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南海北部气烟囱成因及其与油气及水合物运聚成藏关系

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海洋地质前沿 2024年第4期40卷 1-8页

作者：何家雄关进安王梦荷苏丕波中国科学院大学北京100049 中国科学院天然气水合物重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学技术大学能源科学与技术学院合肥230026 广州海洋地质调查局三亚南海地质研究所三亚572024

南海北部大陆边缘盆地油气勘探及天然气水合物调查与勘查评价中,地球物理资料尤其是二维/三维地震剖面上常见不同类型、不同特征且与油气藏及天然气水合物藏密切相关的地震反射模糊带等地震地质异常体,即“气烟囱”或“流体底辟”或“... 详细信息

南海北部大陆边缘盆地油气勘探及天然气水合物调查与勘查评价中,地球物理资料尤其是二维/三维地震剖面上常见不同类型、不同特征且与油气藏及天然气水合物藏密切相关的地震反射模糊带等地震地质异常体,即“气烟囱”或“流体底辟”或“含气陷阱”。本文拟重点研究“气烟囱”成因及其与油气及天然气水合物运聚成藏的关系。油气勘探实践表明,气烟囱往往与油气藏尤其是天然气水合物藏伴生,且油气及水合物多处于其上覆或两侧位置附近。通过大量油气及天然气水合物勘探实践、地质地球物理资料综合分析及油气地球化学分析等,充分证实了气烟囱与其上覆或两侧附近的油气及天然气水合物藏具有密切的成因联系。研究表明,气烟囱作为连接和沟通烃源/气源供给系统与油气藏及水合物藏之间的重要桥梁和纽带,是油气(水合物)勘探中判识追踪油气藏及水合物藏成因、确定其烃源/气源供给系统活动特征的重要依据和指示。因此,深入分析研究气烟囱系统成因及类型,不仅能够追踪探索和判识确定油气及水合物成因,阐明其运聚成藏规律及控制因素,而且能够指导油气及水合物勘探部署与综合评价工作。同时,通过油气及水合物成因的地球化学分析,亦可判识确定其气烟囱成因及其对油气和水合物运聚成藏的控制影响作用。

关键词：气烟囱气源构成气源类型油气及水合物运聚特征

海洋天然气水合物工程地质学的提出、学科内涵与展望

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地学前缘 2024年

作者：吴能友李彦龙蒋宇静孙金声谢文卫胡高伟王韧于彦江王金堂陈强申凯翔孙志文陈明涛中国石油集团工程技术研究院有限公司日本长崎大学工学部崂山实验室天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广州海洋地质调查局中国石油大学(华东)石油工程学院自然资源部天然气水合物重点实验室.青岛海洋地质研究所

能源结构调整和国家“双碳”战略的实施为海洋天然气水合物作为一种潜在能源开展研究提供了难得的发展空间。随着勘探开发研究的深入，海洋天然气水合物安全高效开发面临的多种类型工程地质风险管控矛盾日益凸显，亟待发展基于现代工程... 详细信息

能源结构调整和国家“双碳”战略的实施为海洋天然气水合物作为一种潜在能源开展研究提供了难得的发展空间。随着勘探开发研究的深入，海洋天然气水合物安全高效开发面临的多种类型工程地质风险管控矛盾日益凸显，亟待发展基于现代工程地质学基本原理的海洋天然气水合物工程地质学。为此，本文阐述了天然气水合物工程地质学的提出过程，并结合国内外研究进展，论述了海洋天然气水合物工程地质学的基本学科构架、核心研究任务和主要研究手段。认为海洋天然气水合物工程地质学是海洋地球系统科学的有机组成部分，其核心目标是评估海洋天然气水合物系统的地质、工程安全承载力，并对海洋天然气水合物勘探开发提供决策支撑。海洋天然气水合物工程地质学不仅能为回答勘探开发活动与海洋天然气水合物系统之间的相互作用机制提供科学依据，也能有效地将海洋天然气水合物能源研究与地质灾害、全球气候变化研究关联起来，为实现海洋天然气水合物地质、环境、工程一体化可持续发展提供一定的理论与技术支撑。

