波阻抗反演在南海北部神狐海域天然气水合物勘探中的应用

针对神狐海域的地质构造和天然气水合物的赋存特征,以重点测线三维地震数据为基础,分析讨论了基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演方法、流程和关键技术问题,定量获得了含天然气水合物沉积物的波阻抗特征。结果表明:基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演数据具有较高的有效垂向分辨率和较好的横向连续性;神狐海域高波阻抗异常反映了含天然气水合物沉积层,而不连续异常低波阻抗层是水合物层之下游离气的表现,这与钻探结果吻合。由此可见,基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演可为天然气水合物层识别和预测、勘探目标圈定、钻探井位选择提供重要依据。     

青海木里地区陆域天然气水合物地震波阻抗特征研究

天然气水合物主要分布在海底以下和永久冻土带。海域天然气水合物储层有比较明显的高波阻抗异常特征,但是针对陆域天然气水合物波阻抗特征的研究较少。文中针对青藏高原青海木里地区的陆域天然气水合物储层,结合DK-9井资料对经过DK-9井的L1测线二维反射地震数据进行了井约束的稀疏脉冲波阻抗反演,并分析了DK-9井中四层赋存天然气水合物的储层在波阻抗剖面上的特征,结果显示该地区陆域天然气水合物储层波阻抗特征较围岩差异性较小,无法单独通过波阻抗特征进行识别,需结合其它资料综合考虑进行识别。     

浅层地震在永冻区探测冻土层厚度的试验研究

作为陆域永冻土区天然气水合物矿藏的盖层,天然气水合物的分布与冻土层密切相关。利用地震方法探测冻土层是该方法寻找天然气水合物的新尝试。青藏高原永冻土区冻土厚度相对较薄,为有效地探测冻土层,需采用小道间距、小炮间距、小偏移距和高覆盖次数的反射地震方法技术。由于松散沉积地层冻结前后的速度差别较大,利用地震速度谱和冻土底界反射波能够可靠地探测冻土层的厚度。对于孔隙度较低的硬岩沉积地层,虽冻结前后的地层速度差别相对较小,但冻结层底界面上下地层的波阻抗差异也会因冻结层的存在使正常反射波组在冻结层底界处出现不连续和扰动,依据地震速度谱和倾斜地层反射波组的扰动不连续可解释冻土层厚度。     

南中国海存在天然气水合物的地球物理证据

以多道高分辨率地震数据为基础,分析了天然气水合物地震识别的关键技术,即地震成像与地震反演.地震成像结果显示南中国海可能具有含天然气水合物地层的地震反射特征,包括似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与沉积地层斜交等天然气水合物存在的标志性特征,是南中国海域存在天然气水合物的定性地球物理证据;而地震反演结果则揭示该研究区存在地层速度结构异常,是南中国海存在天然气水合物的定量地球物理证据.     

青海木里地区天然气水合物三维地震探测

首次在中国祁连山冻土区青海木里地区实施了针对天然气水合物的三维地震探测。根据工区内冻土层厚度、地层岩性、水合物储集空间类型和赋存深度等特 点,设计了三维地震数据采集方案,制定了地震数据处理流程,获得了良好的三维地震探测结果。结果表明,工区内天然气水合物赋存层段地震响应特征与国外冻土区的天然气水合物具有明 显差异;冻土层厚度、岩性、水合物储集空间类型等因素,对该区地震资料振幅、频率、速度等影响显著;水合物层段的地震资料存在低频、中等杂乱振幅等明显的特点,这些特征为该区天然气水合物探测和识别提供了依据。     

叠后波阻抗无井反演技术在T研究区天然气水合物分布预测中的应用

针对南海北部陆坡T研究区的地质情况和天然气水合物的赋存特征,在缺少钻井资料的情况下,利用T研究区准三维地震数据和叠加速度谱资料,建立三维层速度模型,并将其转化为低频波阻抗背景模型。提取虚拟井进行精细标定,通过稀疏脉冲反演方法,最终获得研究区绝对波阻抗体和精细速度体。同时,综合利用地震、反演结果分析研究区水合物识别的最佳门槛值,并以此为依据对水合物进行定量解释。研究结果表明:1研究区内水合物的速度在2 050~2 150 m/s之间,纵波阻抗在3.9×106kg·m~(-3)·m·s~(-1)以上,与围岩速度、阻抗反差较大;2水合物分布范围较广,在研究区中西部及东南部尤为发育,初步估算其厚度最大可达48 m左右。     

