海洋磁力梯度测量技术在水合物勘探中的应用

在天然气水合物勘探中,海底的泥底辟和泥火山构造是重要的研究对象。在高分辨率地震剖面解释中,直接识别泥底辟构造存在一定困难,主要因为泥底辟构造和火成岩侵入体在形态上十分相似,容易造成解释的多解性。本文就目前天然气水合物调查中存在的这些特殊技术问题。通过对海上高精度磁力测量技术方法研究、广州海洋地质调查局“海洋四号”船在南海北部东沙海域的海上试验、对试验结果的系统研究分析以及磁测和地震剖面两种手段的综合解释,成功地尝试了用高精度海洋磁测成果中的磁力总场和梯度变化特征来识别水合物勘探中高分辨率地震剖面上的泥底辟构造真伪的技术方法。     

南海北部陆坡某海域浅层气的声学特征及其对水合物勘探的指示意义

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏的气体赋存于浅部地层,可以改变近表层沉积物的物理性质,使其在声学剖面上得以反映。通过对南海北部陆坡某海域研究区浅地层剖面和地震数据分析,在浅地层剖面上发现了声空白、声混浊、增强反射层、速度下拉等特征,在地震剖面上则识别出气烟囱或泥底辟、亮点、速度下拉、增强反射层等特征。以似海底反射层（BSR）作为地震剖面上明显的含气层标志,划分了2套含气系统。通过浅地层剖面与地震剖面联合解释认为,BSR之下气烟囱／泥底辟的发育导致了亮点、速度下拉、增强反射层等声学特征的发生,BSR之上水合物层的存在则可能起到封堵天然气而使其发生侧向运移的作用,在气体封堵相对薄弱的位置,天然气向上运移形成声空白、声混浊、增强反射层、速度下拉等特征。以声空白代表的天然气聚集带可能成为块状水合物的发育场所,可能成为较有潜力的勘探目标。     

泥底辟/泥火山流体热效应及其对天然气水合物赋存的影响

泥底辟/泥火山流体热效应对天然气水合物赋存的影响是探索泥底辟/泥火山发育区水合物赋存规律的关键问题。笔者在分析总结国外泥底辟/泥火山流体热异常及其对天然气水合物赋存之影响的基础上,重点探讨了我国南海北部陆坡珠江口盆地神狐海域SH5站位未钻获水合物的原因及泥底辟/泥火山流体热效应对天然气水合物赋存的影响。当初寄予厚望的位于泥底辟之上的SH5站位未成功钻遇水合物的原因是晚期泥底辟刺穿水合物稳定带使深部高温流体沿着泥底辟和断裂通道上侵,该过程致使水合物稳定带温度场升高进而导致早期形成的水合物发生分解,因此,泥底辟/泥火山的流体热效应会直接制约水合物的赋存。探索泥底辟/泥火山流体热效应及其对水合物成藏的影响,不仅为丰富和完善流体渗漏构造环境下天然气水合物成藏动力学研究与勘探提供了热力学理论依据,而且对天然气水合物勘探开发及资源潜力评价等具有重要的指导意义。     

南海东北部陆坡与恒春海脊天然气水合物分布的地震反射对比

经过对"探宝号"调查船在2001年8月在南海东北部陆坡及台湾南部恒春海脊海域采集的多道地震剖面资料进行的地震反射波数据分析、研究和解释,结果表明:(1)南海东北部陆坡段区域和台湾南部恒春海脊海域地震剖面上均显示有被作为天然气水合物存在标志的BSR,但两区域构造成因、形式和相关地质环境的不同造成了此两处的天然气水合物成因及过程的不同.(2)南海东北部陆坡区域的水合物形成与该区广泛发育的断裂带、滑塌构造体及其所形成的压力场屏蔽环境有关,而台湾南部恒春海脊海域的天然气水合物的形成则与马尼拉海沟俯冲带相关的逆冲推覆构造、增生楔等及其所对应的海底流体疏导体系有关.(3)南海陆缘区域广泛发育有各种断裂带、滑塌构造体、泥底辟、俯冲带、增生楔等,且温压环境合适,是天然气水合物矿藏极有可能广泛分布的区域.     

