海域天然气水合物的地震研究进展

海域天然气水合物的地震研究是在岩石物性分析成果的指导下，用地震技术进行真假BSR的识别和含水合物沉积层物性预测.海域天然气水合物地震研究的进展主要表现在：物性分析理论模型由简单模型发展到最大程度模拟实际情况的复杂模型；地震勘探方法已由常规的单道、多道地震发展到多频地震、高分辨率二维、三维地震和海底多分量地震；地震资料处理由常规处理发展到突出BSR特征的“三高”和叠前时间偏移处理；从利用速度、振幅结构研究识别天然气水合物发展到AVO、多属性判别、多弹性参数和多物性参数反演识别天然气水合物、预测其物性参数.这些新技术、新方法的应用，加快了海域天然气水合物调查进度，提高了天然气水合物地球物理识别的可靠性.     

基于双相介质理论的AVO属性交汇图识别天然气水合物

天然气水合物(gas hydrates)作为一种新的潜在能源 是目前世界范围内研究的热点和难点之一。目前 普遍认为拟海底反射(简称BSR)是天然气水合物存 在的重要标志之一,但有关水合物的识别仍有很 多问题需要解决。例如世界各地已发现水合物的 例证表明在没有BSR的情况下仍然存在水合物,在 没有BSR的情况下如何识别水合物仍是没有解决 的研究课题。本文以天然气水合物的识别为研究 目的,以AVO属性交汇图为研究手段,通过双相介 质正演理论模型研究了当地层含有天然气水合物 或游离气时的AVO属性特征,并与由双相介质的 交错网格有限差分法得到的合成地震记录所反演 得出的AVO交汇图进行了对比,得到高度一致的 对比结果,表明利用AVO属性交汇图是识别天然 气水合物和游离气并能估测其含量的有效技术。     

南海北部无明显BSR地区天然气水合物识别研究

似海底反射(BSR)作为海域天然气水合物的重要地震识别标志之一,已得到广泛认同.然而,科学钻探证实,天然气水合物和BSR之间并不具有严格对应关系,即存在水合物的地区却并不一定存在BSR.本文在分析BSR与天然气水合物非充分必要对应关系及其原因的基础上,着重对无明显BSR地区天然气水合物的地震识别方法和应用进行研究.对经钻探证实的存在天然气水合物的神狐海域地震资料进行处理分析后发现,含水合物沉积层具有层速度相对较高、高波阻抗、瞬时高频等特征,且层速度反演、波阻抗反演和瞬时属性分析等方法能有效识别无明显BSR区域的天然气水合物.最后,综合利用这些识别方法,应用于琼东南盆地无明显BSR地区的天然气水合物地震识别,取得了较好的效果.     

基于BSR的AVO正演估算水合物含量方法的研究

水合物地震属性研究的一个基本目标是水合物/游离气含量的估算. 这项工作的难度体现在地震反演具有多解性. 这项工作涉及到地震数据的精细处理、速度分析和BSR界面AVO分析等多个具体环节. 本文继承前人的有关成果,尝试进行了水合物/游离气含量估算方法的研究. 以区域地质、地震和化探等多元方法信息为基础,以定性推断BSR以及BSR界面AVO性质为导向,通过AVO正演模型方法,半定量（或定量）地估算BSR界面上与下地层中水合物/游离气（或水合物/水合物）的含量. 运用这种方法,结合海上有利于天然气水合物的E研究区某测线地震资料,尝试估算了BSR界面之上和之下介质中水合物/游离气的含量.     

利用AVO理论识别MTD与BSR的技术方法

似海底反射层(BSR)是识别天然气水合物最为有效的标志,是由于天然气水合物地层与下伏游离气地层存在波阻抗差异形成的,与地质产状无关.而块体搬运沉积体系(MTDs)是一种常见的陆坡沉积作用,与地质产状有关.MTD在地震剖面上形成的地震反射特征和水合物形成的地震反射特征(BSR)存在极大的相似性:负极性、强反射、其上方存在空白带等特征.一般来说可以通过地质解释、测井识别等方法对MTD与BSR进行区分.本文尝试利用AVO技术对MTD与BSR进行识别.首先对存在MTD与BSR的CDP道集进行单点AVO特征分析,然后根据AVO分析结果对AVO属性进行交汇分析,从而区分MTD和BSR.在实际地震资料中得到了很好的效果,发现MTD属于第四类AVO特征,BSR属于第三类AVO特征,从而验证了该方法的可行性.     

