中国多年冻土区天然气水合物地球化学勘探技术研究进展

我国多年冻土区多位于中纬度高原地区,与环北冰洋极地地区多年冻土的状态不完全相同,天然气水合物成因机理、赋存环境和基本特征更为复杂.近10年来,在自然资源部行业专项和中国地质调查局水合物试采专项的资助下,先后在青藏高原和东北多年冻土区开展了天然气水合物地球化学勘探技术攻关,总结了多年冻土区天然气水合物地球化学指标组合和识别标志,探讨了多年冻土区天然气水合物地球化学成藏机制,研发了多年冻土区天然气水合物地球化学勘查模型,初步建立了多年冻土区天然气水合物调查地球化学方法技术体系,在勘探实践中发挥了重要的作用,地球化学方法技术对天然气水合物的有效性得到了初步检验和应用,具有广阔的应用前景.     

西沙海槽研究区天然气水合物地球化学勘探

天然气水合物研究涵盖了地球物理、地球化学和地质等多门学科, 其中勘查地球化学方法技术可以从海底介质中获得与天然气水合物有关的痕量地球化学信息, 圈定水合物异常区域.依据2000年和2001年在中国南海西沙海槽工作区天然气水合物地球化学现场快速勘查实测和室内分析测试的多种烃类结果, 获得了海上工作区气态烃地球化学异常分布, 以及与该区水合物地震BSR和BZ的对比分析评价结果.同时根据现场实测同位素数据, 探讨了工作区形成水合物气态烃甲烷的成因.研究成果为工作区天然气水合物勘探提供了地球化学方面的直接证据.      

祁连山木里地区天然气水合物地球化学勘查

目前,陆域永久冻土带天然气水合物勘查没有形成一种有效的勘测技术,成为冻土带水合物勘探的瓶颈。笔者在祁连山木里天然气水合物发现区进行地球化学勘查方法技术试验,试验结果表明:水合物发现区浅表土壤酸解烃、顶空气等地球化学指标具有明显异常,地球化学异常与水合物为同源成因,初步提出木里地区天然气水合物地球化学勘查模式。     

地球物理测井在天然气水合物勘探中的应用

天然气水合物是一种潜在的巨大能源。美国、日本、俄罗斯等发达国家在该领域已经进行了大量的研究工作，试图从各个角度去探测天然气水合物的存在并评价其蕴藏量。地球物理测井在天然气水合物探测与储量评价领域发挥了重要作用并且随着以勘探天然气水合物为目的的钻井的增多，日益受到重视。基于国内在该领域研究较少的现状，综述了国外地球物理测井技术在天然气水合物勘探中的应用，详细介绍了常规测井方法定性识别和定量评价天然气水合物储层的孔隙度、饱和度方法和技术，基于含天然气水合物储层的碳氧比能谱测井解释模型以及成像测井在含天然气水合物井段的测井响应。并在此基础上分析了我国在该领域的研究思路。     

南海琼东南盆地气态烃地球化学特征及天然气水合物资源远景预测

天然气水合物研究覆盖了地球物理学、地球化学和地质学等多门学科,其中勘查地球化学方法可以从海底介质中直接获得与天然气水合物有关的地球化学信息,圈定水合物异常区域。近些年来大量的研究工作和陆续发现的地球物理和地球化学证据显示,南海北部海域是我国勘查天然气水合物最有潜力的区域之一。依据广州海洋地质调查局2005年第4航次获得的南海琼东南盆地沉积物酸解烃测试结果和高异常段位同位素分析数据,探讨了琼东南盆地气态烃地球化学分布特征和异常成因。结合西沙海槽已有的勘探资料和水合物成藏地质条件,分析南海北部西沙海槽—琼东南地区与天然气水合物有关的地球化学异常特征,并对水合物成藏远景进行了预测。研究成果为南海北部天然气水合物勘探提供地球化学证据。     