关键词：天然气水合物工程地质学学科内涵研究任务技术手段

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我国海洋地热能开发利用研究

中国工程科学 2024年第4期26卷 222-233页

作者：付强程兵吴英宋荣彩王君傲高宇中海油研究总院有限责任公司北京100028 天然气水合物全国重点实验室北京100028 成都理工大学能源学院成都610500

我国海洋地热能资源丰富,尚未得到较好开发利用,如能与其他海洋资源实现融合开发利用,将对保障我国能源安全、实现“双碳”目标、建设能源强国、构建新型能源体系以及岛礁建设和深远海开发具有重要的战略意义。本文系统梳理了国内外海... 详细信息

我国海洋地热能资源丰富,尚未得到较好开发利用,如能与其他海洋资源实现融合开发利用,将对保障我国能源安全、实现“双碳”目标、建设能源强国、构建新型能源体系以及岛礁建设和深远海开发具有重要的战略意义。本文系统梳理了国内外海洋地热能利用现状,分析了我国海洋地热能利用面临的挑战,指出了我国海洋地热能利用未来的重点发展方向:海洋地热能勘探开发核心技术和关键装备、海洋地热能利用核心技术和关键装备、海洋地热能产业及产业链构建;并阐述了阶段性发展目标,提出了我国海洋地热能利用的2个典型模式:与海上稠油和海上天然气水合物融合开发的地下直接利用模式。研究建议:统筹海洋功能区划,将海洋地热能和海洋油气区块纳入国家统一规划;优先摸清南海海洋地热能及与其他海洋资源重叠优势区域分布情况;加快攻关海洋地热能开发利用核心技术和关键装备;加大对海洋地热能开发利用的财政支持力度,并给予补贴和财税优惠政策支持,充分调动企业积极性;在海洋地热能富集区开辟先导试验,积极探索与海洋其他资源融合开发示范,以此促进我国海洋地热能利用的高质量发展。

关键词：海洋地热能开发利用油气稠油天然气水合物融合开发

“自上而下”构筑TiO_(2)与Pt纳米簇之间的活性界面I:再分散过程和机制

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 237-246页

作者：杜晓蕊黄一珂潘晓丽江训柱苏杨杨静怡郭亚琳韩冰文承彦王晨光乔波涛中国科学院大连化学物理研究所中国科学院应用催化科技重点实验室辽宁大连116023 中国科学院广州能源研究所广东广州510640 北京科学智能研究院北京100000 中国科学院大学北京100049 重庆大学化学化工学院多尺度多孔材料研究中心重庆400044 中国石化大连石油化工研究院辽宁大连116023 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640

负载型金属催化剂广泛应用于现代化学化工过程,其中,金属颗粒的尺寸通常对催化性能起着至关重要的作用.尤其是,那些粒径低于2 nm的高分散金属纳米簇,不仅具有接近单原子催化剂的原子利用效率,而且展现出协同活化底物的能力.这使得它们... 详细信息

