趙克斌，孫長青，郭嘉琪，吳傳芝

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫214126）

墨西哥灣油氣資源豐富，是世界深水區(qū)油氣勘探開發(fā)“金三角”之一，也是全球天然氣水合物勘探開發(fā)研究一個舉足輕重的熱點區(qū)。2000 年以來，美國能源部明顯加快了墨西哥灣北部水合物勘探開發(fā)研究步伐，設(shè)置了包括“聯(lián)合工業(yè)項目”在內(nèi)的一系列大型水合物研究項目，內(nèi)容涵蓋了水合物聲納/多波束測量、地震勘探、地球化學(xué)研究、電磁測量、鉆探測井與取心研究等多個方面，獲得了包括地震B(yǎng)SR在內(nèi)的多種水合物存在證據(jù)。迄今已在墨西哥灣北部深水區(qū)發(fā)現(xiàn)水合物BSR 標(biāo)志100 多處[1]，揭示該區(qū)水合物分布廣泛，具有巨大的資源潛力。2005 年以來，在墨西哥灣北部海域?qū)嵤┝硕鄠€天然氣水合物鉆探航次，發(fā)現(xiàn)了WR313 和GC955 水合物富集區(qū)[2]。近年，針對這2 個研究區(qū)開展了水合物富集機(jī)理與儲集特征研究[3-4]，進(jìn)一步強(qiáng)化了對墨西哥灣天然氣水合物分布特征與富集成藏的認(rèn)識。

利用大量國內(nèi)外相關(guān)研究資料，總結(jié)出墨西哥灣WR313和GC955研究區(qū)天然氣水合物分布特征與成藏機(jī)理，分析了現(xiàn)階段水合物成藏研究面臨的主要問題，展現(xiàn)了墨西哥灣水合物研究的最新進(jìn)展，以期為我國海域天然氣水合物勘探研究提供參考與借鑒。

1 墨西哥灣天然氣水合物富集成藏特征

利用測井與巖心分析資料，對墨西哥灣北部WR313和GC955研究區(qū)水合物縱向分布與水合物富集區(qū)儲層巖相特征進(jìn)行了比較深入的研究，明確了研究區(qū)水合物主要存在淺部泥層裂隙充填型與深部砂層孔隙充填型2種賦存類型，富砂儲層有利于水合物富集成藏。

1.1 重點研究區(qū)天然氣水合物縱向分布特征

1.1.1 WR313研究區(qū)水合物分布特征

WR313 研究區(qū)位于墨西哥灣北部沃克嶺區(qū)（Walker Ridge）西北部[5]（圖1），前期地震勘探在WR313 研究區(qū)泥質(zhì)層中識別出了多個砂層單元[3-4,6]。這些砂層單元為水合物的形成提供了良好的儲集空間，有利于水合物富集成藏。通過WR313-G和WR313-H兩口井的鉆探測井與取心研究，深化了對該區(qū)水合物賦存與分布特征的認(rèn)識。

圖1 墨西哥灣深水區(qū)“聯(lián)合工業(yè)項目”天然氣水合物鉆探站位分布[5]Fig.1 Distribution of drilling sites for gas hydrate exploration in deep water Gulf of Mexico during the Joint Industry Project[5]

WR313-G 井目標(biāo)水合物藏位于由薄砂層與粉砂質(zhì)薄層互層組成的藍(lán)色砂層單元（圖2a），水合物主要以孔隙充填態(tài)賦存于薄砂層之中。目標(biāo)水合物藏分布于海底以下852～874 m 層段，其中砂層凈厚度約為9 m，砂層中水合物飽和度達(dá)80%以上[3,7]，甚至可高達(dá)90%[8-9]。淺部鉆遇厚層裂隙型水合物層段（圖2a），水合物充填于黏土層近垂向裂隙之中，飽和度較低，平均飽和度小于10%[7,10]。