海域天然气水合物地球物理勘探进展

进入21世纪后,海域天然气水合物地球物理勘探取得了较大的进步。主要表现为,在勘探技术上已由单一的地震勘探发展到以地震勘探为主,重力、磁力勘探综合应用的格局;在地震勘探方法上,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;在地震资料的处理上,已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;在天然气水合物的地震识别上,已由速度、振幅结构研究发展到多属性判别、多弹性参数和多物性参数反演。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。     

海洋天然气水合物的地球物理勘探技术

天然气水合物将成为21世纪的替代能源，地球物理方法是勘探天然气水合物的重要手段。本文比较全面地分析和总结了天然气水合物的各种地球物理识别技术以及地震资料的特殊处理和分析方法，详细地介绍了水平地震剖面、垂直地震剖面、测井以及旁侧声纳剖面上天然气水合物的表现和识别方法。特别地，针对海洋地震资料的特点以及天然气水合物在地震剖面上的识别标志BSR、振幅空白带等特征，文章引入了真振幅处理、子波处理以及多项式拟合等处理方法来提高天然气水合物识别标志在地震剖面上的显示效果。最后，为了全面了解海底天然气水合物的分布 以及微细结构，文章介绍了AVO分析、全波形反演速率分析、叠加速度分析和走时反演等正、反演技术。     

琼东南盆地气烟囱构造特点及其与天然气水合物的关系

气烟囱是由于天然气(或流体)垂向运移在地震剖面上形成的异常反射,是气藏超压、构造低应力和泥页岩封隔层综合作用而形成。气烟囱在形成过程中携带大量富含甲烷气的流体向上运移到天然气水合物稳定带,其形成之后仍可作为后期活动的油气向上运移的特殊通道。在中中新世后,气烟囱是琼东南盆地气体向上运移的通道。地震识别出的似海底反射(BSR)分布区存在大量的气烟囱构造,通过速度、泥岩含量、流体势等属性参数及钻井资料,判断该烟囱构造为有机成因的泥底辟型烟囱构造。     

南海东北部陆坡与恒春海脊天然气水合物分布的地震反射特征对比

对“探宝号”调查船2001年8月在南海东北部陆坡及台湾南部恒春海脊海域采集的多道地震剖面资料进行了地震反射波数据分析、解释和研究,并对南海北部陆坡、陆隆及其东侧俯冲带等区域天然气水合物矿藏的成藏规律及分布特征作了初步的分析与探讨,结果表明:(1)南海东北部陆坡和台湾南部恒春海脊海域地震剖面上均显示有BSR,但两区域构造成因、形式和相关地质环境的不同造成了天然气水合物的成因及过程不同。(2)南海东北部陆坡区域的天然气水合物形成与该区广泛发育的断裂带、滑塌构造体及其所形成的压力场屏蔽环境有关,而台湾南部恒春海脊海域天然气水合物的形成则与马尼拉海沟俯冲带相关的逆冲推覆构造、增生楔及其所对应的海底流体疏导体系有关。(3)南海陆缘区域广泛发育有各种断裂带、滑塌构造体、泥底辟、俯冲带、增生楔等,且温压环境合适,是天然气水合物矿藏极有可能广泛分布的区域。     

小道距高分辨率多道地震对天然气水合物勘查的适用性

在海底以下100~1 100m的沉积层的地质勘探中,小道距高分辨率多道地震勘探可以获得高信噪比、高分辨率的地震资料。选取合适的地震采集参数,小道距高分辨率多道地震采集技术同样适用于天然气水合物勘查,针对水合物勘探选取合适的地震采集和地震处理参数,可以提高浅部地层分辨率和水合物识别精度。海上地震采集参数设置是非常重要的,尤其是高的采样率为后续地震数据处理,提高剖面分辨率提供了可能。     