负载型金属催化剂广泛应用于现代化学化工过程,其中,金属颗粒的尺寸通常对催化性能起着至关重要的作用.尤其是,那些粒径低于2 nm的高分散金属纳米簇,不仅具有接近单原子催化剂的原子利用效率,而且展现出协同活化底物的能力.这使得它们在特定反应中能够兼具单原子和纳米催化剂的优势,并逐渐受到关注.然而,制备高稳定负载型纳米簇催化剂仍然是一项挑战.传统的“自下而上”制备策略存在成本高、产率低以及复杂配体难以去除等问题.近年来,通过“自上而下”的方法将金属纳米颗粒等聚集体再分散为单原子已经成为一种较普遍的单原子催化剂制备方法,但利用类似策略合成纳米簇催化剂的报道较少.本文通过对TiO_(2)负载的铂纳米颗粒或PtO_(2)粉末进行简单的煅烧,成功制备了高分散且热稳定的铂纳米簇,并通过系统表征和密度泛函理论(DFT)模拟深入研究了这一再分散过程和机制.首先,使用胶体沉淀法合成了TiO_(2)负载的铂纳米颗粒催化剂.在400°C空气中焙烧除去除保护剂后,铂纳米颗粒平均粒径为3.4 nm.然而,当焙烧温度升高至550°C时,Pt纳米颗粒消失,转化为高度分散的纳米簇,平均粒径约为1 nm.X射线光电子能谱和X射线吸收近边结构结果表明,再分散后铂的价态从金属态转变为+4价为主的氧化态;扩展X射线吸收精细结构的拟合结果进一步证实了再分散后铂的高价态和小尺寸.值得注意的是,与大部分金属再分散均形成单原子分散物种不同,本工作中铂在TiO_(2)载体上的再分散以纳米簇为最终物种.为了解释纳米簇的形成,详细研究了金属再分散过程.通过对照试验,排除了表面活性剂的作用,并证实形成氧化铂物种在再分散过程中起关键作用.通过DFT计算评估了可能的氧化铂中间体的化学势,结果表明铂的氧化单体,尤其是Pt_(1)(O_(2))/r110和气态PtO_(2)(g),具有更低的化学势,使得纳米颗粒的分解更有可能发生.进一步通过DFT模拟排除了以Pt_(1)(O_(2))/r110为中间体的表面扩散机理,并指出对于气相捕获机制,PtO_(2)(g)是最可能的气态中间体.模拟结果表明,PtO_(2)(g)分子优先被VTi_(5)c空位捕获并形成P_(tion)-r110位点;该位点可诱导更多的PtO_(2)(g)单体在其上聚集,从而生长为纳米簇;在550°C下焙烧时,其尺寸稳定分布在1 nm左右.综上,本工作提出一种“自上而下”的制备策略,通过金属颗粒在载体表面的再分散过程,成功合成了负载纳米簇催化剂.该制备方法简单可行,易于放大,为实现宏量制备提供了有效途径.同时,深入研究了再分散过程,揭示了纳米簇物种形成的原因和机理,为金属再分散现象提供了新的理解和认识.

关键词：多相催化纳米簇再分散金属-氧化物界面一氧化碳氧化

神狐海域气烟囱发育特征及其对天然气水合物分布的影响

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地质学报 2024年第9期98卷 2579-2591页

作者：程聪姜涛匡增桂任金锋陈子归中国地质大学广州南沙地大滨海研究院广东广州511462 中国地质大学海洋地质资源湖北省重点实验室湖北武汉430074 天然气水合物勘查开发国家工程研究中心中国地质调查局广州海洋地质调查局广东广州511458

天然气水合物不仅是未来潜在的清洁能源,同时对全球气候变化也有着显著影响,已受到世界各国的广泛关注。神狐海域作为天然气水合物研究热点区域,至今已涌现大量成果,但有关气体运移通道对天然气水合物分布的研究还较为薄弱。为了进一步... 详细信息

天然气水合物不仅是未来潜在的清洁能源,同时对全球气候变化也有着显著影响,已受到世界各国的广泛关注。神狐海域作为天然气水合物研究热点区域,至今已涌现大量成果,但有关气体运移通道对天然气水合物分布的研究还较为薄弱。为了进一步揭示该区天然气水合物成藏机理,本文综合运用高精度三维地震资料、测井资料以及气体地球化学数据,精细刻画了气烟囱的地震反射特征、发源层位及发育时间,分析了典型钻井天然气水合物赋存特征,阐明了气烟囱发育对水合物分布的影响。气烟囱从底到顶呈现出复杂多样的特征,包括底部杂乱反射带、体部振幅空白带以及顶部强振幅反射带。根据其根部延伸层位,气烟囱主要发源于古近系,部分发源于新近系,并且绝大多数气烟囱顶部终止于第四系。结合测井数据,可发现气烟囱的发育对天然气水合物的分布具有明显的控制作用。天然气水合物赋存在发源于古近系文昌组—恩平组并终止于第四系的气烟囱发育区域。结合天然气水合物气体地球化学数据,证实了研究区热成因气对天然气水合物成藏的贡献,表明了断层和气烟囱在垂向气体运移输导体系中的重要性,并在此基础上建立了天然气水合物成藏模式,为早日实现天然气水合物的商业化开采提供了坚实的地质基础。