WR313-H 井目標(biāo)水合物藏位于橙色砂層單元（圖2a）。橙色砂層單元由砂層與泥層互層組成。水合物縱向上分布與WR313-G井相似，較淺部泥質(zhì)層中存在裂隙充填型水合物，平均飽和度約為5%[7]；較深部砂層單元水合物呈孔隙充填型，飽和度大于85%，甚至可高達(dá)95%，形成水合物富集區(qū)[3,8,11]。

1.1.2 GC955研究區(qū)水合物分布特征

GC955 研究區(qū)位于墨西哥灣北部綠色峽谷區(qū)（Green Canyon）東南部（圖1），迄今已在該研究區(qū)完成5口天然氣水合物研究井鉆探研究工作，揭示水合物也存在淺部泥層裂隙充填型與深部砂層孔隙充填型2 種賦存方式（圖2b）[12]。但泥層與砂層也存在不含水合物的情況，表明該區(qū)天然氣水合物形成與分布更為復(fù)雜。

GC955-H井較淺部泥質(zhì)層段近垂向裂隙中充填有天然氣水合物（圖2b），裂隙中水合物呈不均勻態(tài)分布[7,13]。深部目標(biāo)富砂單元為水道與堤岸沉積體，由砂層與粉砂層、泥層互層組成，以砂層與粉砂層為主[7]。這一富砂單元的上部23 m 為飽水層。水合物賦存于海底以下414～450 m 層段的富砂單元，被2個不含水合物的飽水砂層所分隔（圖3a）[3,7,9]，3 個含水合物薄砂層厚度分別約為27，4，1 m[14]。富砂層中水合物飽和度介于50%～80%；而淺部泥質(zhì)層裂隙充填型水合物飽和度平均值僅為5%[7,13]。

GC955-I 井同樣鉆遇淺部泥質(zhì)沉積層與深部富砂層。目標(biāo)富砂單元位于海底以下約362～479 m[3,7]。與WR313 研究區(qū)2 口井情況不同，GC955-I 井淺部泥層中未發(fā)現(xiàn)裂隙充填型水合物。深部砂層單元由上、下2個厚度分別為46 m和40 m的砂層組成，中間夾雜一厚30 m 的泥質(zhì)層；但2 個砂層均不含水合物。在2個砂層之間的泥質(zhì)層中夾有3個薄砂層，總厚度6.5 m。水合物以孔隙充填態(tài)賦存于這3個薄砂層中，飽和度小于50%，成為GC955-I井僅有的富含水合物層段[3,7]。

GC955-Q井鉆遇的淺部泥質(zhì)層中也未發(fā)現(xiàn)水合物存在證據(jù)（圖2b）。與GC955-H井情況類似，該井深部富砂單元上部為飽水層，下部為含水合物薄砂層與泥質(zhì)層互層單元（圖3b）[3]，砂層中水合物飽和度最高可達(dá)75%。

圖2 墨西哥灣天然氣水合物重點研究區(qū)水合物鉆探井、目標(biāo)砂體與水合物縱向分布[6,12]Fig.2 Drilling wells,target sand intervals and vertical gas hydrate distribution features in the key study areas,Gulf of Mexico[6,12]

圖3 墨西哥灣GC955研究區(qū)測井資料識別的富砂單元構(gòu)成與砂層孔隙充填性質(zhì)[9]Fig.3 Sand-rich units and fluid-filling features identified from logging data in GC955 study area,Gulf of Mexico[9]

1.2 重點研究區(qū)天然氣水合物富集層段巖相特征

通過WR313和GC955研究區(qū)水合物巖心錄井分析與沉積物粒徑分布特征研究，確定了孔隙充填型水合物及其上方裂隙充填型水合物儲層的巖性組成[14-15]，探索了儲層巖相性質(zhì)對水合物富集成藏的影響。

