本書提出滲漏型天然氣水合物重要概念。根據(jù)成因類型，將天然氣水合物礦藏劃分為擴(kuò)散型和滲漏型兩種。揭示了南海北部天然氣水合物富集規(guī)律。首次提出天然氣水合物成核機(jī)制的籠子吸附假說。建立了南海北部天然氣水合物的綜合識(shí)別方法。開展了南海北部天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論研究，采用主流的數(shù)值模擬方法--格子Boltzmann方法對(duì)天然氣水合物分解過程的流動(dòng)特性進(jìn)行研究，深入討論了其多相流動(dòng)機(jī)理及相關(guān)基礎(chǔ)物性理論，針對(duì)南海北部典型天然氣水合物藏，分別從微觀、介觀及宏觀角度，成功揭示了目前常用的天然氣水合物開采方法的傳熱和傳質(zhì)機(jī)理。
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目錄
叢書序
序一
序二
序三
前言
第一章 天然氣水合物研究進(jìn)展 1
第一節(jié) 天然氣水合物的微觀特征 1
第二節(jié) 天然氣水合物成藏的地質(zhì)環(huán)境 2
一、構(gòu)造條件 4
二、沉積條件 11
三、溫壓條件 15
第三節(jié) 國內(nèi)外天然氣水合物勘探開發(fā)進(jìn)展 17
一、國外天然氣水合物勘探開發(fā)現(xiàn)狀 17
二、國內(nèi)天然氣水合物調(diào)查與開發(fā)研究 25
參考文獻(xiàn) 30
第二章 天然氣水合物形成的分子機(jī)制和相平衡條件 32
第一節(jié) 水合物成核的分子機(jī)制 32
一、水合物形成機(jī)制的研究進(jìn)展 32
二、水合物形成的分子動(dòng)力學(xué)模擬 35
三、籠子吸附成核機(jī)制 39
四、 溫度、壓力、溶解度對(duì)水合物成核的影響 42
第二節(jié) 水合物成藏的相平衡條件研究 45
一、實(shí)驗(yàn)方法 46
二、離子-水-氣體-水合物體系相平衡 47
三、沉積物-水-氣體-水合物體系相平衡 51
四、沉積物-離子-水-氣體-水合物體系相平衡 57
五、南海北部海區(qū)實(shí)際沉積物中水合物相平衡 58
參考文獻(xiàn) 60
第三章 天然氣水合物形成的熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)機(jī)制 68
第一節(jié) 水合物結(jié)晶生長動(dòng)力學(xué)研究 68
一、TBAB 水合物晶體形狀及生長特性 68
二、甲烷水合物膜厚度測量及膜生長研究 71
第二節(jié) 水合物形成動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)與理論 78
一、水合物形成動(dòng)力學(xué)過程及理論 78
二、水合物形成動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 83
三、甲烷-二氧化碳混合水合物形成分子動(dòng)力學(xué) 88
第三節(jié) 沉積物中水合物形成動(dòng)力學(xué) 95
一、沉積物中擴(kuò)散體系水合物形成動(dòng)力學(xué) 95
二、沉積物中滲漏體系水合物形成動(dòng)力學(xué) 103
三、沉積物中水合物形成動(dòng)力學(xué)模擬 115
參考文獻(xiàn) 126
第四章 南海天然氣水合物成藏的控制因素 130
第一節(jié) 區(qū)域背景 130
一、海底地形地貌 130
二、構(gòu)造背景 132
三、沉積環(huán)境 134
第二節(jié) 水合物成藏的構(gòu)造控制因素 135
一、斷裂對(duì)水合物形成分布的影響 135
二、泥底辟構(gòu)造對(duì)水合物形成分布的影響 141
三、氣煙囪構(gòu)造對(duì)水合物形成分布的影響 144
四、海底滑坡對(duì)水合物形成分布的影響 147