冻土区天然气水合物勘查技术研究主要进展与成果

青藏高原多年冻土区分布在中纬度地带,天然气水合物赋存环境和基本特征既不同于海域水合物,也不同于极地冻土区水合物,缺少有效的勘探技术成为制约我国陆域天然气水合物资源调查与评价工作的主要技术瓶颈。在国家863计划、国土资源部行业科研专项和水合物国家专项共同支持下,开展了陆域冻土区天然气水合物勘查技术攻关,初步建成了陆域永久冻土区天然气水合物勘查的高精度地震勘探技术、音频大地电磁测深技术、超深探地雷达技术、地球化学勘查技术和综合地球物理测井技术;总结了冻土区天然气水合物地震学和电磁学识别标志,优选出了水合物地球化学勘查的有效指标,研发了水合物储层测井识别技术和储层参数评价技术;初步建立了冻土区天然气水合物物化探有效方法组合和物化探综合勘查模型;预测了水合物成藏有利区,提出的建议井位钻遇天然气水合物,方法有效性得到初步检验和应用。研究成果对推动陆域冻土区天然气水合物勘查技术进步、支撑我国冻土区天然气水合物资源评价与开发工作有重要意义。     

南海天然气水合物研究进展

自1999年起,我国陆续开展南海天然气水合物调查及勘探研究工作。2007年5月在南海神狐海域成功钻获天然气水合物实物样品,标志着天然气水合物找矿工作的重大突破,显示出南海丰富的天然气水合物资源前景。本文综述了南海天然气水合物发育的有利地质条件,赋存的地质、地球物理和地球化学证据,水合物分布和发育特征及成藏模式,指出目前研究工作中还存在的一些问题:勘探实践获得的天然气水合物地球物理和地球化学响应与实际存在水合物并非一一对应;大多数研究只针对水合物形成的某一方面的条件开展(如气源、流体运移体系等);同时,水合物稳定带和水合物资源量估算均较为粗略。因此,明确天然气水合物地质、地球物理和地球化学响应机理、开展水合物成藏系统和成藏动力学研究以及更加精确且符合实际的估算水合物资源量将会是今后南海天然气水合物研究的重点。     

天然气水合物及其地球物理识别方法的研究进展

天然气水合物的研究涉及地球物理、地球化学、地质等多种学科 ,其中地球物理方法在天然气水合物的探查和研究中发挥着重要的先导作用。对水合物的类型及物理化学性质、自然赋存和成藏条件、资源评价、勘探开发手段以及水合物与全球变化和海洋地质灾害的关系等进行了综合论述 ,较为系统地论述了天然气水合物及其地球物理识别方法研究的进展 ,并结合中国水合物探查研究的实际 ,初步预见中国南海北部海域具有水合物成藏的良好前景。     

基于ArcGIS的天然气水合物矿产资源分布估计

建立与天然气水合物相关的成矿综合信息空间数据库,运用ArcGIS空间分析工具处理相关数据,从海量地学信息中甄别与成矿关系密切的致矿信息,以判别矿床的存在;选取勘探程度较深的墨西哥湾北部陆坡作为模型的训练区,运用数量化理论、证据权理论以及多元统计等方法建立水合物资源评价模型,结合ArcGIS图件处理功能实现墨西哥湾北部陆坡天然气水合物区域矿产资源分布估     

天然气水合物稳定带顶界面确定研究进展

天然气水合物稳定带的顶、底界面在空间上限制了天然气水合物在自然界中的实际分布,同时也是进行天然气水合物资源评价的基础,对了解其成矿规律、指导勘探开发具有重要意义.确定天然气水合物稳定带顶界面的方法主要有3种:①利用理论模型模拟的方法;②利用地球化学异常的方法;③利用地球物理资料的方法,其中第一种方法比较粗略,后两种方法比较精确,但在数据处理上的难度较大.     