采用保壓巖心分析與轉(zhuǎn)移系統(tǒng)對所采集巖心段進(jìn)行了P 波速度、伽馬密度測量以及X 射線掃描分析，在GC955研究區(qū)識別出3種巖相。其中巖相1表現(xiàn)為高密度（2～2.1 g/cm3）、低P 波速度（約1 500～1 700 m/s）特征；巖相2具有低密度（1.7～1.9 g/cm3）、高P波速度（3 000～3 250 m/s）特征；巖相3測值介于巖相1 和巖相3 之間，具有較高密度值（1.9～2.1 g/cm3）與較低P波速度值（約1 700 m/s）[16]。

通過對保壓巖心樣品粒度分析，進(jìn)一步證實了GC955研究區(qū)水合物富集單元存在3種巖相特征。從樣品粒度分析結(jié)果看，巖相1樣品由黏土和粉砂組成，以黏土為主，為粉砂質(zhì)黏土；巖相2樣品主要由粉砂與砂組成，以粉砂為主，為砂質(zhì)粉砂；巖相3主要由黏土與粉砂組成，以粉砂為主，為黏土質(zhì)粉砂[14,16-17]（圖4a）。

通過對保壓巖心樣品水合物分解脫氣量進(jìn)行定量研究，并計算不同巖相樣品水合物飽和度[17]，探索了不同巖相儲層對水合物富集的影響。巖相1 樣品水合物飽和度極低，甚至可低至0.5%；巖相2水合物飽和度可高達(dá)90%以上；巖相3水合物飽和度較低，介于0.5%～30%（圖4b）。由此可見，水合物富集單元儲層主要由巖相2 和巖相3 構(gòu)成，其中巖相2 水合物飽和度明顯較高（圖5），對于水合物富集成藏起著更為重要的作用[14,18]。

圖4 墨西哥灣GC955研究區(qū)富砂單元巖心樣品粒度分布與水合物飽和度變化[14,17]Fig.4 Particle size distribution of core samples from sand-rich units and changes of gas hydrate saturation with sample lithofacies in study area GC955,Gulf of Mexico[14,17]

圖5 墨西哥灣GC955-H005井保壓巖心錄井、巖相與水合物飽和度分布[14]Fig.5 Distribution of pressure core logging,lithofacies and gas hydrate saturation of Well-GC955-H005,Gulf of Mexico[14]

墨西哥灣北部天然氣水合物富集單元巖相與水合物飽和度相關(guān)性研究表明，水合物富集成藏明顯受控于儲層巖相，水合物總是優(yōu)先發(fā)育于相對粗粒沉積層中，砂質(zhì)粉砂層中水合物飽和度可高達(dá)90%。研究同時揭示，該海域最有利于水合物富集成藏的“富砂”儲層并不是通常意義的“砂”層，從巖相上看應(yīng)為砂質(zhì)粉砂層。

2 墨西哥灣天然氣水合物成藏條件與富集機(jī)制

墨西哥灣北部天然氣水合物研究區(qū)位于水深大于500 m 的海域，具備水合物形成與賦存的溫壓條件?？碧窖芯拷Y(jié)果表明，該海域具有較充足的氣源與良好的輸導(dǎo)體系，水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)發(fā)育局部富砂單元（圖6—圖8），為天然氣水合物形成與富集成藏提供了有利條件。

2.1 水合物成藏的氣源條件

墨西哥灣深水區(qū)海底深部蘊(yùn)藏著豐富的常規(guī)油氣資源，水深大于500 m的海域作為常規(guī)油氣勘探開發(fā)的重點區(qū)域，分布有眾多油氣井（圖6）[19]，深部熱成因氣十分充足，為該區(qū)天然氣水合物的形成提供了氣源保障。早年水合物勘探研究揭示，墨西哥灣綠色峽谷區(qū)（Green Canyon）與密西西比峽谷區(qū)（Mississippi Canyon）都曾發(fā)現(xiàn)熱成因氣水合物[21-23]。而且，墨西哥灣海底存在眾多油氣滲漏點與水合物丘[1,24]，同時還發(fā)現(xiàn)了H 型水合物[25-26]，揭示熱成因氣在墨西哥灣水合物形成中的作用不容忽視。另一方面，墨西哥灣北部具有較快的沉積速率，海底沉積層總有機(jī)碳含量較高，海底淺部生物氣也相當(dāng)可觀[27-28]，成為該海域形成水合物的重要氣源。

