我国海底浅层天然气研究现状

我国海底浅层天然气研究现状

张俊杰

东胜乐安公司张俊杰

摘要：海底浅层气具有火力强、热值高的特点，是一种无烟、无毒、无三废的优质燃料，一种新的洁净能源。海底浅层气历来被海上钻探视为重要的一种海底浅层地质灾害，对浅层气的研究重点集中在识别与预测，主要以物探方法为主。海底浅层气几乎在我国各浅海都有广泛存在。浅层气资源量大，但分布比较广泛，具有广阔的勘探开发前景。

关键词：海底浅层气；识别技术；分布；开发前景

引言

海底浅层气历来被海上钻探视为重要的一种海底浅层地质灾害，会引起钻井过程中井涌、井喷等事故，还会影响水下井口的稳定性，所以前人的研究主要集中在对浅层气的识别和调查。但海底浅层气具有火力强、热值高的特点，是一种无烟、无毒、无三废的优质燃料，一种新的洁净能源，其具有广阔的开发前景[1]。若能将浅层气变废为宝，不仅可以减少海洋地质灾害发生的可能性，还能提供一种新的天然气能源。目前国内外尚无成熟的开发经验。本文综合现有国内外海底浅层气资料，对其性质、成因、类型、赋存状态、识别标志、国内沿海分布情况进行了调研和分析，为未来开发浅层气资源提供科学依据。

1.海底浅层气性质与成因

海底浅层气指海底埋深1000m以内的有机气体，主要成分是甲烷。海底浅层气根据成因可分为两种类型；一种是生物成因，大量陆源碎屑物质在海底沉积时，带来了丰富的生物碎屑和有机质，甲烷菌从腐烂的有机物中分解出甲烷，形成含气沉积物；另一种是热成甲烷成因，是在海底以下较大深度，在高温高压下由于干酪根裂解，形成许多碳氢化合物，其性质取决于原始有机物质的特性和生油岩所处的温度与压力，浅层气形成后随时随刻都在运移与聚集，一般浅层气沿着水平和上倾方向运行，在高渗透性沉积物砂性土中聚集，有时浅层气被低渗透性淤泥类土覆盖，就形成一层含气沉积物层，热成甲烷气体有时沿着岩层孔隙、裂隙、断层面上升、运移、聚集[2]。

2.海底浅层气的分布与赋存特征

2.1海底浅层气的分布

海底浅层气主要分布于河口与陆架海区，我国各大河口与陆架海区均有广泛分布，尤以南海浅层气的分布更为典型，以及油气富集的广大海区均分布有浅层气。浅层气一旦生成，它在岩层中时刻都在运移与聚集，因为它不断受到上覆水层、土层、岩层压力的作用，这一作用过程对浅层气的运移极其重要。在渗透性低的沉积物中(如粘土、粉砂质粘土)，浅层气一般是沿垂直方向向上运移;在高渗透性的砂质沉积物或裂隙发育的岩层中，浅层气多是沿地层上倾方向运移。分子结构等因素对运移程度起着重要作用。甲烷的分子结构小，最易运移，其次是轻烃类。所以，甲烷是海底浅层气中最普遍存在的一种碳氢化合物。

2.2海底浅层气的赋存形态

浅层气形成后，经过地质时期的运移与聚集，一般稳定地埋藏于海底之下。通常，浅层气以4种形态赋存于海底。层状浅层气：海底埋藏着的古湖泊、古河道、古三角洲地区，沉积物中的有机质分解成的气体，与沉积物相伴生，呈大面积的层状分布。团(块)状浅层气：由于海区各地沉积物中富集的有机质的含量不同，沉积物孔隙率的大小不同，浅层气通常不是均匀分布的，常常成团块地相对富集于某一区块或某几个区块。

高压气囊：深部天然气沿岩层的孔隙、裂隙、断层面上升到海底浅部，为不透气层(如粘土)覆盖，随着时间的推移，压力越来越大，形成高压气囊。

气底辟：高压气囊在长期强大的压力下，向上部覆盖层的薄弱处冲挤，出现气底辟。浅层气上升了2个层位，它们最终将会冲破全部覆盖层向海底直接喷逸。浅层气向海底喷逸的形式多种多样，有的呈“烟囱”状，有的呈“蘑菇云”状，也有“火山”状激烈喷发，连海面都可以观察到海水异样的波动，海水中气泡成串。