关键词：天然气水合物气烟囱热成因气气体运移成藏模式神狐海域

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南海北部琼东南海域天然气水合物地球物理特征及运聚成藏模式

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地质学报 2024年第9期98卷 2619-2629页

作者：张旭东曾凡祥天然气水合物勘查开发国家工程研究中心中国地质调查局广州海洋地质调查局广东广州511458 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广东广州511458

琼东南海域天然气水合物资源越来越受到关注,但是对其地球物理特征及成藏模式认识还不够深入。本文利用三维地震数据、多波束数据及海底取样结果综合分析了琼东南海域天然气水合物基本特征,并充分应用地震反射特征、振幅特征、频率特征... 详细信息

琼东南海域天然气水合物资源越来越受到关注,但是对其地球物理特征及成藏模式认识还不够深入。本文利用三维地震数据、多波束数据及海底取样结果综合分析了琼东南海域天然气水合物基本特征,并充分应用地震反射特征、振幅特征、频率特征、速度特征、叠前叠后属性特征等多种信息进一步刻画和深入分析了天然气水合物分布特点及其运聚成藏特征。研究表明,研究区两个钻探站位W08、W09钻遇天然气水合物地震信息存在一定的差异,其中W08站位天然气水合物下方流体运移通道呈强振幅“串珠”反射特征,与琼东南海域松南低凸起的冷泉地震反射特征类似,W09站位天然气水合物下方运聚通道表现为反极性及强振幅特征,与琼东南海域陵南低凸起“海马冷泉”特征类似。两个站位深水海底浅表层重力活塞取样均发现了贻贝异养生物等天然气水合物渗漏伴生产物,且最终钻探结果亦证实了两个站位第四系浅表层未成岩泥质粉砂或砂质沉积物中都富含天然气水合物,充分表明和揭示了冷泉渗漏系统及轨迹是天然气水合物藏存在的重要指示和标志。基于以上钻探结果及其地球物理探测信息分析,本文总结建立了研究区天然气水合物运聚成藏模式,提出了天然气气源通过气烟囱及断层裂隙等运聚系统向上运移至浅表层高压低温稳定带聚集,在形成天然气水合物藏的同时,亦存在通过运聚通道在海底浅表层发生流体渗漏的现象。总之,天然气水合物藏形成与气源供给尤其是浅表层运聚系统展布及其疏导富集作用密切相关。本研究对于加深研究区天然气水合物地球物理特征及运聚成藏模式认识,推动南海北部天然气水合物勘探开发具有一定的指导及参考借鉴意义。

关键词：琼东南天然气水合物地球物理特征天然气水合物成藏模式

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南海北部多类型天然气水合物成藏特征与赋存差异

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地学前缘 2024年

作者：靳佳澎王秀娟邓炜李清平李丽霞余晗周吉林吴能友 Timothy Collett 深海多学科交叉研究中心与海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室崂山实验室深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院天然气水合物国家重点实验室中海油研究总院有限责任公司美国地质调查局丹佛能源联邦中心天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广州海洋地质调查局

近年来，我国在南海北部完成了9个天然气水合物钻探航次，采集了大量三维地震资料，发现了多种赋存类型的天然气水合物，但是不同赋存形态与富集程度的天然气水合物地球物理异常响应及主控因素差异有待厘清。在台西南盆地和琼东南盆地... 详细信息

近年来，我国在南海北部完成了9个天然气水合物钻探航次，采集了大量三维地震资料，发现了多种赋存类型的天然气水合物，但是不同赋存形态与富集程度的天然气水合物地球物理异常响应及主控因素差异有待厘清。在台西南盆地和琼东南盆地发现了呈烟囱状反射的裂隙充填型水合物与呈强振幅反射的孔隙充填型水合物垂向叠置分布，而珠江口盆地水合物稳定带底界上部广泛发育孔隙充填型水合物。研究认为低孔渗特征、相对细粒沉积层和块体搬运沉积体储层，匹配局部高通量流体供给条件控制了裂隙充填型水合物赋存；相对低通量流体和相对粗粒储层岩性是孔隙充填型水合物赋存的主要条件，而II型水合物、水合物与游离气共存及近期活动水合物系统均与深部来源热成因气及相对高通量流体供给有关。构造-沉积背景差异是多类型水合物赋存的主要原因，流体运移通道、运移方式和储层岩性耦合控制天然气水合物富集程度；受晚期岩浆侵入、泥火山构造、隆起构造影响而形成的断层和气烟囱构造控制流体运移与天然气水合物成藏。因而查明不同盆地发育的天然气水合物赋存差异，厘清多类型水合物地质主控因素对于指导高富集天然气水合物藏勘探具有重要意义。