圖6 墨西哥灣北部油氣井與天然氣水合物鉆探站位分布[19]Fig.6 Distribution of the existing oil wells and the natural gas hydrate drilling sites in northern Gulf of Mexico[19]

墨西哥灣DSDP 航次與水合物鉆探航次取心分析結(jié)果證實，該海灣既存在熱成因氣水合物也存在生物成因氣水合物，但以生物成因氣水合物為主。近年GC955 研究區(qū)水合物鉆探取心研究也揭示，該區(qū)水合物所含甲烷主要為微生物成因氣，可能存在微量熱成因氣混入[17]。

2.2 水合物成藏的氣體輸導(dǎo)條件

墨西哥灣北部海底天然氣運(yùn)移通道十分發(fā)育，以鹽底辟及其伴生斷裂、起源于深部的斷層系統(tǒng)以及滲透性富砂沉積單元為主的運(yùn)移體系，為天然氣向水合物穩(wěn)定帶運(yùn)移提供了良好的輸導(dǎo)條件。

墨西哥灣北部廣泛發(fā)育斷裂與鹽底辟，尤其是深水區(qū)鹽底辟構(gòu)造十分常見[29-30]。這些底辟體溝通了深源熱成因氣與淺部水合物穩(wěn)定帶，為包括深源熱成因氣在內(nèi)的深部流體提供了良好的運(yùn)移通道。同時，鹽底辟在上侵過程中會刺穿上覆地層，并在其上方與鄰近區(qū)形成大量斷層與裂隙網(wǎng)絡(luò)[31]，進(jìn)一步增強(qiáng)了底辟體對流體的輸導(dǎo)作用（圖7a、圖8）。另一方面，墨西哥灣深水區(qū)源自深部的斷層對于深源氣也具有良好的輸導(dǎo)作用。以GC955 研究區(qū)為例，地震勘探識別出多條起源于水合物穩(wěn)定帶之下的斷層[9]，這些斷層向上延伸到水合物穩(wěn)定帶，成為氣體向水合物穩(wěn)定帶運(yùn)移的又一重要通道。此外，深部天然氣也可沿傾斜分布的富砂層向水合物穩(wěn)定帶運(yùn)移。

圖7 墨西哥灣北部重點研究區(qū)天然氣水合物富集成藏的構(gòu)造與儲集條件[3,14]Fig.7 Structural and reservoir elements controlling gas hydrate accumulation in key areas,northern Gulf of Mexico[3,14]

圖8 墨西哥灣北部MC118區(qū)伍爾西海丘深源流體運(yùn)移模式（據(jù)參考文獻(xiàn)[20]修改）Fig.8 Migration models of the deep-sourced fluids in Woolsey Mound,MC118 Block in northern Gulf of Mexico(Modified from reference[20])

2.3 水合物成藏的儲集條件

在墨西哥灣北部，陸坡區(qū)受重力流沉積影響形成了較厚的富砂沉積層，深海平原區(qū)常發(fā)育富砂濁積扇。該海域廣泛發(fā)育鹽構(gòu)造，復(fù)雜的鹽構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生了眾多鹽邊凹陷，在重力流作用下，這類鹽邊凹陷內(nèi)可形成厚層富砂沉積體，加大了陸坡區(qū)發(fā)育粗粒沉積層的可能性[3]。墨西哥灣北部常規(guī)油氣井的隨鉆測井資料揭示，海底以下610 m以淺存在區(qū)域性砂層單元[27]；IODP308 航次在2 個盆地的鉆探研究也證實海底淺部發(fā)育砂質(zhì)濁積層[32]。

