（批复）南海天然气水合物富集规律与开采基础研究项目可研建议报告（发改委）

承担单位中国地质科学院矿产资源研究所中国科学院地质与地球物理研究所课题学院广州能源研究所经费比例。

课题五南海北部天然气水合物地球物理异常特征研究研究目标确定南海北部天然气渗漏及水合物发育区地球物理异常特征，深入认识其异常形成机理，建立渗漏型水合物地球物理有效识别方法体系。

研究内容研究泥火山浅表层断裂麻坑等含游离气和水合物沉积体在不同地球物理方法获得资料上表现特征，研究天然气渗漏活动在水体中及与海表面形成异常特征针对渗漏型天然气水合物储层特性，开展地震多参数反演方法理论研究，通过地震高分辨速度分析与全波形反演等方法，研究地层高分辨率速度弹性参数衰减参数等结构，分析水合物游离气分布特征，建立地层物性参数与地球物理响应对应关系，地球物理响应与水合物和游离气含量对应关系，及其地球物理异常机理建立套有效识别渗漏型天然气水合物地球物理方法体系。

承担单位中国地质大学北京广州海洋地质调查局课题负责人刘学伟中国地质大学北京经费比例。

课题六南海北部天然气水合物地球化学异常特征研究研究目标确定南海北部天然气渗漏及水合物发育区地球化学特异生物群活动过程和异常特征，深入认识其异常形成机理，建立渗漏型水合物产出地球化学有效识别方法体系。

研究内容研究南海烃类渗漏与非烃渗漏沉积和环境特征分析测定指示海底渗漏活动形成浅表层沉积物自生矿物自生碳酸盐硫酸盐硫化物等种类形态特征及其碳氧和硫同位素组成，建立与渗漏型水合物成藏之间响应机理开展水合物区海底沉积物和孔隙水地球化学研究，确定沉积地球化学响应特征及形成机理，提取与水合物相关地球化学响应信息研究与烃渗漏相关生物群特征生物地球化学记录，建立水合物生物地球化学响应机理建立套有效识别渗漏型天然气水合物地球化学方法体系。

承担单位中国科学院广州地球化学研究所课题负责人吴能友中国科学院广州地球化学研究所经费比例。

课题七天然气水合物开采中多相流动机理和相关基础理论研究研究目标建立南海北部渗漏型天然气水合物开采过程中多相流动机理和渗流控制模式，探索开采相关基础理论。

研究内容开展水合物动态分解过程中水合物藏参数含水合物沉积物热力学参数测量方法和手段研究，建立水合物基础物性测量手段和理论分析方法研究天然气水合物分解过程中天然气水合物水冰砂等多相多组分相态变化过程，通过对南海北部典型水合物区域沉积物相态变化规律研究，获得影响沉积物中水合物相态主要因素，对后面深入研究天然气水合物分解过程中多相流动传热和传质规律提供重要理论依据天然气水合物开采中存在着天然气水合物水冰砂等多相多组分多相流动与渗流过程，同时伴随着多相渗流传热和传质过程，初步建立水合物分解过程中多相流动及传热传质过程控制因素，为今后天然气水合物开采奠定基础开展开发过程水合物分解环境风险评价研究，为水合物开采技术方案选择提供理论基础。

承担单位中海石油研究中心中国科学院广州能源研究所课题负责人喻西崇中海石油研究中心经费比例。

课题八南海北部天然气水合物成藏机制和富集规律研究研究目标建立南海北部渗漏型天然气水合物成藏模式，探索成藏机制和富集规律，集成套有效识别渗漏型天然气水合物地质地球化学地球物理方法体系。

研究内容综合分析南海北部渗漏型天然气水合物形成产出沉积构造温压气源条件以及地质地球物理和地球化学异常特征，建立南海北部渗漏型天然气水合物成藏模式和识别标志，确定其在南海北部富集规律。

协调各课题之间综合研究和新技术新方法应用，组织实施海上航次综合调查数据和样品采样。

承担单位广州海洋地质调查局中国科学院广州地球化学研究所课题负责人杨胜雄广州海洋地质调查局经费比例航次费用首席科学家协调组织费和调控费。

课题间关系课题二三研究内容是本项目研究基础，其中课题研究水合物成藏物质基础气源课题二三研究水合物成藏环境条件。

上述研究成果既为课题四提供实验模拟条件，也可为课题八进行水合物成藏机制和富集规律研究提供基础资料。

课题四重点通过实验和数值模拟研究天然气形成水合物条件和过程，为课题七建立水合物成藏理论提供依据。

课题五六主要是研究天然气水合物地质地球物理地球化学特征，建立该类水合物综合识别方法，为课题八进行水合物富集规律研究提供基础。

课题七运用前述各课题成果，开展水合物开采中多相流动机理和相关基础理论研究，为南海北部天然气水合物开发方法研究提供依据。

课题八是项目综合课题，对课题至七综合与总结，建立南海北部渗漏型天然气水合物成藏理论综合识别方法体系和富集规律，并提出开采基础方法。

八个课题相互协作有序开展，能够最终实现项目提出四个科学目标，通过项目人才培养和论文考核指标。

建立南海北部陆坡天然气水合物成藏理论及更深层次综合识别方法，研究南海北部陆坡水合物富集规律，为我国天然气水合物资源勘查评价提供深入有效基础理论指导，为水合物资源最终开发利用作出重要贡献。

