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.     

琼东南海域天然气水合物地震反射特征

天然气水合物是一种新能源,目前,世界上许多国家都在进行天然气水合物研究。琼东南盆地是天然气水合物可能赋存的重点目标区,笔者针对琼东南海域二维地震资料进行以突出含天然气水合物地层地震反射特征为目的的处理,进一步识别含天然气水合物地层地震反射特征与分布。通过应用地震资料保幅处理技术,对该海域含天然气水合物地层地震反射特征,如似海底反射(BSR)、BSR强反射界面之上的高速异常带、BSR附近的振幅空白带、BSR的极性反转等,有了更多的认识,对开展全区含BSR特征研究有借鉴意义。     

珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因

2013年珠江口盆地东部海域钻探取样结果表明,天然气水合物以不同形态分布于海底之下约10m至稳定带之上的不同深度区间。在GMGS2-08井位置,天然气水合物分别以脉状、块状形态出现在海底之下9~25m和65~80m(与碳酸盐岩有关)深度范围内。地震反射剖面上,含分散状水合物沉积层的底部深度与地震反射剖面上的似海底反射深度很好对应,但没有典型地震反射特征表明近海底沉积物中存在天然气水合物。在研究区另一钻探位置(GMGS2-16),取样也获得存在于近海底处的天然气水合物样品。本文研究以多道高分辨地震数据为基础,利用含天然气水合物沉积物具有较高声波速度的特征,在正演分析近海底存在薄高速层时地震反射速度变化规律的基础上,然后采用沿层速度分析方法获取近海底处的速度,据此推测近海底处天然气水合物的分布特征。结果表明,过GMGS2-08井和GMGS2-16井的地震反射数据的海底速度相干反演表现出明显的高速异常,而在GMGS2-11和GMGS2-12井位置则没有任何速度异常,与钻探取样结果一致。将地震数据的反射特征与区域地质条件进行综合分析,进一步预测这一区域近海底天然气水合物分布模式及地质成因。本文的研究结果为近海底天然气水合物地震探测和识别提供了有效手段,对天然气水合物资源勘探以及深海油气工程安全都具有重要意义。     

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。     

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。     

戈木错地区天然气水合物高分辨率反射地震探测技术试验

戈木错地区地处羌塘盆地中央隆起带北缘,在该区开展的区域地质调查表明结果表明,该区是天然气水合物成藏的有利地区。为了探测天然气水合物,在该地区开展了高分辨率地震反射探测技术试验,地震数据采集采用中间激发两边对称的观测系统,长排列、小道间距的接收方式,大吨位可控震源激发方式,获得了高质量的原始地震数据。在地震数据处理过程中,针对高原永冻土区的特点,进行了大量的处理参数试验,采用多种处理手段相结合的方式,获得了高信噪比的反射地震时间剖面。剖面上地震反射波组的形态清楚地反映了地下地质构造特征,依据天然气水合物成藏理论和木里地区天然气水合物表现出的频率高、振幅弱、速度低等地球物理特征,对戈木错地区天然气水合物成藏有利靶区进行了探讨和圈定。试验结果表明,高分辨率地震反射探测技术是一种非常有效的探测天然气水合物的手段,对今后在高原永冻土区开展天然气水合物地震探测有一定的借鉴作用。     

琼东南盆地南部隆起带天然气水合物赋存特征分析

天然气水合物是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一。我国南海蕴藏着丰富的水合物资源,目前已在南海北部陆坡神狐、东沙、海马区发现丰富的水合物资源。本文分析了琼东南盆地南部隆起带天然气水合物赋存的地质条件,开展了地球物理资料的分析与海底反射(BSR)识别,计算了水合物热动力学稳定带厚度。研究表明,琼东南盆地南部隆起带具备水合物赋存的地质条件,渗漏构造发育,游离气丰富,BSR表现为强振幅、不连续等特征,水合物稳定带厚度大,具有较大的天然气水合物资源潜力。     

陆域冻土区地震探测信号提取技术——以青海哈拉湖地区为例

青海哈拉湖地区的陆域冻土区天然气水合物,其埋藏深度较浅,地震有效信号往往被干扰波淹没,如何从复杂的地震波场里有效提取出与地层、水合物有关的地震反射信号是开展地震资料精细解释和天然气水合物预测工作的前提。为此,详细分析青海哈拉湖地区地震探测原始数据,总结该地区干扰噪声的类型及特点,制定地震信号提取流程,并在叠前道集上逐步采用有针对性的噪声衰减、振幅补偿、反褶积以及叠加等处理技术,压制各类干扰信息,最大程度地保留有效反射信号,提高地震资料的分辨率、信噪比和保真度,更好地为地震资料解释和有利储层预测服务。     

叠前时间偏移技术在南海水合物地震资料处理中的应用

叠前时间偏移处理技术是复杂地区地震资料高精度成像处理的有效手段。从偏移技术方法原理和处理流程入手,讨论了偏移参数选择和速度分析等关键技术,并将其应用于南海水合物地震资料处理中,获得了准确的叠前时间偏移速度场,提高了研究区水合物层段的地震成像质量。处理效果显示,叠前时间偏移剖面较叠后偏移剖面成像精度明显提高,剖面波组特征突出,地层反射信息丰富,有效地提高了水合物解释的准确性。     