WR313與GC955研究區(qū)水合物勘探研究也證實該海域具有良好的水合物儲集條件。WR313研究區(qū)分布于墨西哥灣北部陸坡小型盆地區(qū)的泰勒博恩（Terrebonne）盆地，該盆地是一個受控于鹽丘構(gòu)造的次生沉積盆地，碎屑沉積物以幕式沉積方式充填到盆地之中[6]。盆地內(nèi)發(fā)育水道—堤岸沉積系統(tǒng)，在封閉盆地中沉積了大量砂體[33]。鉆于該盆地翼部的WR313-G和WR313-H水合物研究井在深部鉆遇多個富砂沉積單元（圖7b）[3,4]。GC955研究區(qū)分布于墨西哥灣深海平原區(qū)上部錫格斯比海溝（Sigsbee）陡坡向陸端，位于鹽核背斜上方。受鹽構(gòu)造運(yùn)動與鹽丘影響，在鹽丘上方發(fā)育南北向的水道—堤岸沉積系統(tǒng)、塊體搬運(yùn)沉積體以及盆底扇—席狀砂體（圖9）。GC955研究區(qū)的水道—堤岸沉積系統(tǒng)已為區(qū)內(nèi)常規(guī)油氣井與水合物鉆井結(jié)果所證實，GC955-H、GC955-I 與GC955-Q 水合物勘探井均在深部發(fā)現(xiàn)富砂沉積單元[14-15]。整體上看，墨西哥灣北部海底發(fā)育富砂沉積單元，十分有利于天然氣水合物在局部富集成藏。

圖9 墨西哥灣WR313和GC955研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境與沉積特征[33-34]Fig.9 Geological environments and sedimentary features in study area WR313 and GC955,Gulf of Mexico[33-34]

2.4 水合物富集成藏機(jī)制

墨西哥灣WR313和GC955研究區(qū)天然氣水合物主要富集于富砂儲層之中。甲烷氣的來源以及甲烷如何運(yùn)移到局部富砂儲層中形成水合物富集區(qū)，成為水合物富集成藏基礎(chǔ)研究的主要內(nèi)容。針對WR313研究區(qū)泥層裂隙型與砂層孔隙型水合物富集成藏的地質(zhì)背景，前人研究提出了多種可能的甲烷運(yùn)移機(jī)制[4,9,33,35-36]，整體上可歸納為水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)細(xì)粒泥層中原地生物甲烷氣體的短距離擴(kuò)散運(yùn)移機(jī)制和水合物穩(wěn)定帶之外深源甲烷氣體的長距離平流運(yùn)移機(jī)制。

短距離運(yùn)移機(jī)制的情形之一是在泥層單元中缺乏砂層的情況下，原地生物甲烷通過擴(kuò)散作用進(jìn)入泥層裂隙之中形成裂隙型水合物（圖10a）。短距離運(yùn)移機(jī)制的另一種情形是在泥層中夾雜有局部砂層時，泥層原地生物氣會優(yōu)先運(yùn)移進(jìn)入砂層，占據(jù)砂層孔隙形成砂層孔隙型水合物（圖10b）。此外，泥層產(chǎn)生的甲烷還可運(yùn)移到泥層鄰近地層中的砂體中形成水合物富集區(qū)（圖10c）。如果泥層中存在多個互相獨立的薄砂層，而砂層之間的泥層又很薄，則泥層產(chǎn)生的生物甲烷很可能不足以充填砂層的所有孔隙。在這種情況下砂層就會“爭奪”泥層中的溶解甲烷，導(dǎo)致泥層溶解甲烷達(dá)不到其溶解飽和度，并最終使得泥層裂隙中不能生成水合物，如圖10d所示。