东海冲绳海槽陆坡天然气水合物的地震学研究

本文通过对东海973 航次在冲绳海槽取得的多道地震数据进行有针对性的特殊处理,形成一套针对天然气水合物地震学研究行之有效的处理思路,提高速度分析的精度和分辨能力,压制浅层多次波,资料在保持一定信噪比的基础上尽可能的提高分辨率,相对振幅处理以及用于AVO分析的预处理等.在此基础上对天然气水合物进行识别和预测,我们发现在冲绳海槽南部西侧槽坡附近以及海槽内部发育有一系列泥底辟构造,在这些底辟构造的顶部明显存在与天然气水合物赋存相关的地球物理特征,如似海底反射层（BSR）、与海底反射同相轴极性相反,BSR上方的振幅空白区以及BSR上下的速度异常.从该区域的地质背景资料分析,冲绳海槽不仅具有很高的沉积速率并且海槽西侧的断层活跃,提供了富含有机质的物源以及用于天然气运移的通道,有利于天然气水合物的形成.     

尼日尔三角洲天然气水合物体系地震特征研究

天然气水合物体系一般由地震上的似海底反射层BSR和下伏强振幅带(解释为游离气FGZs)所指示,但并非所有BSR及下伏强振幅带都与水合物和游离气有关.本文通过提取多种属性剖面,优选出视极性属性来辅助判断与水合物有关的BSR和下伏FGZs.—般来说,BSR和FGZs的顶部反射层表现为负视极性、高振幅的强反射特征.研究发现,尼日尔三角洲南部的水合物主要分布在与重力作用有关的生长断层及伴生的滚动背斜地区,广泛发育的断层、气烟囱、不整合面,以及砂岩层都可作为流体运移通道.除为水合物体系提供气源,这些流体运移通道还在水合物分解或FGZs超压时发挥作用,使游离气沿通道在FGZs和含水合物地层间循环,部分游离气可运移至海底进入海水甚至大气中·总之,视极性是判断水合物相关地震指示标志的有效属性,流体运移通道对尼日尔三角洲的水合物成藏具有重要作用.     

厄瓜多尔西海岸天然气水合物地震识别方法及其分布规律

天然气水合物是一种潜在的巨大新型能源,目前成为科学家们关注的焦点,并积极开展这方面的研究工作.天然气水合物可通过地质沉积物取样、钻探取样和深潜考察等方法来直接识别,也可通过似海底反射层(BSR)、速度和振幅异常结构、地球化学异象、多波速探测和海底电视摄像等间接手段来识别.由于深海钻探十分昂贵并且有限,地震方法是大面积识别海洋天然气水合物的可靠手段.厄瓜多尔西海岸盆地是在板块作用下形成的沿海岸线状排列的弧前盆地,蕴含着丰富的石油和天然气资源,但整个地区勘探程度相对较低.通过在该地区开展地震地质综合研究,发现厄瓜多尔西海岸地区海上地震剖面上存在明显的BSR特征,本文采用平行海底反射、空白地震反射带、极性反转、AVO分析等方法和手段对该地区的天然气水合物进行识别,首次在厄瓜多尔西海岸地区确定了天然气水合物的分布范围及面积;同时通过成藏条件分析,采用Gornitz容积法公式计算出了该地区天然气水合物的资源量,揭示了其平面展布规律;因其巨大的资源量,表明了该地区广阔的勘探前景.     