南海北部地区海洋沉积物中孔隙水的氢、氧同位素组成特征

海洋沉积物中孔隙水的H、O同位素地球化学研究可以有效示踪天然气水合物的存在，中国南海地区由于地处三大板块交会处，地质构造特殊，沉积地层厚，沉积速率高，有机质丰富，并有指示天然气水合物存在的地球物理证据BSR存在，符合天然气水合物的赋存条件。本文对南海北部地区部分海域浅层沉积物中孔隙水样品进行了H、O同位素分析，试图探讨与天然气水合物赋存有关的地球化学异常。通过研究认为，①南海处于三大板块的交界处，具有特殊的地球物理场和构造沉积特征以及较适合天然气水合物赋存的温压条件，特别是南海北部地区有利于天然气水合物的生成；②南海北部地区部分海域的浅表层沉积物的H、O同位素测试中可以看出，总体上与海水的正常值一致，可能来自海水，但是在其中A14站位8个样品表现出了与天然气水合物有关的重同位素随深度增加的趋势。也许指示该区有天然气水合物存在的可能性。     

分散型天然气水合物对储层的物性影响特征分析

天然气水合物以不同的赋存形态存在于温压条件适合的海底沉积物及永久冻土带中。目前对于天然气水合物的勘探以地震方法为主,而随着天然气水合物钻探工作的不断开展,地球物理测井成为必不可少的工作,测井通过不同的方法采集储集层的地球物理参数,由于天然气水合物的存在对储层物性的特殊影响,在利用测井方法评价储集层时需要综合考虑这些影响因素,才能获得准确的储层参数。本文详细阐述了由于天然气水合物的存在对地层的声学、电学及密度特性的影响及其在利用这些参数评价储层时需注意的问题。     

天然气水合物层和游离气层的地震反演识别——布莱克海台USGS95-1测线应用实例

利用基于弹性波阻抗的AVO反演方法对美国布莱克海台实际水合物存在区域的USGS95-1测线进行处理,得到了地震纵波波阻抗和横波波阻抗,并据此计算出泊松比和拉梅系数等弹性参数。对反演得到的各弹性参数分析发现：与同沉积的水饱和地层相比,含水合物的地层具有高的波阻抗和拉梅系数;而游离气层具有低的纵波波阻抗、泊松比和拉梅系数。据此推断出该测线上水合物层和游离气层的分布范围。认为波阻抗剖面和拉梅系数剖面上的近似平行于海底的高值带指示水合物层,且水合物层下伏所圈闭的低泊松比和低纵波波阻抗区域指示游离气的存在;还发现该条测线上的BSR主要是由其下的游离气的聚集引起。     

地震属性剖面在天然气水合物识别中的应用

在天然气水合物的地震资料解释过程中，常规（叠加和偏移）地震剖面上难以识别BSR、水合物成矿带以及游离气带的位置。通过多年的实践，笔者认为AVO（Amplitude Versus Offset）反演、波阻抗反演、地震瞬时属性和能量半衰时剖面，能够较好地揭示水合物的地球物理异常特征，从而给识别水合物和划分水合物的存在区域提供了有力的证据。     

基于叠前深度偏移的AVO反演在神狐海域试采区的应用

为了更好地研究神狐海域试采区天然气水合物的展布形态和赋存状况,基于高精度层析速度反演后的叠前深度偏移地震资料进行AVO反演技术研究。为在天然气水合物富集区有效地进行AVO研究,AVO处理前运用叠前深度偏移技术,通过高精度层析反演不断迭代速度模型;然后通过偏移来改善资料的质量,结合实测钻井资料进行AVO正演分析、反演可行性分析、属性交会分析;最后将具有高横向分辨能力的地震资料和高垂向分辨能力的测井资料与地质相结合进行叠前同时反演。该方法可反演出纵、横波阻抗等属性,直接进行岩性和流体识别,结果表明,在AVO反演中引入叠前深度偏移技术,为反演提供了较高质量的叠前共反射点道集和精细的层速度模型,改善了AVO技术在试采区的应用效果,提高了反演的可靠性。反演出的各种属性为AVO分析提供了丰富的信息,能够比较准确地反映地下水合物矿体的展布情况,可用于后续水合物储层的分析及综合研究,对未来的水合物勘探开采具有重要的现实意义。     

