孔隙水渗流通量对渗漏型天然气水合物影响的数值模拟

详细信息   

• 责任者：曹运诚^c中国科学院(广州)边缘海地质重点实验室 ; 苏正^c中国科学院研究生院 ; 陈多福
• 刊名：中国科学：地球科学
• 出版年：2013
• 卷期：43^b3
• 关键词：天然气水合物 ; 数值模拟20^a孔隙水 ; 渗透率 ; 温度 ; 盐度 ; 渗流30^a海底冷泉
• 页码：379～390
• 索书号：P106/141-1
• 图表：^c表1参37插图
• 分类号：0831
• 文摘期号：2014/07

摘要

海底冷泉活动区不仅有天然气向海底的渗漏，同时还存在孔隙水的对流，并可能改变天然气水合物体系的温度和盐度，进而影响天然气水合物的成藏。利用建立的天然气水合物生成动力学模型和水合物脊南部高地实测的温度和盐度等条件，模拟了三种典型流体活动区(生物蛤区、细菌席区和冒气区)不同的流体通量条件下天然气水合物的成藏过程。其中生物蛤区孔隙水通量＜20 kg m^-2 a^-1，模拟表明孔隙水对流作用对体系的温度和盐度无影响或影响很小，由于天然气水合物生成作用，体系盐度升高显著(最高＞0.8 mol kg^-1)，温度发生一定的升高，天然气水合物稳定带底界逐步升高到约70 mbsf，水合物饱和度高。细菌席区孔隙水通量100～2 500 kg m^-2 a^-1，孔隙水对流作用抑制了盐度升高，同时使体系温度升高显著，模拟的盐度为海水值或略高于海水值(＜0.65 mol kg^-1)，同时天然气水合物稳定带底界显著上升到浅层50 mbsf以上，甚至可达浅层3 mbsf，天然气水合物饱和度较低。而在冒气区，孔隙水通量可达10¹⁰ kg m^-2 a^-1，经历9 min渗漏，通道温度达到流体源区值，通道内无天然气水合物生成。因而，模拟结果表明孔隙水通量越高，孔隙水盐度越低，温度上升越显著，天然气水合物稳定带底界上移越显著，单位面积天然气水合物生成速率也越低，天然气水合物饱和度越小，天然气水合物资源量越小。