海洋天然气水合物的地球物理研究(III):似海底反射

对天然气水合物研究中与似海底反射有关的一些观点进行讨论 ,以推动天然气水合物地震研究的认识 .30年的似海底反射研究表明 ,似海底反射仍然是指示天然气水合物沉积存在的最好手段之一 .有似海底反射 ,是可以认为存在天然气水合物的 .虽然存在“游离气带速度模型”与“水合物楔速度模型” ,但似海底反射主要由天然气水合物稳定带底界下方的游离气引起 .BSR上方的天然气水合物、下方的游离气与天然气再循环和含甲烷的流体流有关 .由于天然气水合物稳定带计算控制因素难以准确确定等因素 ,似海底反射与天然气水合物稳定带底界只是近似的对应关系 .需从动态的观点考虑天然气水合物 天然气体系及其与似海底反射的关系 .     

西南海海槽地震资料处理及其似海底反射层特征

对西南海海槽的NT2-2地震测线进行了重新处理,突出了天然气水合物似海底反射层(BSR)的特征.比较了近炮检距剖面、叠加剖面、偏移剖面、瞬时振幅剖面与瞬时相位剖面上BSR的显示特征.指出了BSR在炮道集与共中心点道集上的分布.虽然在近炮检距剖面上能分辨部分BSR,但通过叠加与偏移可以得到BSR较清晰的图像.BSR的高振幅特征在瞬时振幅剖面上最为明显,而在瞬时相位剖面上容易勾画BSR的横向展布.     

Application of AVO analysis to gas hydrates identification in the northern slope of the South China Sea

Amplitude versus offset (AVO) analysis is a conventional seismic exploration technique in geophysical and lithological interpretation and has been widely used in onshore and offshore exploration. Its use in marine gas hydrate research, however, is still in initial stages. In this study, AVO analysis is applied to seismic profiles at drilling sites where hydrate samples have been recovered. The AVO responses of free gas, bottom simulating reflector (BSRs), and gas hydrates are discussed, and the AVO attributes in relation to gas hydrates are summarized. The results show that changes in intercept, gradient, fluid factor and Poisson’s ratio clearly reflect: (i) location of free gas and the BSR, and (ii) spatial relations between blank zone, BSR, gas hydrate, and free gas.     

南海东北部973剖面BSR及其热流特征

对南海东北部973项目采集的地震测线进行了处理，阐明了恒春海脊处天然气水合物似海底反射（BSR）的特征.不同类型剖面的分析表明，单道地震剖面可以揭示南海东北部地区BSR一定的分布，但地震处理对揭示BSR分布全貌起重要作用.南海东北部的BSR具有世界大陆边缘BSR典型的特征，切穿了沉积层理反射，与海底起伏大体平行，为一强振幅的负极性反射.该BSR特征明显，意味着南海东北部地区存在含天然气水合物沉积.利用甲烷水合物与多组分天然气水合物相平衡曲线，计算了稳定带底界的埋深，并与BSR深度进行了对比分析.无论是甲烷水合物稳定带底界还是多组分天然气水合物稳定带的底界，单一地温梯度计算的结果不可能与BSR深度在整个剖面上对应.可知本区横向上地温梯度变化较大.利用BSR资料估算了地温梯度并求得热流值.计算表明，地温梯度与热流值由西向东，随着离海沟距离的增大、离岛弧距离的减小而减小.BSR计算得到的热流值为28～64 mW/m²，与台湾西南实测热流值的结果基本可以对比.     

地球物理技术在天然气水合物预测中的应用

Based on the sensitivity of geophysical response to gas hydrates contained in sediments, we studied the prediction of gas hydrates with seismic techniques, including seismic attributes analysis, AVO, inverted velocity field construction for dipping formations, and pseudo-well constrained impedance inversion. We used an optimal integration of geophysical techniques results in a set of reliable and effective workflows to predict gas hydrates. The results show that the integrated analysis of the combination of reflectivity amplitude, instantaneous phase, interval velocity, relative impedance, absolute impedance, and AVO intercept is a valid combination of techniques for identifying the BSR （Bottom Simulated Reflector） from the lower boundary of the gas hydrates. Integration of seismic sections, relative and absolute impedance sections, and interval velocity sections can improve the validity of gas hydrates determination. The combination of instantaneous frequency, energy half attenuation time, interval velocity, AVO intercept, AVO product, and AVO fluid factor accurately locates the escaped gas beneath the BSR. With these conclusions, the combined techniques have been used to successfully predict the gas hydrates in the Dongsha Sea area.     