基于波阻抗反演的天然气水合物地震检测技术

天然气水合物作为特殊的地质体,可以有效地粘结碎屑颗粒,降低沉积物孔隙度,它的存在改变了地层沉积物的物理性质,造成天然气水合物与围岩速度反差较大,从而与围岩之间存在明显的波阻抗差。为了对地层中是否有天然气水合物赋存进行地震检测,对南海北部神狐海域的天然气水合物赋存区域的地震资料进行波阻抗反演分析,结果显示波阻抗反演方法能够作为探测天然气水合物的一种技术手段,研究区天然气水合物矿体的波阻抗呈高值分布特征,波阻抗值约为3 850~3 960 g/cm3.m/s。综合分析认为,波阻抗反演方法能够用于天然气水合物的地震探测、储层分析和综合研究工作中,反演结果可以为天然气水合物储量计算提供比较准确的矿体面积和厚度参数。     

青海木里三露天井田构造特征及其与天然气水合物分布关系

通过对青海木里冻土区三露天井田三维地震资料进行处理,在岩石物理分析和地震响应特征分析模拟的基础上,获得了研究区深部构造和地震特殊处理如AVO 特征分析等结果。结果显示,该区天然气水合物的分布与构造关系极为密切,研究区的天然气水合物分布主要受构造控制。在构造发育区,断裂和裂隙发育,其内的天然气水合物分布特征明 显,这一结果与实际钻探结果亦相吻合。     

南海北部陆坡天然气水合物的地震速度研究

采用D ix公式法和速度反演法分别对南海北部陆坡测线A和B的层速度及纵波速度进行计算,结合BSR、振幅空白带以及波形极性反转等多种水合物赋存信息的分析,对水合物成矿带的速度特征进行了综合研究。结果表明:低速背景中的高速异常,是天然气水合物赋存的重要特征;高速异常体一般呈平行于海底的带状分布;在高速异常体的内部,速度也是不断变化的,一般在异常体的中心速度最高,由中心到边缘速度逐渐降低,反映在水合物矿带内部,水合物饱和度由矿体中心向边缘逐渐降低的特征。研究结果表明高精度速度分析不仅可以帮助寻找水合物矿点,还可以进一步判定水合物的富集层位。     

江陵凹陷北部高速玄武岩下二维广角地震初探

江汉油田江陵凹陷北部高速玄武岩发育,利用常规地震资料很难得到高速玄武岩下的地震反射。分析研究表明,广角地震有利于玄武岩下的地震成像。通过综合正演和实际地震数据完成了广角地震资料的处理,获得了江陵凹陷北部高速玄武岩下的反射地震信息。在开展广角地震波场的识别和利用研究过程中,从正演模型出发,探讨了在不同地质条件下高速层对地震波场的影响,并针对靶区资料讨论了如何识别广角地震信息。在上述基础上,通过对实际地震资料做精细的分析和处理,最终完成了高速玄武岩下地震资料的成像。     

A fast identification method based on the typical geophysical differences between submarine shallow carbonates and hydrate bearing sediments in the northern South China Sea

Bottom simulating reflector (BSR) has been recognized as one of the indicators of gas hydrates. However, BSR and hydrate are not one-to-one correspondence. In the Xisha area of South China Sea (SCS), carbonate rocks wildly develop, which continuously distribute parallel to the seafloor with high amplitude on seismic sections, exhibiting reflections similar to BSRs in the Shenhu area nearby. This phenomenon causes some interference to hydrates identification. In this paper, the authors discussed the typical geophysical differences between carbonate rocks and hydrates, indicating that the main difference exists in relationship between porosity and velocity, causing different amplitude versus offset (AVO) characters. Then the authors proposed a new model assuming that the carbonates form the matrix and the hydrate fill the pore as a part of the matrix. The key modeling parameters have been optimized constrained by P-velocities and S-velocities simultaneously, and the model works well both for carbonate rock and gas hydrate bearing sediments. For quantitative identification, the authors calculated the velocities when carbonates and hydrates form the matrix together in different proportions. Then they proposed a carbonate and hydrate identification template (CHIT), in which the possible hydrate saturation (PHS) and possible carbonate content (PCC) can be both scaled out for a group of sample composed by P-velocity and S-velocity. If PHS is far larger than PCC, it is more likely to be a hydrate sample because carbonates and hydrates do not coexist normally. The real data application shows that the template can effectively distinguish between hydrates and carbonate rocks, consequently reducing the risk of hydrate exploration.     

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。     

Amplitude Variation with Offset Responses Modeling Study of Walkaway Vertical Seismic Profile Data at CO2 Geological Storage Site, Ketzin, Germany

An important component of any CO2 sequestration project is seismic monitoring for tracking changes in subsurface physical properties, such as velocity and density. Different reservoirs have different amplitude variation with offset (AVO) responses, which can define underground conditions. In the present paper we investigate walkaway vertical seismic profile (VSP) AVO response to CO2 injection at the Ketzin site, the first European onshore CO2 sequestration pilot study dealing with research on geological storage of CO2. First, we performed rock physics analysis to evaluate the effect of injected CO2 on seismic velocity using the Biot-Gassmann equation. On the basis of this model, the seismic response for different CO2 injection saturation was studied using ray tracing modeling. We then created synthetic walkaway VSP data, which we then processed. In contrast, synthetic seismic traces were created from borehole data. Finally, we found that the amplitude of CO2 injected sand layer with different gas saturations were increased with the offset when compared with the original brine target layer. This is the typical class III AVO anomaly for gas sand layer. The AVO responses matched the synthetic seismic traces very well. Therefore, walkaway VSP AVO response can monitor CO2 distribution in the Ketzin area.