关键词：天然气水合物多类型流体运移储层南海北部

页岩气开采中典型重金属及无机物对周边环境的潜在影响

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天然气地球科学 2024年第4期35卷 718-728页

作者：宋之怡曾祥英张彪杨胜军宋谦肖时宇梁医于志强中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

页岩气开采在满足能源需求的同时也可能带来潜在环境风险。页岩气开采产生的岩屑和返排液携带了地层物质、添加剂及其可能的转化产物,其组成成分复杂,浓度差异显著,意外泄漏、不合理处理处置或者不达标排放容易对周边环境造成污染。研... 详细信息

页岩气开采在满足能源需求的同时也可能带来潜在环境风险。页岩气开采产生的岩屑和返排液携带了地层物质、添加剂及其可能的转化产物,其组成成分复杂,浓度差异显著,意外泄漏、不合理处理处置或者不达标排放容易对周边环境造成污染。研究选择典型的毒害重金属以及返排液中重要的无机离子为研究目标,评述岩屑和返排液中目标污染物的浓度水平和赋存特征,剖析它们进入周边环境的主要途径及潜在环境影响。同时,针对中国国内页岩气开采现状,就污染控制提出建议和研究展望,希望为中国页岩气开采中污染物防控和风险管理提供可借鉴的经验和教训。

关键词：页岩气环境影响重金属无机物

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启动压力对南海北部水合物藏开发动态的影响

地学前缘 2024年

作者：余路李贤崔国栋邢东辉陆红锋王烨嘉广州海洋地质调查局天然气水合物勘察开发国家工程研究中心中国地质大学(武汉)工程学院广东省海洋发展规划研究中心

南海北部神狐海域水合物资源丰富，具有工业性开发远景。勘查和试采结果均表明，该区域水合物系统多为I型水合物藏，水合物层下伏游离气层，泥质含量高，储层渗流存在启动压力梯度，极大地影响水合物系统生产动态。本文针对南海泥质粉... 详细信息

南海北部神狐海域水合物资源丰富，具有工业性开发远景。勘查和试采结果均表明，该区域水合物系统多为I型水合物藏，水合物层下伏游离气层，泥质含量高，储层渗流存在启动压力梯度，极大地影响水合物系统生产动态。本文针对南海泥质粉砂储层中水合物开发实际渗流过程，建立考虑启动压力梯度的渗流数学模型，在TOUGH+HYDRATE模拟器基础上自主开发了启动压力梯度耦合求解功能，以神狐海域SHSC-4井站位水合物藏为目标，利用室内实验所得目标储层启动压力值，开展了垂直井及水平井降压开采数值模拟，探究了南海神狐海域泥质粉砂水合物藏启动压力梯度对产能及开采过程中储层压力、温度、各相饱和度分布演化规律的影响。结果表明，启动压力梯度的存在抑制储层中的压降扩散，远井处水合物无法分解。生产中出现“低产水量，高气水比”现象，水平井开采后期几乎无水产出。启动压力的存在可避免水合物分解前缘出现二次水合物，消除二次水合物棱镜体对气相的圈闭。尽管抑制远井水合物分解，但10年模拟结果显示启动压力梯度的存在可以促进I型水合物藏的产能，尤其在直井开采下，产能可提高近40%，这是由于液相产出的减少及储层高压力梯度，增强了生产井前期对三相混合层和游离气层中气相抽汲能力。

关键词：天然气水合物启动压力梯度数值模拟 I型水合物藏中国南海