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.     

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.     

台湾西南海域地震数据处理及天然气水合物地震属性

对台湾西南海域增生楔部位长排列多道地震数据进行地震成像、速度分析、AVO分析、AVO反演处理,获得了天然气水合物多属性地震特征.在偏移剖面上,BSR与海底近似平行,极性与海底相反,穿越沉积层.AVO分析显示,强BSR振幅部位,BSR振幅随偏移距增大而增大.精细速度分析表明强BSR振幅下方存在纵波低速层.对应于强BSR振幅部位,AVO反演的P波、G波为相对高负值区,位于P、G交会图的第三象限,该部位泊松比变化率为负值,横波反射系数接近于零.以上多属性地震特征均预示着该区域可能存在天然气水合物层,且天然气水合物层下方可能存在游离甲烷气层.     

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.     

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.     

三维地震与OBS联合勘探揭示的神狐海域含水合物地层声波速度特征

以三维高分辨地震与海底高频地震仪（OBS）联合勘探数据为基础,获得海底之下沉积层的地震反射成像剖面及多波信息,并以此确定研究区含天然气水合物沉积层的纵、横波速度的变化特征.根据走时反演获得的横波速度与纵波速度对比分析发现,研究区海底之下500 m深度范围内的某些沉积层具有较高的纵横波速度,这一纵波速度升高区域与水合物稳定带对应,而纵波速度下降并且横波速度变化较小的区域,可能与游离气的存在相关.游离气的可能存在与基于这一区域2007年钻探测井结果的普遍认识不完全相符.     

南海含天然气水合物地层地震反射特征及可能分布研究

天然气水合物是当前能源与环境领域的研究热点之一,南中国海是天然气水合物赋存的有利区域。天然气水合物的存在改变了沉积地层的声学特征,这一性质使多道地震勘探成为发现海洋天然气水合物的主要手段。本文首先根据地震成像结果定性分析南海可能含天然气水合物沉积地层的地震反射特征,初步确定天然气水合物存在的可能性并指出地震成像关键技术。在无井条件下,构建虚拟井进行波阻抗反演得到定量的地层速度参数进一步证实这一可能性,最后将反演获得的速度场与ODP184 航次在此区域获得的地球物理、地球化学信息综合分析,可以确定此区域天然气水合物的存在及其空间展布。     

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.     

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。     

井震联合分析预测神狐海域天然气水合物可能的垂向分布

已有的地质与地球物理信息表明南中国海北部陆坡神狐海域存在天然气水合物,2007年钻井和取样结果证实其以细颗粒均匀存在于水合物稳定带内,但区域分布范围极不规则.由于测井记录长度和取样深度的范围有限,天然气水合物垂向分布特征难以确定.为了深入了解此区域天然气水合物深度上的分布规律,对SH7井的多种测井数据进行综合分析并与地震反射特征建立联系,得到三个主要的沉积物性变化层位并以此为基础进行叠后数据的伪井约束反演,结果表明在已证实的含水合物层之下还存在高速层.而AVO叠前正演模拟分析结果与实际地震数据对比表明,研究区的天然气水合物稳定带可能由含水合物沉积物与饱水沉积物的薄互层组成,这就意味着在取样获得天然气水合物样品的深度之下,很可能存在另一个含水合物层.     

南海北部琼东南海域活动冷泉特征及形成模式

近年来,活动冷泉的研究越来越受到关注.本文利用多波束数据、多道地震数据以及底质取样结果研究琼东南海域活动冷泉系统,分析活动冷泉的羽状流特征、海底地貌与底质特征以及流体活动构造特征.多波束水体数据上,观测到多个延伸高度超过750 m的气泡羽状流,海底流体活动非常强烈;多道地震上识别出麻坑、流体运移通道、气烟囱等流体渗漏相关的构造,与其他海域观测到的反射特征不同,羽状流的下方流体运移通道呈强振幅"串珠"反射;重力活塞取样在两个站位上获得浅表层块状天然气水合物.其中一个站位位于活动冷泉附近,天然气水合物赋存于海底以下8 m左右.基于以上三方面的数据,笔者提出了一个用于描述活动冷泉系统的形成模式,游离气通过气烟囱向上运移到达浅层,一部分在天然气水合物稳定带内形成天然气水合物,另一部分穿透天然气水合物稳定带到达海底,形成活动冷泉的羽状流.     

