冻土区天然气水合物现场分析测试技术及其应用研究

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作者杨开丽
来源中国地质科学院
出版年2013
摘要
近年来,我国对青藏高原天然气水合物开展了多方面的调查研究工作。青藏高原平均海拔约4000~5000 m,工作条件极其恶劣,交通不便,采集的样品送回实验室需要相当长的时间,然而样品的测试分析是其地球化学研究的基础,综合天然气水合物样品易分解、易挥发的特性及取样技术、样品保存运输技术有限等因素,有必要建立和发展原位、现场、快速和高灵敏度的测试技术,并开展样品的现场测试分析。本论文依托“天然气水合物勘查与试采”专项购置的Shimadzu GC-2014型气相色谱仪,对仪器进行了室内与现场测试方法实验,并对祁连山冻土区DK-8孔、羌塘盆地QK-1、QK-2、QK-3孔的顶空气样品进行了气相色谱测试,其中,DK-8孔和QK-1孔样品的测试在室内完成,QK-3孔样品的测试在羌塘盆地钻探现场完成。最后,根据烃类气体含量测试结果及碳同位素值,对这些地区的气体特征、成因类型及可能来源进行了分析与讨论。羌塘盆地现场建立的气相色谱分析技术,可以测定样品中的CH4、C2H6、C2H4、C3He、C3H6、 i-C4H10、n-C4H10、i-C5H12、n-C5H12和H2、CO2、O2、N2等10余种气体。其检测限在10-7~10r6(摩尔分数),精密度(RSD)小于3%。实践证明,该方法灵敏度和精密度较高,能较好地满足野外样品中气体组分的现场测定要求。祁连山冻土区烃类气体主要为热解气,且多为油型气,其次为煤型气;烃源岩、油页岩、煤层均有可能形成大量的烃类气体,为天然气水合物的形成提供充足的物质基础;区内断层和构造破碎带发育,为深部热解气提供了良好的运移通道,同时为天然气水合物的形成提供了有利的储集空间。羌塘盆地QK-1孔烃类气体含量较低,以CH4为主,含有相对较高的C2H6、C3H8等重烃组分,属热解成因,推断QK-1孔烃类气体可能来源于深部迁移上来的热解气,浅部可能有生物成因气的混入:由于QK-2、QK-3孔气体含量较低,未能检测出甲烷碳同位素值δ13C1,仅根据C1/(C2+C3)<1000大致推断烃类气体为热解气。

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