未来接替能源——天然气水合物面临的挑战与前景

天然气水合物作为新型化石燃料展现出巨大的资源潜力,如何科学地估算全球天然气水合物资源量与安全而经济地开采天然气水合物是全世界关注的焦点。文章在系统地分析了全球气水合物研究4个发展阶段认识的基础上,结合笔者对中国南海天然气水合物近20年的研究经历,明确了中国南海天然气水合物赋存的构造背景复杂、沉积过程与类型多样、表征难度大等多种难题。指出了天然气水合物研究面临的6个地质问题与瓶颈:新近系层序地层划分的成因性对比、稳定带厚度与水合物赋存机理、陆缘水动力背景复杂且沉积类型多样、水合物分布与沉积响应间的关系、构造运动对水合物的聚散控制以及水合物成藏模式与判识评价体系;探讨了目前天然气水合物资源量估算过程中存在的优缺点以及试采仍需要攻关的关键理论与技术问题。从地质角度回答了油峰到来的预期与天然气水合物作为接替能源的可能性与前景,指出中国南海的地质特点与天然气水合物的分布规律,明确提出了天然气水合物研究既不可盲目性乐观、也不可强制性悲观的学术观点。     

BP 模型在南海神狐海域天然气水合物储量参数预测中的应用

在用测井数据预测储量参数方法的基础上,采用BP 神经网络法预测天然气水合物储量参数( 孔隙度、饱和度) 。选取一口有实测值的井,将其测井数据作为样本数据,建立网络模型,由其他井的测井数据输入此模型得到储量参数预测结果。经过实践检验此模型得出的结果比经验公式法更精确。     

基于贝叶斯正则化改进BP神经网络的页岩气有机碳含量预测模型

页岩气总有机碳(TOC)含量是评价岩性气藏的关键指标,受复杂地质及岩芯采集等多种因素的影响,常规室内测试分析获得的TOC含量的数据有限且结果有失准确。为合理准确预测页岩气TOC含量,本文首先通过对页岩气储层TOC含量测井资料综合分析选取8条测井曲线,并结合主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)提取四个主成分;其次基于贝叶斯正则化(Bayesian Regularization)改进的BP神经网络方法建立页岩气TOC含量预测的BR-BP模型;最后利用该模型对研究区A区页岩气TOC含量进行预测,并与常规的LM-BP神经网络模型的预测结果进行对比。结果表明：BR-BP模型有较强的非线性拟合能力,能够真实地反映出页岩气TOC含量与各测井参数之间的非线性关系,其模型预测结果与实际值基本吻合,与常规的LM-BP神经网络模型相比,其数据敏感性增强,预测精度有所提高,该研究方法具有一定的理论意义和参考价值,为我国TOC含量预测提供了一种新的技术方法和手段。     

人工神经网络在徐州岩溶地面塌陷评价中的应用

岩溶地面塌陷的影响因素很多,发展过程也复杂。在众多的对岩溶地面塌陷的评价方法中,神经网络具有自学习、自适应与高度非线性映射的特点,是一种非常有效的评价手段。在徐州岩溶石地面塌陷的评价中,成功地运用了人工神经网络技术,它具有的强大非线性映射能力,能够建立评价因子和评价对象之间的关系,正确选取评价因子,避免主观判断取值,从而得出可靠的预测模型和岩溶塌陷危险性分区图。     

BP神经网络算法在陆域天然气水合物成藏预测中的应用

勘察陆域天然气水合物的过程中,会产生大量的地质、地球物理和地球化学资料,将这些数据资料与数学方法有机结合,建立起综合信息预测模型对寻找水合物具有重要意义。笔者选取木里地区为主要研究区域,综合区内勘查已获得的地质、地球物理和地球化学数据,分析和提取了对水合物成藏有利的特征,给出了相应的预测变量转化规则。采用BP神经网络这种非线性预测方法进行成藏预测研究,并对结果进行对比评估。结果显示,钻遇水合物的钻井与预测得到的高有利度区吻合,未遇水合物的钻井基本落于低有利度区,算法有效实用,建立的转换规则切实可行。     

琼东南盆地天然气水合物成矿远景

琼东南盆地最新的水合物调查研究发现了大量疑似BSR（bottom simulating reflector）特征的地震反射界面,但BSR特征并不典型。为了解决在BSR特征不甚明显的地区进行天然气水合物识别和成矿远景研究的问题,本文首先通过对调查所取得的第一手资料的综合分析,指出了琼东南盆地海域天然气水合物地球物理标识——BSR识别的局限性;然后从天然气水合物成藏所必须具备的气源、运移通道、有利沉积条件等几个方面出发,探讨了琼东南盆地天然气水合物成藏必须具备的气源、气体运通道和储层等特征,对琼东南盆地天然气水合物地球物理识别标志——BSR判识提供了良好佐证。综合分析认为：琼东南盆地海域的中央坳陷带内发育了大量气烟囱的位置及其附近海底浅层应是天然气水合物发育的重点目标区。     