圖10 墨西哥灣WR313研究區(qū)可能的甲烷氣體運(yùn)移模式與天然氣水合物富集成藏機(jī)制[4]Fig.10 Possible methane transport models and gas hydrate accumulation mechanisms in study area WR313,Gulf of Mexico[4]

在短距離擴(kuò)散運(yùn)移機(jī)制下，甲烷生成于水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)的原地泥層，是微生物對泥層有機(jī)物再礦化作用的終端產(chǎn)物。泥層中的生物甲烷往往只通過數(shù)米就能運(yùn)移到鄰近的相對粗粒儲層或者裂隙之中。

相對于短距離擴(kuò)散運(yùn)移機(jī)制中甲烷為水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)的原地生物甲烷，長距離平流運(yùn)移機(jī)制下的甲烷則來源于水合物穩(wěn)定帶之外，需要經(jīng)過較長距離的運(yùn)移才能從深部進(jìn)入水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)。深部來源的甲烷氣體可能是熱成因氣，也可能是生物成因氣。深部熱成因氣、熱成因氣的生物降解氣，以及水合物穩(wěn)定帶之下地層產(chǎn)生的微生物氣，在有利的運(yùn)移條件下，都可運(yùn)移到水合物穩(wěn)定帶形成水合物。深部甲烷可呈游離態(tài)或溶解態(tài)向淺部運(yùn)移，斷層、裂隙、鹽丘、泥火山以及延伸到水合物穩(wěn)定帶的高滲砂層（圖10e）均可作為甲烷向淺部運(yùn)移的通道。長距離運(yùn)移由于氣源可能存在深部熱成因氣，并且在運(yùn)移過程中往往會匯集不同來源的氣體，因此，一般氣體通量相對較大，可為形成水合物富集區(qū)提供充足的氣源。

墨西哥灣北部富砂單元天然氣水合物富集成藏機(jī)理研究表明，在水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)的富砂儲層中，甲烷氣體的來源及其運(yùn)移對于富砂儲層中高飽和度水合物的形成具有重要影響。在氣源方面，甲烷氣體可源自水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)的原地生物甲烷，也可源自水合物穩(wěn)定帶之外的深部甲烷。但不論何種來源的甲烷氣體，總是優(yōu)先從水合物穩(wěn)定帶中的泥層向砂層運(yùn)移，為砂層中高飽和度水合物的形成提供了氣源保障。從運(yùn)移條件方面看，斷層、裂隙以及砂層都可充當(dāng)深源甲烷長距離運(yùn)移通道；而泥層原地生物甲烷則以擴(kuò)散方式進(jìn)入砂層之中[4,37-38]。

3 討論

經(jīng)過數(shù)十年天然氣水合物勘探研究，油氣工業(yè)界對于水合物分布的廣泛性及其巨大的資源潛力已達(dá)成了共識，但在特定水合物藏的氣源性質(zhì)、儲層性質(zhì)對水合物成藏的影響以及水合物成藏的復(fù)雜性等方面，還存在諸多不確定性因素。

3.1 水合物富集成藏的氣源性質(zhì)

充足的氣源是天然氣水合物形成與富集成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。世界各大天然氣水合物勘探熱點區(qū)樣品地球化學(xué)分析結(jié)果表明，水合物樣品分解氣中甲烷均占據(jù)絕對優(yōu)勢，且以生物成因為主，伴隨著少量熱成因氣的混入。日本南海海槽東部天然氣水合物試采區(qū)巖心樣品分解氣中甲烷占比高達(dá)99.9%以上，同時甲烷碳同位素值較輕（δ13C1≤-57‰～-69‰），屬典型的微生物成因氣[39]。印度近海3 個水合物富集區(qū)（B區(qū)、C區(qū)和E區(qū)）的保壓巖心樣品地球化學(xué)分析同樣表明水合物具有明顯的生物成因特征[40]。在墨西哥灣海域，早年深海鉆探計劃、水合物聯(lián)合工業(yè)項目以及近年墨西哥灣新一輪鉆探研究所采水合物樣品，所含氣體均具有以生物成因氣為主的性質(zhì)[17]。我國南海北部神狐海域水合物試采區(qū)所采水合物樣品分解氣也以生物成因氣為主，近年水合物樣品地球化學(xué)分析檢測到了相對較高的乙烷和丙烷含量，有些樣品甚至檢出了丁烷和戊烷，表明深部熱成因氣對于神狐水合物藏的形成具有一定貢獻(xiàn)[41]。

