南海神狐海域天然气水合物声波测井速度与饱和度关系分析

利用南海北部神狐海域A站位的地震和测井资料综合分析神狐海域含天然气水合物沉积层的声波测井速度及水合物饱和度的分布特征和变化规律,并对水合物饱和度的理论计算值和实测值进行对比分析,同时对水合物稳定带的纵波速度特征与饱和度的关系进行了综合研究。结果表明：神狐海域A站位的水合物层厚度约20 m,纵波速度在1 873～2 226m/s之间,水合物饱和度在15.0%～47.3%之间变化,水合物饱和度值相对较高;受海底复杂地质因素的影响,根据岩心孔隙水的氯离子淡化程度实测的水合物饱和度随声波速度的变化并不是单一的正比例关系,而是随声波速度的升高而上下波动,波动幅度在10%～20%之间,总体趋势上随声波速度的升高而升高,并集中分布在理论曲线附近;利用热弹性理论速度模型计算并校正后的水合物饱和度随声波速度的增加而有规律地增加,水合物饱和度的理论计算值与实测数据比较吻合,说明所建立的岩石物理模型正确,模型参数选取合理。根据声波速度计算水合物饱和度这一方法可扩展到整个研究区域,并为研究区的水合物资源量评价提供基础数据。     

珠江口盆地东部海域高通量流体运移的地貌-地质-地球物理标志及其对水合物成藏的控制

根据游离气运移的控制机制,可以将海域水合物藏划分为汇聚高通量型和分散低通量型.在汇聚高通量型水合物藏中,流体很容易突破上覆沉积层的压力,直达浅层,在海底及其附近留下一系列的地貌-地质-地球物理异常.通过对珠江口盆地东部海域钻前资料的精细解释,在海底及浅表层发现了大量的与高通量流体运移有关的这类异常,包括具有侵入构造特征的海底丘状体、BSR之上的亮点反射、浅表层的相位反转以及断层与隆起组成的高效流体运聚系统.2013年在珠江口盆地东部海域实施的中国第二个水合物钻探航次(GMGS2),使得有机会对这些异常进行详细研究.钻后测井岩芯及地化数据表明,部署在这些异常上的站位均存在高通量流体运移的现象,因此具有侵入构造特征的海底丘状体即水合物丘、BSR之上的亮点反射,以及断层与隆起组成的高效流体运聚系统可以作为高通量流体运移的识别标志.通过钻探区水合物的分布特征的研究,发现高通量流体向上运移过程中,在深部与浅部地层中的运移模式存在差异,深部主要以气溶水的形式进行运移,而浅部主要以单独气相的形式进行运移,正是这种运移模式的差异,导致在钻探区形成上下双层结构的高饱和度水合物藏.这些高通量流体识别标志及其运移模式的发现,将有助于水合物钻探站位选取以及降低水合物钻探风险.     

波形曲线特征在天然气水合物资源量研究中的地质意义

地震反射波形特征对判断地层中是否存在天然气水合物及其下伏游离气层具有重要指示意义。BSR波形极性与海底反射相反,它大致代表含水合物层的底界;当地层中富含水合物及下伏游离气时,其波形特征亦有明显的反映,据此可推断水合物成矿带顶界和游离气层底界的大致位置。     

海洋钻探对甲烷渗漏的影响:以南海北部天然气水合物钻探GMGS2-16站位为例

目前世界上许多国家对海洋天然气水合物开展了调查和试开采,但是对水合物开发与海底甲烷渗漏之间的关系缺乏了解。本文依托我国第二次天然气水合物钻探航次(GMGS2),对GMGS2-16钻孔开展了两次钻后甲烷渗漏调查。第一次使用水下机器人(ROV)在该孔开钻之前、钻探过程中及完钻67天内进行了4次海底观察,其中开钻之前未发现海底甲烷渗漏,而在完钻后的两次海底观察中,发现大量气泡从废弃井口冒出。第二次使用船载多波束在该孔完钻18个月后开展水体调查,发现水体中存在火焰状的高回波强度,表明水体中存在气体羽状流,指示海底发生了甲烷渗漏。地震剖面显示该站位水合物赋存层下伏游离气,甲烷渗漏可能是由于钻探打通了海底与该游离气层,形成了甲烷气体运移的优势通道,造成海底甲烷渗漏。多波束水体数据显示甲烷气泡从海底溢出,在海面以下约650m处消失,表明甲烷气体在通过水体的过程中被完全溶解,因此,钻探导致的甲烷渗漏对大气的影响较小。未来随着井壁的坍塌以及水合物在井内的形成,气体运移的优势通道将会完全关闭,甲烷渗漏终止。     

世界天然气水合物研究发展对我国加快推进其产业化的启示

天然气水合物是21世纪最具潜力的新型洁净能源之一,同时也是目前尚未开发的储量巨大的一种新能源。全球天然气水合物蕴藏的天然气资源总量约为2.1×1016 m3,相当于全球已探明传统化石燃料碳总量的2倍,主要分布于世界深水海域和永久冻土带中。随着中国在南海神狐海域的试采取得圆满成功,天然气水合物资源的开发利用越来越多地受到世人的关注与重视,但如何安全、经济、高效开采这种新能源,仍需投入大量人力物力进一步开展研究工作。笔者从世界主要国家天然气水合物资源的勘查试采现状入手,分析其开发利用趋势,系统梳理存在问题,提出加快推进天然气水合物勘查试采产业化的启示。     