3.海底浅层气的识别标志

正确识别浅层气极其重要。井场调查通常采用高分辨率地震，多波束测深，侧扫声纳，浅地层剖面等物探方法查明井场范围内的海底地形地貌，进行浅层气预测；随着地震勘探技术的发展，以动力定位，半潜式钻井平台的深水井场调查，则可以利用以油气勘探为目的的三维地震数据进行二维高分辨率处理，以获得井场区的地质资料，并以该资料为基础，在室内对浅层气存在的可能性作出解释、研究和评估。本文总结出4种识别浅层气的重要标志:

“麻坑”群：侧扫声纳图像上出现了“麻坑”(，如大万山以南海域、北尖岛—北卫滩以西海域等。侧扫声纳图像上的“麻坑”形态很多，有圆形、椭圆形、碟形、盆形等，有成群分布，也有单个存在，一般宽为30～40m，深为2～3m。洼坑及气道：浅层剖面记录上海床面突然出现洼坑、气道，或原来连续的地层突然出现空白或模糊一片。当旁侧声纳与浅层剖面仪同步作业时，记录图像上可以同时观察到浅层气“麻坑”与对应的气体喷逸通道。强反射与空白带：高分辨率浅层地震剖面记录上，浅层气呈现强反射，黑色浓度反映含气量与压力的大小。“亮点”：浅层气在多道数字地震剖面记录上最明显的标志是“亮点”，这是高振幅、负相位反射引起的不连续、颜色加深了的反射信号。经相对振幅处理后，这些反射信号会加强[3]。除物探方法外，电力机动浅剖面仪能分析出120m以内有关活动的和非活动的储气层的资料；水柱气泡检测仪可以发现气体渗漏，气体渗漏是浅层含气的直接显示；无泡电火花测量仪可以进行沉积速度分析，并能对300m以内的活动与非活动的气体储层进行分辨。

4.我国近海海底浅层气分布特征

我国近海海底分布着大面积的浅层气，在辽东湾、山东半岛滨浅海、长江口、杭州湾、浙江近岸、珠江口、北部湾、琼东南近海、黄河水下三角洲外海海底、长江水下三角洲前缘和前三角洲相，存在大面积以生物成因为主的浅层气;而黄海、东海、南海陆架油气资源区数百米，地层中的浅层气受断裂控制，分布有热成成因的浅层高压气囊和气团。

4.1黄渤海分布区。辽东湾滩海地区共发现特征明显的浅层气区有43处之多，载气面积最大者可达280000m2，最小者仅2500m2；多呈不规则状分布，顶面埋深在0.5-15m范围内，而3-5m居多，一般延展宽度50-300m不等。

4.2东海分布区。东海近海沿岸从长江口、杭州湾、舟山群岛、浙江近岸到现代长江三角洲前缘和前三角洲沉积相中，广泛分布着浅层气，水深范围0-25m，东部水深达35m。浅层气顶面埋藏最浅数米至十余米，深者达200-300m，大多在100m以内。浅层气常见的形态为层状含气沉积物、气囊和气团，有的浅层气溢出海底呈气苗壮和麻点状。

4.3南海分布区。珠江口近岸共发现二处大的浅层气区和多处小范围的浅层气区，浅层气区总面积大约900km2，其中以伶仃洋西侧海域浅层气分布范围最广，浅层气区位于伶仃洋水道西侧，从东四门沿水道下行，至桂山岛南侧，面积约600km2;磨刀门外出现一大范围的分布区，面积约150km2。

5.海底浅层气的开发前景分析

在当前中国油气供应不足的形势下为缓解能源供应紧张，有效的开发海底浅层气、将浅层气变废为宝不失为缓解能源供应紧张的一种有效的方式和途径。但受海洋自然地理环境的影响，海上钻井工程不仅要考虑风浪、潮汐、海流、海冰、海啸、风暴潮等的影响，而且要考虑海洋的水深、海上搬迁拖航等因素的影响，因而海上钻井工程设备的结构非常复杂，海底浅层气压力大、能量瞬间释放、危险系数大，更增加了开发难度。要实现海底浅层气的有效开发，首先要增加海底浅层气的勘探力度；其次要大力发展勘探开发技术，在测井、地震处理与解释，尤其是钻井工程设备方面要有新突破，寻找适合浅层气开发的可移动、可循环利用的海上钻井设备；第三要有新理论、新方法、新手段来指导海底浅层气的开发，减少开发成本，提高采收率。

参考文献

[1]丁国生，我国浅层气资源及气藏类型，天然气工业，1997.5

[2]汪立君、郝芳、陈红汉、胡根成，中国浅层油气藏的特征及其资源潜力分析，地质通报，2006.10