從甲烷含量與甲烷碳同位素分析結(jié)果來看，生物成因氣對于這些海域水合物熱點研究區(qū)水合物的形成與富集成藏具有主導(dǎo)性貢獻(xiàn)。但上述海域水合物研究區(qū)大多分布于常規(guī)油氣富集區(qū)，熱成因氣源充足，斷裂、底辟等各類油氣運(yùn)移通道發(fā)育，淺部水合物穩(wěn)定帶應(yīng)存在豐富的熱成因氣，因此熱成因氣理應(yīng)在水合物形成與富集成藏中具有更明顯的貢獻(xiàn)。為何在油氣富集區(qū)上方水合物形成氣源仍然以生物成因氣為主，這其中的原因值得開展更深入的探討。

3.2 儲層巖相與水合物富集成藏

在氣源與氣體輸導(dǎo)條件相同的情況下，儲層巖相會直接影響天然氣水合物的產(chǎn)出形態(tài)，并進(jìn)而影響水合物的富集特征與資源潛力。

孔滲性能良好、相對粗粒沉積體為天然氣水合物富集提供了有利的儲集條件，沉積層中局部富砂單元在各地水合物富集成藏過程中發(fā)揮了重要作用。如前所述，美國墨西哥灣WR313 和GC955 研究區(qū)的水合物鉆探研究揭示，水合物主要富集于砂質(zhì)粉砂層與黏土質(zhì)粉砂層[8-9]。日本南海海槽區(qū)水合物試采目標(biāo)β 水合物藏分布于局部水道濁積體的上部，儲層巖相主要由砂、粉砂質(zhì)砂和砂質(zhì)粉砂組成[42-44]。我國南海北部神狐海域多口水合物井測井與取心研究揭示，水合物儲集于黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)黏土、含粉砂黏土等多種沉積層段，主要富集于黏土質(zhì)粉砂層中[45-46]。相比而言，國外海域熱點區(qū)水合物一般富集于砂質(zhì)粉砂與粉砂質(zhì)砂等較粗粒儲層，而我國南海神狐海域水合物則主要富集于顆粒較細(xì)儲層。但神狐海域水合物富集特征研究也揭示，水合物飽和度較高層段與細(xì)粒沉積層中砂與粗粉砂含量相對較高層段具有良好對應(yīng)關(guān)系，水合物飽和度與包括粒徑在內(nèi)的沉積物粒度參數(shù)呈正相關(guān)[47-48]。上述研究表明，只要是相對于周圍沉積層形成了相對粗粒的沉積體，就會有利于形成局部水合物富集區(qū)。因此，水合物穩(wěn)定帶中相對粗粒沉積體的識別應(yīng)成為水合物富集成藏研究的重要內(nèi)容。