AVO信息约束匹配追踪技术在富煤储层刻画中的应用

针对西湖凹陷富煤环境下储层刻画精度低问题,本文结合煤层AVO截距、梯度特征,提出一种基于AVO信息约束的匹配追踪技术,压制煤层强反射引起的岩性假象,凸显储层真实、有效信号。该方法首先利用煤层4类AVO负强截距P、正强梯度G特点,构建煤层地震敏感因子P - G,放大煤层地震响应,并压制非煤层强振幅影响,实现煤层位置精细定位;在此基础上,将该煤层地震信息作为匹配追踪需要分解、重构的原始信号,利用复地震道分析技术提高信号快速匹配分解的效率,完成煤层强反射解耦。模型试算及实际资料应用表明:匹配追踪技术在精细定位煤层地震响应基础上,提高了匹配追踪算法去煤层强振幅效率;煤层解耦后地震数据较好地凸显储层横向展布变化,提高主力气层的纵向刻画精度。      

海底天然气水合物层界面反射AVO数值模拟

本文采用AVO数值模拟方法,共选取水合物系统分层结构6个模型,对水合物、游离气和饱水沉积物接触界面的反射特征进行了数值模拟,研究了BSR及双BSR的存在条件与水合物体系垂向分布的关系,对一些现象从理论上进行了阐明.主要结论是：（1）强的似海底反射界面BSR与游离气体的存在密不可分,实际地震剖面中的“BSR”可能不对应水合物而只对应气体,无明显BSR的地方可能有水合物.（2）水合物顶部有可能存在游离气体,它可以在正常BSR（BSR1）之上形成另一个具有正极性的似海底反射界面BSR2.（3）正常BSR之下的双BSR（BSR0）其弹性机理有两种可能,一是水合物之下游离气上升迁移遇到某种阻隔层或不同气体组分的自然分层所造成的气体垂向分布的梯度性差异;二是当水合物之下的游离气体中存在残存的水合物时,同样会形成一定强度的似海底反射,在这种情形下BSR0的极性比较难以判断,取决于残存水合物上下游离气的饱和度和残存水合物的厚度.     

南海北部东沙海域天然气水合物的初步研究

利用地震、测井与地温资料综合分析了南海北部东沙海域可能存在的天然气水合物的分布特征.研究表明,在东沙海域地震剖面上出现似海底反射层、弱振幅带等天然气水合物分布标志,在声波测井曲线上呈现高速、速度倒转等天然气水合物存在特征.似海底反射层的深度与1144站位,及平均地温梯度资料得出的稳定带厚度较吻合.1144站位与1148站位似海底反射层距海底较深,分别为654m与475m.在1144站位附近,弱振幅带的顶界可能代表含天然气水合物沉积层的顶界,约在450m左右.     

Foldback reflectors near methane hydrate bottom‐simulating reflectors: Indicators of gas distribution from 3D seismic images in the eastern Nankai Trough

Understanding of fluid behavior and gas distribution in the shallow subsurface are important considerations in gas hydrate formation and the global carbon cycle. Estimation of gas distribution based on reflection seismic surveys, however, is difficult because the boundary of a gas‐bearing zone is indistinct and not systematically defined. This study reports distinctive features related to gas‐hydrate distribution and possible fluid migration in high‐resolution 3D seismic‐reflection data from sediments of the eastern Nankai Trough. These features, here termed foldback reflectors (FBRs), descend in accordion shaped reflectors near the edges of bottom‐simulating reflectors (BSRs). FBRs generally correspond to lateral boundaries between two seismic facies, a ‘dimmed’ facies with relatively low amplitude and subdued high‐frequency components beneath the BSR and the contrasting facies around the BSR. The dimmed facies corresponds to areas of anomalously low velocity consistent with a small amount of free gas. FBR is mostly developed in well‐stratified formations in uplifted regions. Dip directions of the FBR appear to be restricted by orientation of the host formations. Edges of the FBR often correspond to high‐amplitude layers. Such occurrences of FBR suggest that regional uplift and layer‐parallel fluid migration are related to the formation of FBR as well as BSR.