海底天然气水合物OBS多分量地震正演模拟（英文）

根据Ecker的水合物沉积物的三种微观模式,计算含水合物沉积层和含游离气沉积物的弹性模量,分析对比了水合物的不同微观模式、不同水合物饱和度以及不同游离气饱和度对沉积物弹性模量的影响;从纵横波分离的弹性波动方程出发,采用交错网格空间有限差分方法模拟地震波在海底天然气水合物沉积地层的传播,得到纵、横波的海底地震（OBS）共接收点道集。数值算例表明,当水合物作为流体的一部分或胶结颗粒骨架时,仅纵波记录上存在BSR;当水合物胶结颗粒接触,纵、横波记录上均存在BSR。并且,OBS会接收到上行纵波和上行横波在海底界面形成的转换波,干扰横波记录上BSR的识别。     

哈拉湖地区低频可控震源天然气水合物地球物理响应特征研究

我国陆域天然气水合物主要分布于青藏高原和漠河地区.由于永久冻土层的存在,地震勘探很难获得高品质的资料,给天然气水合物勘探带来了诸多困难.为解决冻土层对地震信号的衰减问题,在哈拉湖地区采用低频可控震源进行地震资料采集试验,通过提高覆盖次数,获得了较高信噪比的地震资料.在高质量地震资料基础上,进行精细速度分析,获得了较准确的叠加速度谱资料;然后以层速度剖面为基础建立正演模型,开展天然气水合物地震正演模拟研究;最后利用叠后偏移地震数据进行地震属性分析.通过正演模拟和地震属性综合研究,总结了天然气水合物的地球物理响应特征,速度突变和空白反射带可作为哈拉湖地区陆域天然气水合物识别的敏感因素.     

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 .     

南海北部陆坡神狐海域含水合物沉积层时频特征提取及识别方法

南海北部陆坡神狐海域是天然气水合物发育的有利区域,天然气水合物在时间-频率域具有独特的响应特征.结合研究区最新处理的高分辨率三维地震资料、测井和钻井解释成果,采用基于连续小波变换的时频分析方法,可以实现对含水合物沉积层及其下伏游离气沉积层在时间-频率域成像.通过分析,在研究区识别出低频低能、高频低能、低频高能、高频高能、低频盲区和高频盲区等多种频率异常,发现频率异常与游离气饱和度、水合物饱和度、裂隙发育情况及调谐效应密切有关,认为水合物存在带可以通过寻找低频高能、高频低能或高频盲区之上的低频低能、高频高能或高频低能区识别.研究证明基于时频分析的时间-频率域水合物识别方法其分辨率明显高于时间-振幅方法,即使是在时域剖面BSR特征不明显时,也可以对含水合物层进行识别,因此,荻取的时频特征也可以作为水合物识别的直接指示.     

海洋含水合物沉积层的速度频散与衰减特征分析

随着水合物含量的增加,往往会引起纵、横波速度的增加,同时也会引起衰减的变化.针对含水合物沉积层的速度频散与衰减特征分析,有助于水合物含量的估计.本文以有效介质理论模型(EMT)为基础,研究了海洋未固结含水合物沉积层的纵、横波速度的非线性变化趋势.同时采用BISQ模型替代有效介质模型中的Gassmann方程,具体分析了全频带范围内海洋含水合物沉积层的速度频散与衰减特征.采用该模型,速度与衰减均随着水合物含量的增加而增加,且岩石孔隙度与泥质含量对衰减系数的影响较小.针对大洋钻探计划(ODP)164航次的实际数据,运用该模型方程计算采用声波测井数据(20kHz)与VSP数据(100Hz),分别获取了水合物稳定带的饱和度数据,平均在5%~7%之间,由于速度频散的影响,VSP估算结果要弱低于声波测井估算数据,均与实测保压取芯的甲烷含量数据、他人研究成果以及神经网络趋势预测结果均有着较好的一致性.对南海神狐海域三口钻位开展了水合物含量预测,与保压取芯结果有着较好的吻合关系.同时基于层剥离法提取该区域某地震测线BSR层的等效Q值,采用本文方法估算了该区域的等效天然气水合物含量15%~30%.数值模拟与实际应用结果表明:含水合物沉积层的速度频散与衰减特征均随着水合物含量的变化而变化,联合利用这一些变化特征,有助于天然气水合物含量的估计.     

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．     

海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅳ):双似海底反射

由于双似海底反射可望指示一个动态演化的天然气水合物-游离气体系特征，这一重要问题的研究非常有意义。目前在世界上有两个双似海底反射分布区最为典型，一是挪威西部大陆边缘，另一个为东南海海槽大陆边缘，对双BSR的解释，主要有两种，一种是残留BSR，对应古温压条件下天然气水合物稳定带底界的反射，另一种是混合气体水合物沉积的底界反射。阐明双似海底反射层空间分布特征与其成因，建立动态演化的天然气水合物-天然气体系模型，可为深入了解天然气水合物形成机制、分布规律及其地质历史中的演变提供重要的科学基础。