琼东南盆地南部低凸起及其周缘区天然气水合物富集影响因素和成藏模式

为了厘清琼东南盆地南部低凸起及其周缘区天然气水合物富集影响因素及成藏模式,利用天然气水合物钻探获取的钻井、测井及2D/3D地震资料,分析了研究区天然气水合物赋存的地质、地球物理特征,探讨了水合物富集控制成藏的影响因素,建立了水合物成藏模式.结果表明:琼东南盆地南部低凸起及其周缘区位于中央坳陷带南坡的深部流体输导优势方向上.多个站位水合物钻探显示,水合物具有分层、多类型储集层的特征.测井上含水合物层段总体具有高电阻率、低声波时差特征.地震剖面分析显示气烟囱顶部气体横向充注现象明显,气体垂向运移受限.研究区水合物的气源兼具微生物成因和热解气成因.断层、气烟囱以及孔?缝渗漏体系为深层热解气的运移提供了良好的输导条件.浅层块体搬运沉积的快速堆积使得其内部孔隙流体难以迅速排出,从而其孔隙流体压力相比上覆和下伏地层要高,使得下伏流体的垂向输导受阻,形成封盖作用.超压封盖层是研究区多类型储集层水合物主要的控制因素.根据封盖能力的差异性及其对水合物富集程度的影响提出了封闭系统和开放系统两种类型的水合物成藏模式.      

南海北部神狐海域峡谷层序结构差异与控制因素

南海北部陆坡神狐海域峡谷作为我国水合物首次试采区,其沉积层序特征控制和影响着富含水合物沉积体的展布。海域峡谷区沉积作用复杂,影响因素较多,对比难度较大一直是全球深海沉积研究的难题之一。研究采用井震综合分析的方法识别出层序界面,并结合峡谷侵蚀—充填过程,刻画出不同级次的层序界面在空间上的展布。研究划分出6个四级层序,但是各层序内部同相轴发育特征不同：层序Ⅲ和层序Ⅳ的底界可见明显的下切谷和峡谷定向迁移现象,层序Ⅴ和层序Ⅵ层序可见明显的同相轴错断现象。依据层序结构样式存在的差异,将研究区层序类型分成物源驱动型层序和沉降驱动型层序。然后统计层序Ⅰ—Ⅳ内部的沉积参数,根据陆坡滨岸线的演化过程将物源驱动型层序和沉降驱动型层序进行体系域划分。最后将两种类型的层序进行解剖并提出对应的演化模式：物源驱动型层序可以再划分成3个体系域,即低位域、海侵域和高位域,整体物源供给较充足,沟谷侵蚀现象明显,陆坡滨岸线多呈上超结构;沉降驱动型层序划分成4个体系域,即低位域、海侵域、高位域和海退域,其中海退体系域为最大海泛面和峡谷侵蚀面间的规则前积体,层序发育过程伴随断裂沉降,陆坡滨岸线多呈S型结构。     

南海神狐海域含水合物地层测井响应特征

分析了南海北部神狐海域含天然气水合物沉积层声波速度及密度的分布特征和变化规律,并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料,总结出神狐海域含水合物地层的测井响应规律特征:神狐海域含水合物地层存在着明显的高声波速度、低密度特征,地层密度随声波速度的变化并不是单一的反比例关系,总体趋势上随声波速度的升高而降低;含水合物地层高声波速度值主要集中在197~220 m段,饱和度值在15%~47%之间,低密度值集中在200~212 m段,分布在水合物饱和度大于20%的地层内;含水合物地层声波速度平均值为2 076 m/s,其上覆和下伏地层的声波速度平均值为1 903 m/s和1 892 m/s,所对应的地层密度值分别为1.89 g/cm3、1.98 g/cm3和2.03 g/cm3,声波速度受孔隙度和饱和度的共同影响,地层密度受水合物饱和度影响较大;从水合物上覆地层到声波速度最高值段,声波速度值增加了9.1%,相对应的地层密度值减少了4.55%,从水合物声波速度最高值段到下伏地层,声波速度值减少了8.86%,相对应的地层密度值增加了7.41%。这些测井响应特征,可用来识别地层中天然气水合物,并可以用来计算水合物的饱和度,同时结合其他地质和地球物理资料,确定水合物层的厚度、分布范围,计算天然气水合物的资源量。     

晚期泥底辟控制作用导致神狐海域SH5钻位未获水合物的分析

海底泥底辟构造与天然气水合物成藏关系密切,泥底辟既能为水合物提供充分的气源物质,同时又能促使地层温度场改变进而影响水合物成藏稳定性。南海北部神狐海域SH5站位虽然BSR明显,但钻探证实不存在天然气水合物。该钻位温度剖面异常高,温度场上移,同时在其下伏地层中发现泥底辟构造和裂隙通道。根据上述事实并结合泥底辟发育各个阶段中的特点,认为泥底辟构造对天然气水合物成藏具有控制作用。泥底辟发育早期和中期阶段,低热导率和低热量有机气体有利于天然气水合物生成;而在晚期阶段,高热量液体上侵稳定带底界,导致水合物分解迁移。SH5站位很可能由于受到处于晚期阶段的泥底辟上侵而未能获取天然气水合物。