Bsr在其他水合物储层温度
温度估计BSR的编译各种设置的井下测量收集的ODP研究b如图4所示。注意,大多数估计BSR温度低于理论上——或者experimentally-constrained离解为甲烷水合物的温度。这个差异可能意味着要么不精确- t曲线的原位条件或一个系统的问题的井下温度数据通过推断BSR的温度估计。
5。从BSR深度预测热流
因为BSR恰逢HSZ的基础,可以使用BSR的seismically-constrained深度结合的稳定性曲线和水深估计第一BSR的温度和那里的热梯度和热流上覆沉积物柱。这种类型的解释,首次详细Yamano et al。(1982),已成功应用于卡斯卡底古陆水合物省,那里的热流值预测基于BSR深度类似于真正的表面热流值测量使用传统海洋热流探针(戴维斯et al ., 1990)。在这样的设置,地震勘探,耗费时间远远少于热流的研究,提供一个重要的代理(BSR深度),限制了水库的热状态。
在布莱克脊水合物的省份,也是良好的热通过收购重合海洋热流数据(晋升et al ., 1995),地震数据(例如,Paull et al ., 1996),和井下温度测量(1997年晋升),预测的热通量BSR深度是更多的问题。使用BSR深度结合的一系列可接受的表面热通量稳定收益率曲线预测明显低于表面热通量的直接测量。此外,热的计算基于BSR深度预测热梯度至少高出11%,决定直接从井下温度测量。对于这个数据集,显而易见的推论是,有一个显著的差异在某些地方(-30%)之间的热梯度测量传统热流方法和确定从井下温度测量。
6。温度扰动:沉积过程和气候变raybet雷竞技最新化
在静态(稳态)条件下,区域的厚度,可以预测水合物形式在海洋沉积物结合气体溶解度曲线,地温梯度,和三个通量:能量(热量)通量,流体通量和甲烷通量。图5总结了改变磁通率将如何改变的相对厚度天然气水合物区,游离气带和溶解气体区。高热流引起的稳定区域迁移到较浅的深度,降低hydrate-bearing沉积物的厚度。高流体通量导致水合物区顶部的谎言接近海底。流体流量的恒定值,高甲烷通量增加天然气水合物的基础深度区域直到它变成重合与底部的稳定区域。
天然气水合物层的厚度的敏感性在通量变化凸显出储层的动态特性,将应对变化,影响热政权,流体通量率,或供应甲烷的速率。而这些通量的影响在水库一直作为主要可分,实际上有复杂的反馈循环。例如,实现一个向上叠加平流预先存在的导电地热流体通量将导致热梯度在地表附近在深度和较低的梯度(图2)。在本节中,我们简化方法,只关注响应的天然气水合物储层温度变化与气候变化事件、沉积、侵蚀,或灾难性的raybet雷竞技最新下滑。
温度扰动的定性影响天然气水合物储层可以推导出考虑各种影响的流程在系统中重新分配热量(图6)。气候变化事件期间,扰动raybet雷竞技最新海洋环流模式或深水流的温度导致平均BWT长期变化。这样BWT波动scafloqr溶解(jis区increitjiaK流体通量)
21 x1
中科院水合物
Oistolved气体区
中科院水合物
Oistolved气体区
增加甲烷通量
增加甲烷通量
图5。影响能量(热量)通量的变化,流体通量和甲烷通量的厚度和位置赫兹和游离气带。热通量的增加会导致赫兹的底部躺接近海底。在晋升和木下光男(2000),基于徐和晋升(1999)。
传播在时间尺度上的沉积物沉积的控制热扩散率。增加BWT(图6)最终将导致温度变化可能破坏水合物的底部附近HSZ并导致部分脱气的储层上覆沉积物。如果整个水库的或者重要的气体从海底排放,可衡量的同位素异常可能导致(狄更斯et al ., 1997;晋升和狄更斯,1999)。
侵蚀和沉积事件也可能有重要影响的热状态水合物储层如果热梯度re-equilibration不能跟上这些过程导致的变化。对于典型的沉积物和海洋热梯度热扩散系数值,甚至沉淀冲蚀率50 mm年一样快速“1不会产生一个明显的变化在BSR深度如果最初的地热是导电,如果添加或删除沉积物是完全isostatically补偿(无净水深的变化)。另一方面,边坡破坏事件,删除大量沉积物的厚度一个领域存款在另一个,可能导致突然的变化BSR深度。然而,在热力平衡,最终BSR深度应当相当于原BSR深度(图6 b、6 c),除非其他因素(例如,BWT或背景热通量)的变化。坍塌事件后,个别沉积物颗粒可能交叉的水合物区自由气体区(沉降),反之亦然(侵蚀)。