莺歌海盆地泥底辟构造与天然气成藏的关系

泥底辟构造是莺歌海盆地非常独特的地质现象,快速沉降充填地质背景、高温高压特征、区域应力作用是泥底辟构造形成的基本条件。泥底辟构造对天然气生成、运聚、成藏具有重要贡献,泥底辟构造带天然气十分丰富,具有较好的勘探前景。     

海洋天然气水合物调查地震采集技术——调查深入阶段研究

地震调查方法在水合物中的应用分为两个主要阶段:调查初始阶段和调查深入阶段。调查深入阶段以"井位优选"为主要目的,在对天然气水合物进行初步调查的前提下,开展深入调查,更好地展现"天然气水合物矿体立体上的形态特征",了解"水合物矿体的厚度、顶底界面及富集程度"。文中从震源技术研究、高分辨率地震调查技术的调谐组合参数研究和野外施工方法等方面的内容出发,根据大量野外技术试验资料和有关科研成果,总结了在天然气水合物调查深入阶段的特点及相应的地震调查技术。     

Gas hydrate associated with mud diapirs in southern Okinawa Trough

Many mud diapirs have been recognized in southern Okinawa Trough by a multi-channel seismic surveying on R/V KEXUE I in 2001. Gas hydrates have been identified, by the seismic reflection characteristics, the velocity analysis and the impedance inversion. Geothermal heat flow around the central of the mud diapir has been determined theoretically by the Bottom Simulating Reflectors (BSRs). Comparing the BSR derived and the measured heat flow values, we infer that the BSR immediately at the top of the mud diapirs indicate the base of the saturated gas hydrate formation zone (BSGHFZ), but not, as we ordinarily know, the base of the gas hydrate stability zone (BGHSZ), which could be explained by the abnormal regional background heat flow and free gas flux associated with mud diapirs. As a result, it helps us to better understand the generation mechanism of the gas hydrates associated with mud diapirs and to predict the gas hydrate potential in the southern Okinawa Trough.     

采用射线追踪法的天然气水合物海底地震观测系统设计

射线追踪法是以建立的地下地质模型为基础,研究不同的激发点发出的射线经地下地质界面反射后可以被接收到的信息,从而了解不同的观测系统对于特定地质条件地震资料采集的效果,对于海上地震采集相关参数的确定十分关键.在天然气水合物地震勘探中,丰富的多波勘探信息对于查清水合物内部速度结构、提高地层的分辨率具有重要意义.本文在分析国外天然气水合物海底地震仪(OBS,ocean bottom seismometer)勘探的应用成果基础上,采用射线追踪法理论计算和海上实验,实现了针对天然气水合物的海底地震观测系统设计,试验获得了转换横波记录,取得了良好的应用效果.     

Anomalous seismic reflections related to gas/gas hydrate occurrences along the western continental margin of India

Gas hydrates along continental margins are commonly inferred from the presence of bottom simulating reflectors (BSRs) on reflection seismic records. Shale and mud diapirs are often observed in the proximity of BSR-inferred gas hydrates. Analysis of data from documented gas-hydrate occurrences suggests that the areas where mud volcanoes exist on the seafloor are promising locations for sediments with high gas-hydrate concentration. Along the western continental margin of India (WCMI), we have identified several anomalous reflections on single-channel, analogue seismic records in the proximity of BSRs, from which the presence of gas-charged sediments and gas seepages was inferred. These features characterize both the shelf-slope region of the WCMI and the adjoining deep-sea areas. The seismic records also reveal mud/shale diapiric activity and pockmarks near the gas hydrates.     