第三節(jié) 天然氣水合物成藏的沉積環(huán)境 152
一、神狐鉆探區(qū)天然氣水合物成藏的沉積控制因素 152
二、東沙海域水合物成藏的沉積條件 164
第四節(jié) 溫壓場對(duì)水合物成藏的控制作用 172
一、南海北部陸坡熱流分布特征 172
二、熱流演化歷史及其對(duì)水合物成藏的影響 174
三、溫壓條件及其對(duì)水合物成藏的影響 179
四、南海北部陸坡水合物穩(wěn)定域特征 185
參考文獻(xiàn) 189
第五章 南海天然氣水合物的成礦氣源 193
第一節(jié) 烴類氣體的成因及來源 193
一、烴類氣體成因分類 193
二、神狐地區(qū)天然氣水合物的成礦氣源 195
三、南海其他地區(qū)天然氣水合物的成礦氣源 204
四、南海與祁連山凍土區(qū)天然氣水合物成礦氣源對(duì)比 206
第二節(jié) 非烴氣體及其成藏貢獻(xiàn) 210
一、非烴氣體成因類型 210
二、非烴氣體分布特征 220
三、非烴氣體成藏貢獻(xiàn) 229
第三節(jié) 南海北部天然氣水合物分解事件 232
一、天然氣水合物分解事件 232
二、南海天然氣水合物分解證據(jù) 233
參考文獻(xiàn) 246
第六章 南海北部沉積物和生物對(duì)冷泉甲烷滲漏的響應(yīng) 252
第一節(jié) 冷泉區(qū)沉積學(xué)研究 252
一、沉積物年代地層學(xué)研究 253
二、晚更新世異常沉積與甲烷滲漏 254
三、沉積物特征及變化 258
四、磁學(xué)特征及甲烷噴溢關(guān)系 260
五、有機(jī)化合物的分布及意義 262
第二節(jié) 微體古生物識(shí)別標(biāo)志 268
一、冷泉區(qū)底棲有孔蟲指示甲烷噴溢機(jī)理 268
二、南海北部底棲有孔蟲殼體同位素對(duì)甲烷噴溢的指示 268
第三節(jié) 微生物與冷泉甲烷滲漏和水合物分布關(guān)系研究 270
一、冷泉區(qū)微生物與甲烷和天然氣水合物相關(guān)機(jī)理 270
二、冷泉區(qū)微生物對(duì)甲烷滲漏和水合物響應(yīng) 271
參考文獻(xiàn) 274
第七章 南海北部天然氣水合物的地球化學(xué)異常特征研究 275
第一節(jié) 東沙海域沉積物地球化學(xué)異常特征 275
一、孔隙水地球化學(xué)異常和硫酸鹽-甲烷作用界面 275
二、底棲有孔蟲及其碳、氧同位素 285
第二節(jié) 神狐海域沉積物地球化學(xué)異常特征 303
一、烴類有機(jī)質(zhì) 303
二、自生礦物及其碳、氧、硫同位素 310
第三節(jié) 冷泉碳酸鹽巖地球化學(xué)異常特征 315
一、礦物學(xué)及巖石學(xué) 315
二、碳、氧、鍶同位素及冷泉流體來源 322
三、U/Th年齡及冷泉活動(dòng)誘發(fā)因素 326
四、煙囪狀冷泉碳酸鹽巖成巖模式 329
五、生物標(biāo)志物、微生物種群特征及其控制因素 336
參考文獻(xiàn) 344
第八章 南海北部天然氣水合物的地球物理異常特征研究 360
第一節(jié) 水合物地球物理特征研究 360
一、含水合物地層速度特征 360
二、含水合物地層滲透率特征 369
第二節(jié) 羽狀流特征研究 386
一、含氣泡水體聲學(xué)特征研究 386
二、羽狀流數(shù)值模擬研究 391
三、羽狀流地震響應(yīng)特征研究 398
四、小結(jié) 409
第三節(jié) 水合物識(shí)別技術(shù)研究 410
一、含水合物地層滲透率估計(jì) 410
二、CRS成像技術(shù)研究 418
三、高精度速度反演技術(shù)研究 431
四、天然氣水合物識(shí)別方法 436
第四節(jié) 南海水合物地球物理響應(yīng)及地質(zhì)特征分析 457
一、試驗(yàn)線羽狀流探測及地質(zhì)認(rèn)識(shí) 457
二、試驗(yàn)線水合物探測及地質(zhì)認(rèn)識(shí) 463