The Sensitive Properties of Hydrate Reservoirs Based on Seismic Stereoscopic Detection Technology

Higher-precision determinations of hydrate reservoirs, hydrate saturation levels and storage estimations are important for guaranteeing the ability to continuously research, develop and utilize natural gas hydrate resources in China. With seismic stereoscopic detection technology, which fully combines the advantages of different seismic detection models, hydrate formation layers can be observed with multiangle, wide-azimuth, wide-band data with a high precision. This technique provides more reliable data for analyzing the distribution characteristics of gas hydrate reservoirs, establishing velocity models, and studying the hydrate-sensitive properties of petrophysical parameters;these data are of great significance for the exploration and development of natural gas hydrate resources. Based on a velocity model obtained from the analysis of horizontal streamer velocity data in the hydrate-bearing area of the Shenhu Sea, this paper uses three VCs(longitudinal spacing of 25 m) and four OBSs(transverse spacing of 200 m) to jointly detect seismic datasets consisting of wave points based on an inversion of traveltime imaging sections. Accordingly, by comparing the differences between the seismic phases in the original data and the forward-modeled seismic phases, multiangle coverage constraint corrections are applied to the initial velocity model, and the initial model is further optimized, thereby improving the imaging quality of the streamer data. Petrophysical elastic parameters are the physical parameters that are most directly and closely related to rock formations and reservoir physical properties. Based on the optimized velocity model, the rock elastic hydrate-sensitive parameters of the hydrate reservoirs in the study area are inverted, and the sensitivities of the petrophysical parameters to natural gas hydrates are investigated. According to an analysis of the inversion results obtained from these sensitive parameters, λρ, Vp and λμ are simultaneously controlled by the bulk modulus and shear modulus, while Vs and μρ are controlled only by the shear modulus, and the latter two parameters are less sensitive to hydrate-bearing layers. The bulk modulus is speculated to be more sensitive than the shear modulus to hydrates. In other words, estimating the specific gravity of the shear modulus among the combined parameters can affect the results from the combined elastic parameters regarding hydrate reservoirs.     

基于连续小波变换的天然气水合物层地震数据多尺度分析——布莱克海台USGS95-1测线应用实例

似海底反射（BSR）是目前天然气水合物层识别的主要依据,但是当BSR不明显或者缺失的时候怎样识别水合物层,以及水合物层顶面和下伏游离气层底面如何确定,仍然是水合物识别中难以圆满解决的两大难题。以布莱克海台USGS95-1测线地震数据为例利用小波变换进行多尺度研究发现水合物层和游离气层表现出不同的尺度特征：水合物层表现出大尺度特征,而游离气层具有小尺度特征;在最佳尺度剖面上,水合物层表现为低尺度背景中的近似平行于海底的高尺度带。利用水合物层和游离气层的这种尺度差异不但可以识别水合物层,而且还可以推断水合物层的顶面和游离气层的底面。     

叠前同时反演技术在珠江口盆地西部海域天然气水合物储层预测中的应用

珠江口盆地西部海域发育弱BSR或无BSR的天然气水合物储层,常规叠后反演所获得的参数单一,难以精确预测其天然气水合物分布特征。本文在地震道集优化处理、精细速度分析、岩石物理分析及低频模型精确建立的基础上,针对性地采用叠前同时反演技术,对珠江口盆地西部海域天然气水合物储层进行预测,并利用岩相流体概率分析技术对其进行综合识别,实现了对天然气水合物储层地精细刻画。反演预测结果表明,研究区天然气水合物较为发育,预测结果与钻探结果吻合程度较高,应用效果良好。     

