地球深层天然气.pdfVIP

第12卷第4～5期 天然气地球科学 V01．12No．4～5 2001年10月 NATURALGASGEOSCIENCE Oct． 2001 地球深层天然气 吉江照一 (日本能源综合工学研究所) 摘要介绍了天然气成因学说、地球深层天然气研究状况和一些国家超深钻探 计划的文献调查结果，认为研究开发地球深层天然气有重要意义。 关键词天然气天然气成因地球深层天然气 1 前言 天然气作为一种洁净、方便的化石燃料被广泛使用，占全世界一次能源消费的20％。地 球环境问题的严重化、反原子能发电运动的高涨及中东局势的紧张化，使得天然气的重要性 越来越突出。可以说天然气的资源量与石油基本持平，到21世纪将面临着枯竭的危险，但近 来地球深层的非常规天然气资源颇受关注，其开发前景十分广阔。 层天然气进行了文献调查。调查的内容是与地球深层天然气有关的理论、探矿和钻探技术发 展以及日本国内的研究现状。在实施该调查时，设立了地球深层天然气实证调查委员会(委 员长：功刀泰硕，东京大学名誉教授)及其下属的调查分会(调查主任：星野一男)。本文将介 绍该项调查研究成果。 2 关于天然气成因说 天然气的成因说，大体可分为有机成因说和无机成因说两种。 2．1有机成因说 有机学说认为石油和天然气的成因是生物起源有机物变质所致，在有机学说中目前占 主流的是干酪根来源假说。所谓干酪根是指沉积岩中不溶有机质，即没有一定化学结构的高 分子有机物。干酪根受地层温度和压力的影响，成熟演化生成了碳氢化合物，然后运移并聚 集到由孔隙率较高的砂岩和碳酸盐岩所构成的储层中形成了油藏。为说明石油和天然气的 形成过程而进行的干酪根成熟演化的实验研究结果，与在实际沉积层中观察到的事实一致。 人们把含有大量干酪根并能产生大量烃的沉积岩称为油气源岩。关于油气从源岩到储层的 运移机理是干酪根来源说的主要研究课题。 2．2无机成因说 对于石油、天然气的起源问题，相对于有机成因说，无机成因说的提出比较早。早期的无 机成因说中有化学家巴朗德罗和门捷列夫提出的电石假说。该学说的主要内容是：在地球深 部，二氧化碳与由碱性金属生成的电石以及深部的金属电石反应生成了乙炔，经聚合或缩合 反 了各种碳氢化合物。而俄罗斯的地质学家索罗科夫提出了石油的宇宙成因假说。 No．4～5 吉江照一：地球深层天然气 77 石油蕴含在星云物质中，在太阳系形成之际作为雨凝结降到地表后，通过沉积作用，被吸入 地球内部，然后再通过地球脱气作用排出地表。无机成因说近年来倍受关注是与T．Gold密 切相关的。Gold生于澳大利亚，是毕业于英国剑桥大学的天文学家，曾经执教于美国的哈 Gold与东京大学肋田教授的地球深部起源假说。 2．2．1Gold的地球深层天然气学说 fromthe Gold在他的著作“Power 天然气。在地球深部，存在大量的原始甲烷，其是天然气的供给源。因为太阳系的原始陨石 和行星大气中存在甲烷及其构成元素氢和碳，所以地球中也应该存在这些物质，从地球大气 的元素丰度来看，该两种元素大部分应该处于地球内部。地壳中的油田、天然气田是在地球 深层的甲烷向地表释放过程中形成的。Gold还提供了地球深层天然气存在的证据，主要包 括：①海岭、火山湖、泥火山和红海等地壳裂缝喷出的甲烷不是生物起源的甲烷，也就是说， 世界上大多数的油田和天然气田分布在与地壳深部大规模构造运动有关的线性或弧形地 域。在东太平洋海盆海岭和非洲火山湖有喷出甲烷现象，从典型的地壳裂缝之一的红海深 部，涌出着超过通常海水浓度一千倍的盐水；②不仅是沉积层产出有石油和天然气，位于其 下方的结晶基岩中也有富含碳氢化合物的潜势。③深部高温岩层产出的石油几乎没有表征 出生物起源的证据(光学活性和碳的奇偶性质)。 但在地球深部的温度和压力的条件下，甲烷能否稳定存在的问题现在还不完全明确。 Gold引用了苏联学者切卡纽克的研究，推论出在地下100--一300km深度大部分的碳氢化合 物是稳定的。 2．2．2肋田的火山作用说 肋田基于日本东北