三、孔隙充填型水合物地球物理響應(yīng)及地質(zhì)特征分析 478
四、裂隙充填型水合物地球物理響應(yīng)及地質(zhì)特征分析 484
參考文獻(xiàn) 493
第九章 南海北部天然氣成藏系統(tǒng) 499
第一節(jié) 天然氣水合物成藏系統(tǒng) 499
一、概念 499
二、天然氣水合物成藏系統(tǒng)的組成 501
三、天然氣水合物成藏系統(tǒng)研究的意義 504
第二節(jié) 南海北部天然氣水合物成藏模式與分布 505
一、神狐海域天然氣水合物成藏地質(zhì)模式 506
二、瓊東南海域天然氣水合物成藏地質(zhì)模式 508
三、東沙海域天然氣水合物成藏地質(zhì)模式 511
四、南海北部天然氣水合物成藏分布特征 513
第三節(jié) 南海神狐鉆探區(qū)天然氣水合物成藏特征 514
一、水合物產(chǎn)出特征 514
二、水合物富集層位 519
三、水合物儲(chǔ)層特征 520
四、地層溫度 521
五、流體活動(dòng) 522
第四節(jié) 神狐海域天然氣水合物開發(fā)潛力評(píng)價(jià)研究 524
一、開發(fā)潛力評(píng)價(jià)模型 525
二、開發(fā)潛力評(píng)價(jià) 527
參考文獻(xiàn) 534
第十章 天然氣水合物開采中的多相流動(dòng)機(jī)理和相關(guān)基礎(chǔ)理論研究 538
第一節(jié) 天然氣水合物藏開發(fā)技術(shù)和方法 538
一、降壓法開采技術(shù) 538
二、加熱法開采技術(shù) 538
三、注化學(xué)藥劑法開采技術(shù) 539
四、新型天然氣水合物藏開采技術(shù) 539
第二節(jié) 水合物沉積物滲透率和熱導(dǎo)率測定研究 540
一、滲透率測定研究 540
二、熱導(dǎo)率測定研究 543
第三節(jié) 水合物沉積物分解滲流特性的核磁共振實(shí)驗(yàn)研究 544
一、填砂模擬沉積層中水合物分解特性的MRI實(shí)驗(yàn)及分析 544
二、填砂模擬沉積層中單相、氣液兩相流體流動(dòng)的MRI成像測速實(shí)驗(yàn) 548
三、多孔介質(zhì)內(nèi)氣、水兩相流場與溫度場的MRI成像實(shí)驗(yàn)?zāi)M 550
第四節(jié) LBM數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于沉積物中水合物分解滲流特性研究 553
一、LBM數(shù)值模型的建立與驗(yàn)證 553
二、LBM方法應(yīng)用于復(fù)雜微通道內(nèi)單相和多相流動(dòng)的初步研究 559
三、含水合物均勻多孔介質(zhì)孔滲飽特性的LBM數(shù)值模擬研究 563
四、LBM模擬單相流體在多孔介質(zhì)中的流場 565
五、對(duì)MRI圖像處理后進(jìn)行水合物分解過程模擬 567
第五節(jié) 水合物相態(tài)變化過程傳熱和傳質(zhì)的分子模擬研究 574
一、天然氣水合物微觀性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究 574
二、天然氣水合物熱激法分解的傳熱、傳質(zhì)分子動(dòng)力學(xué)模擬分析 576
三、天然氣水合物降壓法分解的傳熱、傳質(zhì)分子動(dòng)力學(xué)模擬分析 578
四、天然氣水合物注劑法分解的傳熱、傳質(zhì)分子動(dòng)力學(xué)模擬分析 579
第六節(jié) 沉積物中水合物分解動(dòng)力學(xué)研究 581
一、沉積物中水合物分解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M 581
二、沉積物中水合物分解動(dòng)力學(xué)模型分析 584
本章小結(jié) 588
參考文獻(xiàn) 589
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