3.3 水合物富集成藏的復(fù)雜性

天然氣水合物富集成藏理論研究目前還處于探索之中，水合物穩(wěn)定帶內(nèi)水合物富集區(qū)的形成涉及復(fù)雜的作用過程，面臨著一些難以解釋的問題。如前所述，墨西哥灣GC955 研究區(qū)GC955-H、GC955-I和GC955-Q 這3 口井相距很近，具有相似的氣源條件；而且均鉆遇了富砂層，具有水合物富集成藏的有利儲集條件，但部分砂層層段并不存在水合物。早年在美國阿拉斯加北坡熱冰1井（Well Hot Ice1）水合物研究中，研究區(qū)鄰近庫帕勒克河油田與普拉德霍灣油田，且附近已發(fā)現(xiàn)塔恩（Tarn）水合物藏，表明該區(qū)形成水合物的氣源充足；在凍土層基底處存在富砂層，表明水合物儲集條件良好。該井預(yù)期在砂層中會鉆遇水合物富集層段，但最終在目標(biāo)砂層中卻采出了游離氣，并未發(fā)現(xiàn)水合物存在證據(jù)[49]。由此可見，天然氣水合物富集成藏受控于諸多因素的影響，其形成過程往往比預(yù)期更為復(fù)雜。這些研究成果表明，在氣源、水源與儲集條件都滿足的情況下，也不能保證就一定能夠形成局部水合物富集區(qū)，運(yùn)移通道發(fā)育程度、局部熱流變化等因素，都會影響水合物富集區(qū)的形成與穩(wěn)定[50]。不同研究區(qū)因地質(zhì)條件的不同，影響局部水合物富集區(qū)形成的因素也會存在差異，水合物富集區(qū)識別中應(yīng)根據(jù)研究區(qū)特有的氣源、運(yùn)移與儲集特征進(jìn)行具體分析，同時還應(yīng)考慮局部熱流異常對水合物穩(wěn)定性的影響。

4 結(jié)論與認(rèn)識

1）墨西哥灣北部天然氣水合物存在較淺部泥層裂隙充填型和較深部砂層孔隙充填型2種類型，水合物主要富集于較深部砂層單元之中。水合物富集單元巖相特征研究揭示，WR313 研究區(qū)水合物以孔隙充填型富集于由薄砂層與粉砂質(zhì)薄層、砂層和泥層互層所構(gòu)成的富砂單元；GC955 研究區(qū)水合物主要富集于砂質(zhì)粉砂與黏土質(zhì)粉砂層構(gòu)成的富砂單元。富砂層水合物飽和度大于80%，可高達(dá)95%。整體上看，富砂層構(gòu)成了墨西哥灣北部水合物富集成藏的主要儲層。

2）天然氣水合物成藏機(jī)理研究表明，充足的氣源、有利的運(yùn)移通道與良好的儲集條件構(gòu)成了水合物富集成藏的基本前提。WR313研究區(qū)的水合物成藏機(jī)制研究揭示，在天然氣水合物穩(wěn)定帶之內(nèi)，天然氣總是傾向于從泥層向顆粒較粗的砂層運(yùn)移，從而為砂層中水合物富集成藏提供了物質(zhì)保障。墨西哥灣水合物藏儲層巖相特征研究揭示，該海域最有利于水合物富集成藏的“富砂”儲層從巖相上看為砂質(zhì)粉砂層。

3）相對粗粒儲層作為天然氣水合物富集成藏的有利儲層，在水合物勘探研究中應(yīng)受到足夠的重視。美國墨西哥灣、日本南海海槽以及韓國東海郁龍盆地水合物有利區(qū)研究中，都十分注重對局部富砂體的識別。通過利用水合物勘探資料，結(jié)合常規(guī)油氣勘探資料，確定水合物穩(wěn)定帶內(nèi)局部富砂單元的分布，有利于明確水合物富集區(qū)勘探目標(biāo)，是一個值得借鑒的水合物富集區(qū)勘探方法。

4）天然氣水合物富集成藏理論研究目前還處于初步探索階段，近年通過對已發(fā)現(xiàn)水合物藏測井與取心分析，明確了水合物富集成藏有利儲層的巖相特征，但遠(yuǎn)沒有解決水合物富集成藏研究面臨的所有問題。天然氣水合物富集成藏是一個涉及諸多因素的復(fù)雜作用過程，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。