天然气水合物生成出了需要有合适的温度压力条件,还需要有充足的甲烷供给。只有甲烷浓度高于天然气水合物-水二相甲烷溶解度的甲烷才可能生成天然气水合物。其中海底沉积物的毛细管作用可以升高水合物-水二相甲烷溶解度,改变天然气水合物的生成条件,从而影响天然气水合物的生成和分布。以甲烷和硫酸根的质量守恒为基础,考虑了毛细管作用对水合物-水二相甲烷溶解度影响,建立海底硫酸根计算天然气水合物发育顶界模型,并应用于南海SH7站位和布莱克脊ODP994站位。不考虑毛细管作用计算的水合物发育顶界分别为148mbsf和169mbsf。考虑水合物层的沉积物孔径特征,考虑沉积物毛细管作用计算的天然气水合物发育顶界分别变为152mbsf和176mbsf,均浅于实际的天然气水合物发育顶界。事实上,这两个站位在155mbsf和183mbsf存在孔径变化,其中下部含水合物层沉积物孔径较粗,上部沉积物孔径较细特征,考虑这种岩性变化界面对水合物生成的影响,计算的天然气水合物发育顶界分别为155mbsf和183mbsf,与这种岩性变化的界面深度一致,吻合钻探确定的顶界深度。因此,我们认为毛细管作用不仅影响水合物-水二相甲烷溶解度值的大小,也影响局部水合物-水二相甲烷溶解度分布,从而影响天然气水合物发育顶界深度。此外,随着天然气水合物在沉积物的孔隙内生成,使沉积物孔径尺寸下降,水合物-水二相甲烷溶解度逐渐升高,且水合物的饱和度越高,形成天然气水合物所需的甲烷浓度也越高,同时溶解甲烷浓度也控制了天然气水合物饱和度所能达到的最高值。利用甲烷质量守恒,计算了SH7站位甲烷以溶解态和游离气态两种方式运移的甲烷浓度分布。其中甲烷以溶解态供给,溶解甲烷浓度相对较低,受毛细管作用影响时,天然气水合物饱和度最高仅能达到约0-10%,小于原位实测的饱和度。如果甲烷以游离气形式运移,甲烷浓度相对较高,受到毛细管作用影响下,原位最高的饱和度可以达到8-24%。因此,SH7站位高饱和度水合物生成所需的甲烷可能不是以溶解态形式运移,而主要以游离气的方式供给。