青海聚乎更钻探区天然气水合物拉曼光谱特征

了解天然气水合物的微观结构特征对水合物资源勘探和评价具有重要意义。采用显微激光拉曼光谱技术,对青海聚乎更钻探区内DK8-19、DK11-14 和DK12-13等3个站位共9个天然气水合物岩心样品进行了分析测试,探讨了钻探区天然气水合物的拉曼光谱特征。结果表明,青海聚乎更钻探区天然气水合物广泛分布,垂直方向在126.1~322.2 m范围内不连续分布,不同钻孔、不同埋深水合物样品的拉曼光谱特征基本一致,初步判断为Ⅱ型结构水合物,且为多元气体水合物。水合物客体除甲烷、乙烷、丙烷及丁烷等 烷烃外,普遍含有氮气组分。此外,在DK8-19站位埋深为126.1 m样品中发现水合物相中硫化氢组分的拉曼信号,这说明特定区域内可能存在硫化氢气体且形成了水合物。聚乎更钻探区水合 物样品拉曼光谱特征为冻土区天然气水合物成藏与分布规律研究提供了新的启示。     

基于BP神经网络的农户生计风险评价模型

当今,农户生计风险在农村社会建设的过程中是最为重要和核心的问题之一。作为基本的社会经济单元,农户正面临着来自经济、社会和自然等各方面的风险。石羊河流域农户由于面临着严峻的风险冲击使其生计脆弱性进一步加剧。所以,急需辨明流域农户面临的主要风险类型,并依此找寻提高农户风险应对能力的对策措施。针对流域农户生计风险的非线性关系和复杂性特征,以及BP神经网络的适用性范围,建立了基于BP神经网络的农户生计风险评价指标体系。并基于入户调查数据,运用熵权法计算得出流域农户生计风险评价指标体系中各种生计风险变量。同时,根据石羊河流域农户所面临生计风险的特征,基于BP神经网络结构模型,确定了其评价结果的表征方法。最终对模型的可行性进行了验证。研究表明：基于BP神经网络的生计风险评价模型对定量化测度农户生计风险的适用性较强,这可为决策部门定量评估农户生计风险提供依据。     

边坡稳定性的CPSO-BP模型研究

为了分析边坡的稳定性,利用协调粒子群算法和BP网络建立了边坡稳定性CPSO-BP预测模型。BP网络能够很好地描述边坡稳定性与其影响因素之间复杂的非线性关系,将内摩擦角、边坡角、岩石重度、边坡高度、黏聚力、孔隙压力比6个主要影响因素作为网络的输入,将边坡稳定性系数作为网络的输出。为避免BP网络陷入局部最优,利用协调粒子群算法的全局优化能力确定BP网络的连接权值和阀值,使BP网络的优势得到分发挥,达到提高模型预测精度目的。实例表明CPSO-BP模型有更好地预测精度以及将其应用于边坡稳定性预测是可行的。     

基于Alpha稳定分布概率神经网络的围岩稳定性分类研究

工程围岩是一种高度非线性的复杂动态系统,其影响因素众多,单一的评价指标已不能准确描述围岩分类情况。目前,综合考虑多种指标评价围岩分类的方法很多,但围岩评价指标之间或多或少存在一定的相关性,其评价指标中存在一些服从非高斯分布的指标,无法满足概率神经网络（PNN）样本层中采用高斯分布作径向基函数的要求,因此,提出一种对称Alpha稳定分布（SaS）。SaS有更广泛的数学表达,其径向对称特性还可充当PNN样本层中高斯分布。在SaS的基础上,建立广州抽水蓄能电站二期工程围岩分类评价的SaS-PNN模型。预测结果表明,SaS-PNN模型具有良好的预测效果,其误判率为为4.55％。可为地下工程围岩分类评价提供一种新思路。