陆域冻土区天然气水合物多波地震数值模拟研究

多波地震勘探技术能够同时获得纵波和转换波资料,与常规的纵波勘探相比,能够提供更多的地下介质信息。且转换波对于埋深较浅的小断层、小幅度构造有更高的分辨率,充分利用多分量地震资料可以有效的提高地震勘探的精度。本文将多波地震技术引入到陆域冻土区天然气水合物勘探中,对陆域冻土区水合物进行多波地震数值模拟研究。采用弹性波有限差分方法进行多分量正演模拟,利用仿射坐标转换法将原始的多分量地震数据进行纵横波叠前分离,并通过多波高斯束偏移方法分别对波场分离后的PP波和转换PS波进行叠前深度偏移成像。根据我国祁连山冻土区水合物实际地震地质资料,建立逼近真实地质情况的天然气水合物数值模型。对上述水合物模型进行多波地震数值试算表明,多波地震勘探技术是一种有效的陆域冻土区水合物探测方法,充分利用多波地震资料有利于查明陆域冻土区水合物精细的地质构造,取得更好的勘探效果。     

天然气水合物成矿带的识别技术研究

在天然气水合物的地震资料解释过程中,常规地震剖面上难以识别水合物成矿带的准确位置。通过多年的实践对比研究,认为波形、速度反演、速度模型、流体因子、瞬时振幅、相对极性和能量半衰时等各种地震剖面,能够较好地揭示水合物成矿带的地球物理异常特征。收集整理了一部分国内外对水合物成矿带的识别技术,并提出了在无井的情况下,如何利用波形、速度和各种地震属性剖面所提供的信息来确定水合物成矿带的一些新想法,以期对水合物资源量的评估能提供比较有价值的参考依据。     

基于天然气水合物地震数据计算南海北部陆坡海底热流

天然气水合物是一种由水的冰晶格架及其间吸附的气体分子（以甲烷为主）组成的固态化合物,地震剖面上的似海底反射BSR是天然气水合物赋存的重要地球物理标志。相同气体成分水合物的相对稳定的温压关系是根据BSR的赋存深度计算海底热流的理论基础。选择南海北部陆坡有典型BSR反射的地震剖面,计算了南海北部陆坡天然气水合物发育区的压力、温度、地温梯度、热导率及热流等地热参数。通过计算热流值与实测热流值的对比可以大致推测,在南海北部陆坡海底运用该方法计算的热流值误差可能在12％以内。本研究不仅可以为海底热流等理论研究提供一定信度的数据资料,而且通过实测热流值校正后的热流数据以及经验公式,可以反过来用于BSR深度的计算以及天然气水合物稳定域的预测,具有重要的实践意义。     

Application of frequency division inversion in the prediction of heterogeneous natural gas hydrates reservoirs in the Shenhu Area,South China Sea

Drilling results suggest that the thickness of natural gas hydrates (NGHs) in the Shenhu Area, South China Sea (SCS) are spatially heterogenous, making it difficult to accurately assess the NGHs resources in this area. In the case that free gas exists beneath hydrate deposits, the frequency of the hydrate deposits will be noticeably attenuated, with the attenuation degree mainly affected by pore development and free gas content. Therefore, the frequency can be used as an important attribute to identify hydrate reservoirs. Based on the time-frequency characteristics of deposits, this study predicted the spatial distribution of hydrates in this area using the frequency division inversion method as follows. Firstly, the support vector machine (SVM) method was employed to study the amplitude versus frequency (AVF) response based on seismic and well logging data. Afterward, the AVF response was introduced as independent information to establish the nonlinear relationship between logging data and seismic waveform. Then, the full frequency band information of the seismic data was fully utilized to obtain the results of frequency division inversion. The inversion results can effectively broaden the frequency band, reflect the NGHs distribution, and reveal the NGHs reservoirs of two types, namely the fluid migration pathway type and the in situ self-generation self-storage diffusion type. Moreover, the inversion results well coincide with the drilling results. Therefore, it is feasible to use the frequency division inversion to predict the spatial distribution of heterogeneous NGHs reservoirs, which facilitates the optimization of favorable drilling targets and is crucial to the resource potential assessment of NGHs.©2022 China Geology Editorial Office.     

利用弹性波阻抗反演预测构造煤发育

弹性波阻抗反演方法摆脱了常规叠后波阻抗反演基于地震波垂直入射假设前提的局限,保留了反射波振幅随偏移距或入射角度的变化特征,考虑AVO效应,其反演结果对岩性探测更加灵敏。利用弹性波阻抗反演和常规叠后波阻抗反演的结果,构成煤体结构比例因子P。数值模拟分析和实际资料反演结果均表明:当P≥2.5时,构造煤比较发育;P值可以作为有效判别煤体结构的参考依据用以预测构造煤发育带。