天然气水合物形成过程中的气体组分分异及地质启示

摘要

自然地质条件下不同气源的天然气体由于其组成不同,对天然气水合物的成藏条件产生不同影响.以2个常规天然气样品为例,在中国石油大学自行研制的水合物成藏一维模拟实验装置上进行了水合物成藏模拟实验,并对实验前后的原始气样、水合物形成后的游离气、分解气进行了气体组分分析.实验结果表明:水合物分解气中CH4、N2含量降低,而C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10、CO2含量增大,游离气中各组分的变化趋势刚好相反,这意味着同等的温度压力条件下,C2H6、C3H8、iC4H10、nC4H10、CO2等与CH4、N2相比更易于形成水合物;通过计算分解气体各组分相对于原始气体的相对变化量发现,在实验温度压力条件下(高压釜温度范围为4～10 ℃,气体进口压力为5 MPa),烃类气体与水结合形成水合物的能力由甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷依次增加;由于不同烃类气体与水合物结合的条件不同,导致水合物形成过程中气体组分发生分异,水合物中甲烷含量减少、湿气含量增大,而游离气中气体变化相反,在自然地质条件下形成由水合物稳定带上部溶解气带、水合物稳定带及下部游离气带(或常规气藏)甲烷含量呈中-低-高特点,湿气和二氧化碳含量呈低-高-中的三层结构分布模式,因此,同一气源气体在不同带内表现出不同的气体组分特征.