水合物的分解是吸热(啊——401 kJ公斤”1),即热量消耗在水合物晶格组成气体的击穿和水组件。离解的吸热特性减少增加储层内的温度的影响,因为有些不一定必须引入的热量消耗的分离过程。相反,水合物的形成是放热(ah - 614 kJ公斤”1),和冷却水库内的任意深度由外部强加的扰动会导致净冷却的数量小于扰动(Tzirita, 1992)。这样的热力学效应经常被研究者忽视在确定水合物储层热扰动的影响,显然是重要的调制扰动的结果如与全球气候变化相关。raybet雷竞技最新
图6。定性的影响BWT变化和下滑(大规模删除和重新沉积的沉积物)。在每一个面板中,灰色的线代表水合物的相平衡,并显示了BWT圆。路径,后跟一个沉积物包裹显示方块,最终位置的包裹后热平衡用开放的广场,(a)增加BWT常数背景热流引起最初的地热(实线)虚线的位置。中间的温度作为深度的函数曲线的虚线所示。BWT的增加将导致驶入HSZ的基础。在某个深处,水合物沉积物包裹中包含可能在热平衡分离,(b)即时的、灾难性的沉积的沉积物的厚度(如在下滑),没有改变水深(完美的均衡补偿)将产生摄动地热虚线所示。地热最终平衡其初始位置(实线),导致没有净BSR深度的变化,(c)瞬时侵蚀的影响(在边坡破坏)是相反的。面板(b)和(c)显示灾难性事件。为正常沉积或侵蚀率每年高达几厘米,热力平衡很容易跟上轻微的热扰动与添加或删除相关的沉积物。在这种情况下,很少或没有BSR深度的变化在整个沉积或删除事件。
本节主要关注扰动的热状态从上面水合物储层。但是,在某些设置,下面的热扰动可能来源于或储层内。最可能的机制,这样的热扰动在海洋环境中可能会破坏能量流或液体(包括气体)和建立新的路径输送流体和能量响应构造活动甚至压力波动与海洋有关的现象。流体通量率和快速变化模式(泰伦et al ., 1999)及温度(在审查麦克唐纳et al .,)曾被观察到在水合物设置高度的空间和时间变化的特征(例如,墨西哥湾和水合物脊特征在卡斯卡底古陆边缘)。这种水合物储层显然必须表现为一个高度三维政权的能量(热量),液体,气体通量。
5。结论
温度是最基本的参数之一,控制稳定的水合物储层和很容易受到各种各样的流程(如BWT变化,侵蚀、沉积、下滑、沉陷、隆起)和物理参数(如批量hydrate-bearing沉积物的热导率)。约束的最大希望的热状态水合物储层可能仍是平衡温度的直接测量海底的底部钻孔钻井期间通过hydrate-bearing沉积物。然而在某些设置,地震约束BSR的深度可以结合水合物稳定曲线大致的知识限制平均热流和热梯度覆盖hydrate-bearing沉积物(Yamano et al ., 1982)。观察预测水合物分解温度和温度之间的差异推断BSR从直接测量的各种海洋环境仍然难以完全解释。如果测量本身是正确的,那么高毛细管压力等因素(Clennell et al ., 1999)或贫穷的知识水合物稳定曲线在高压力可能占的差距。未来的研究不仅要提供高质量的现场温度测量,也更好的约束水合物稳定等重要参数曲线和水合物的导热系数和扩散系数。
确认相关研究这篇文章已被美国国家科学基金会支持(奥西- 9730846),石油研究基金会的美国化学协会(ac8 - 31351),联合海洋机构(F000319和F000555),海洋钻井程序。我感谢r·冯·赫尔岑向我介绍热测量,c . Paull和r .松本支持原位温度程序于164年ODP的腿,g .狄更斯至此霍尔布鲁克,我也是,和b . Clennell许多富有成果的讨论,美国Kirby和w·达拉谟的慷慨合作实验室热测量程序。b . deMartin和j . Nimblett提供了意见,改善这一章,和b . deMartin允许使用未发表的结果与w·韦特,美国Kirby等等。
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