四年度计划研究内容预期目标第年对南海已有地质地球物理调查资料和样品进行针对性重新处理分析测试和研究，重点利用南海北部陆坡水合物钻探资料，浅表层样品以及地球物理数据，开展区域对比分析和井震对比研究，结合遥感分析，圈定有利海底天然气水合物发育重点海域在重点海域开展海上航次补充调查，利用地震浅剖电火花重力磁力热流等地球物理探测技术，研究局部地质环境和地球物理异常特征，对典型水合物发育地点喷口或有利位置进行重力活塞取样和保真取样。

初步总结南海北部陆坡海底天然气室中国海洋石油总公司深海研究重点实验室等，具备先进室内天然气水合物合成实验模拟设备开展地球物理数据分析工作站进行地质地球化学分析测试先进仪器，为项目实施提供了所需硬件和软件设施。

国际合作渠道广泛前景广阔项目研究人员已与美德日俄加等进行合作研究，了解国际前沿和发展现状，与国际上天然气水合物研究著名科学家如美国教授日本松本良教授德国教授等保持着密切交流与合作。

同时拟申请项目邀请了海外杰出华人水合物研究科学家美国徐文跃加拿大卢海龙参加我们项目研究，他们二人均以每年回国个月工作时间分别受聘于中国科学院广州地球化学研究所和广州能源研究所中国科学院广州天然气水合物研究中心，这将更有利于开展国际合作，拓展项目组视野。

课题设臵根据上述总体研究思路和技术路线，围绕拟解决关键科学问题主要研究内容和总体目标，本项目共设臵了个课题课题南海北部天然气水合物成藏气源条件研究课题二南海北部天然气水合物成藏地质条件研究课题三南海北部天然气水合物成藏温压条件研究课题四南海北部天然气水合物成藏演化动力学过程研究课题五南海北部天然气水合物地球物理异常特征研究课题六南海北部天然气水合物地球化学异常特征研究课题七天然气水合物开采中多相流动机理和相关基础理论研究课题八南海北部天然气水合物成藏机制和富集规律研究课题南海北部天然气水合物成藏气源条件研究研究目标确定南海北部形成渗漏型天然气水合物气源类型特征及来源。

研究内容研究南海北部渗漏区海底沉积物吸附烃类气体孔隙水溶解气体游离气体渗漏区上覆水体羽状体中溶解气渗漏系统内自生矿物包裹体气体等成分及同位素特征，确定渗漏天然气组成特征成因类型来源及气源潜力研究断裂裂隙构造底辟构造海底扇海底滑塌体等对烃类气体输导体系控制与影响，探讨深部热解气运移途算机模拟是了解天然气水合物形成热动力学机理重要手段。

通过实验可以观察到包括多孔介质在内不同体系下天然气水合物生成动力学过程及其对周围环境介质作用通过计算机模拟可以更加有效地描述多孔介质中水合物生成与分解动力学特征，并提升为种可预测数学模型。

南海北部气源组成多样。

因此，有必要模拟南海北部海底渗漏系统地质环境和气源条件，在天然气水固人工和天然多孔介质及海底沉积物三相介质中，进行渗漏游离天然气生成水合物可视化研究，观测天然气向水合物转化过程中成核生长聚集等特征，描述天然气水合物生成过程热质传递规律，测定沉积物中水合物生成速度及转化率，研究导热系数声速电导率等水合物物性参数变化特征，建立组成复杂天然气水沉积物水合物多相体系中水合物生成动力学理论，探讨影响因素，并建立相关计算模型，为渗漏型水合物成藏机制富集规律研究及开发利用提供理论基础。

南海北部天然气水合物地球物理地球化学异常机理渗漏型水合物地球物理异常机理和识别标志海底渗漏型水合物在地震剖面上似海底反射层不发育，主要是由于水合物带存在游离气，改变了水合物层物性。

因此，重点开展研究天然气渗漏区含水合物和游离气沉积体物性参数含气水体羽状体物性特征，及其地球物理异常机理和识别方法，建立套有效识别海底渗漏型天然气水合物地球物理方法体系。

渗漏型水合物地球化学异常特征和识别标志海底天然气渗漏活动引起了海底沉积有机质和孔隙水化学等组成异常，这些异常对海底浅表层天然气水合物形成和产出具有直接或间接指示作用。

因此，研究具有指示海底天然气渗漏作用特殊沉积构造泥火山泥底辟发育状况和分布特征，分析沉积物和有机质组成，特别是天然气渗漏作用形成自生沉积和矿物冷泉碳酸盐岩重晶石黄铁矿等特征，与渗漏甲烷厌氧氧化有关特殊生物标记物特征孔隙水化学组成，烃类气体组成等异常特征，建立渗漏型天然气水合物矿藏地质地球化学判识方法和找矿标志。

天然气水合物开采中多相流动机理和相关基础理论渗漏型天然气水合物品位高，厚度大，经济价值高，具有巨大开发前景，而且开采技术要求相对于埋藏深发育水合物要低，更易实现水合物开发应用。

因此，有必要根据南海北部渗漏型天然气水合物成藏地质特征，开展南海北部典型水合物区域沉积物基础物性分解过程中结构形态变化规律分解后所形成气水冰砂等多相流动传热和传质机理基础实验方法和分析方法研究，初步建立天然气水合物分解过程多相流动传热和传质控制模型，为天然气水合物开采过程物理模拟和数值模拟提供理论指导。

同时，开展开发过程水合物分解环境风险评价研究，为水合物开采技术方案选择提供理论基础。

南海北部天然气水合物成藏机制及富集规律这是项目综合研究集成。

分析南海北部渗漏型天然气水合物成藏沉积构造气源等特征，研究不同构造沉积背景下天然气水合物成藏地质模式和成藏系统确定渗漏型天然气水合物形成温度压力条件和形成过程，研究天然气水