A seismic survey to detect natural gas hydrate in the East Sea of Korea

Recently, several countries have conducted projects to explore and develop natural gas hydrate, which is one of the new alternative energy resources for the future. In Korea, a five-year national research project was initiated in 2000. As part of this project, a seismic survey was performed in the East Sea of Korea to quantify the potential magnitude and distribution of natural gas hydrates. Multi-channel seismic data and core samples have been acquired and recovered in the survey area. Analysis of seismic data show clear bottom simulating reflectors (BSRs), seismic blank zones (or wipe-out zones) with velocity pull-up structure, and pock-marks. In this study, we present the results of seismic surveys which indicate the existence of natural gas hydrates in Korean offshore areas. These results will be applied to select areas for coring (or drilling) and detailed exploration such as 2D seismic survey with long offset or 3D seismic in the future.     

Characteristics of the bottom simulating reflectors near mud diapirs: offshore southwestern Taiwan

Single-channel seismic recording was carried out off the southwestern coast of Taiwan. Six characteristic seismic facies associated with bottom simulating reflectors (BSRs) and mud diapirs are identified. The existence of reflections which mimic the seafloor, the reverse polarity, weak amplitude blocks, and strong diffraction patterns around the mud diapirs all suggest that gas hydrates exist in the deep-water regions. The bases of the hydrate stability zones upturn in the vicinity of mud volcanoes. The high heat flows of mud volcanoes provide heat sources which destabilize the gas hydrates and upturn the BSRs. Received: 24 March 1999 / Revision accepted: 10 December 1999     

海洋天然气水合物研究新进展——2006西太平洋地球物理会议

简介了2006年西太平洋地球物理会议中海洋天然气水合物研究的最新成果,主要集中在水合物勘探技术,新的水合物积聚区预测,水合物成因、性质分析,水合物评估手段、开发计划,水合物模拟实验研究等几个方面。在对以上几方面分类总结的基础上,提出了几点关于海洋天然气水合物未来研究方向的认识。     

Acoustic investigations of mud volcanoes in the Sorokin Trough, Black Sea

The Sorokin Trough (Black Sea) is characterized by diapiric structures formed in a compressional tectonic regime that facilitate fluid migration to the seafloor. We present acoustic data in order to image details of mud volcanoes associated with the diapirs. Three types of mud volcanoes were distinguished: cone-shaped, flat-topped, and collapsed structures. All mud volcanoes, except for the Kazakov mud volcano, are located above shallow mud diapirs and diapiric ridges. Beyond the known near-surface occurrence of gas hydrates, bottom simulating reflectors are not seen on our seismic records, but pronounced lateral amplitude variations and bright spots may indicate the presence of gas hydrates and free gas.     

流体迁移和海底地形与天然气水合物的形成

使用重力取样器、渔网、深潜器等手段,已经在海底及以下浅表层的区域采获天然气水合物样品,但关于浅表层水合物的发育机制、分布规律、与海底地形的关系等问题还缺乏基本认识。根据2006年鄂霍次克海天然气水合物调查航次的调查数据,发现萨哈林东北陆坡区,特别是中、下陆坡区发育大量海底凸起。这些凸起一般呈不对称的丘形,宽几百米,高几十米。与海底沙波、沙脊不同,海底凸起为孤立海底地形,在南北方向上并不连续。海底剖面仪结果清楚地显示古陆坡凸起的发育。现今海底陆坡凸起的幅度普遍地要小于古陆坡凸起的幅度,个别地方古今陆坡凸起的形态有所变化,但大部分古、今陆坡凸起是一一对应的,基本形态没有根本变化。在萨哈林陆坡地区存在两个方向的挤压应力场,分别是由德鲁根盆地向萨哈林陆坡方向的挤压应力场和萨哈林陆坡沿萨哈林走滑断裂向南的挤压应力场,海底陆坡凸起是这两大应力场复合作用的结果。浊反射区中的游离气是底辟构造中的超高压多相物质向上迁移形成的,浊反射区上方对应的海底凸起应该是宏观构造挤压和局部底辟发育叠合的结果,浊反射区上方的海底凸起,在形态等方面应该和其他仅由挤压构造原因形成的凸起有所区别,比如顶部发育裂口等。在底辟构造中,由于游离气体的向上迁移,在整个水合物稳定域中从下到上,直至海底都可能形成水合物。