲烷流体的驱动样式,进而对比分析了主动、被动大陆边缘水合物的成藏模式。研究结果表明:①主动大陆边缘以侧向挤压应力为气体垂向运移提供了驱动力和通道,引诱深部游离气和原位生物气沿断裂运移,气体运移通道主要为俯冲-增生产生的断层、断裂和滑塌体;②主动大陆边缘粉砂和砂质粉砂等粗粒浊流沉积孔隙度大、渗透性好,并且增生楔上沉积物厚度大,是水合物成藏较为有利的储集空间;③较之于主动型大陆边缘,被动大陆边缘虽然缺少俯冲带造成的侧向应力,但在其内巨厚沉积层塑性物质及高压流体、陆缘外侧火山活动等的共同作用下,产生垂向加积和拉张应力,形成的扩散型水合物聚集速率主要取决于甲烷的供给速度;④被动大陆边缘有机质含量、产气速率、地温梯度及沉积速率对水合物含量空间分布具有差异性影响,泥火山或底辟构造等为水合物的形成与赋存提供了理想的场所。

关键词：主动大陆边缘被动大陆边缘天然气水合物成藏模式对比卡斯凯迪亚边缘日本南海海槽布莱克海台尼日尔三角洲盆地聚集速率

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深海冷泉微生物遗传资源研究进展

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微生物学报 2024年第12期64卷 4537-4560页

作者：廖静姜秋云韩迎春肖曦董西洋自然资源部第三海洋研究所海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005 中国地质调查广州海洋地质调查局广东广州511458 中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266237

深海冷泉由甲烷等烃类化合物渗漏形成,其独特的生态环境孕育了新颖且系统发育多样的原核生物、真核生物和病毒。冷泉微生物通过化能合成作用获得能量和物质,驱动碳、硫、氮等元素的生物地球化学循环,维持着冷泉生态系统的稳定。冷泉生... 详细信息

深海冷泉由甲烷等烃类化合物渗漏形成,其独特的生态环境孕育了新颖且系统发育多样的原核生物、真核生物和病毒。冷泉微生物通过化能合成作用获得能量和物质,驱动碳、硫、氮等元素的生物地球化学循环,维持着冷泉生态系统的稳定。冷泉生境蕴含丰富的微生物遗传资源,特别是极端环境下产生的酶和次级代谢产物,具有脱卤、固氮和抗菌等作用,在农业、药物开发和环境保护等领域展现出潜在的应用前景。此外,冷泉微生物与天然气水合物开采的环境影响评估紧密相关,并在全球气候变化中扮演重要角色。为了有效开发深海冷泉微生物的遗传资源,未来研究应通过原位采样、测序和培养技术,结合环境参数监测,深入探讨冷泉微生物的生态角色与进化机制,挖掘冷泉微生物的基因资源,研究水合物开采中的微生物响应,从而为全面开发深海冷泉微生物遗传资源及水合物资源提供科学依据。

关键词：深海冷泉微生物遗传资源生物地球化学循环天然气水合物气候变化

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