水合物层下伏游离气渗漏过程的数值模拟及实例分析

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• 责任者：苏正^c中国科学院广州地球化学研究所边缘海地质重点实验室^d1980^e博士^f助理研究员 ; 曹运诚 ; 吴能友 ; Cathles ; L.M. ; 陈多福
• 刊名：地球物理学报
• 出版年：2009
• 卷期：52^b12
• 关键词：微渗漏 ; 天然气水合物20^a数学模型 ; 数值模拟
• 页码：3124～3131
• 索书号：P260.66/141
• 图表：^c参27插图
• 分类号：0831
• 文摘期号：2010/07

摘要

海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层，游离气被抑制在水合物层下，游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高，当气压超过封闭层的毛细管力时，游离气会克服毛细管进入压力、刺入上伏封闭层孔隙空间，毛细管封闭作用随之消失，从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏。通过对该过程进行的数值模拟计算表明：渗漏气体是以活塞式驱动上伏沉积层中的孔隙水向海底排出，水合物稳定带内流体渗漏速度随水流柱高度的减小而增加，当水流阻抗大于相应沉积层段的静岩压力时，沉积层将转变为流沙，流沙沉积被海流移除后便在海底留下凹陷麻坑。麻坑形成后流体运移通道演化为气体通道，气体快速排放。麻坑深度主要取决于游离气层的厚度和水合物封闭层(底界)的深度，而与沉积层的渗透率无关。麻坑深度一定程度上指示了渗漏前水合物层下伏游离气层的资源量。对布莱克海台海底麻坑深度的数值模拟计算表明，形成4 m深的海底麻坑需要至少22 m厚的游离气层。