应用改进的Biot-Gassmann模型估算天然气水合物的饱和度

针对南海神狐海区含天然气水合物的高孔隙度、以粉砂质黏土为主的未固结的深水沉积地层,采用Lee提出的改进的Biot-Gassmann(BGTL)模型,利用纵波速度数据估算了A井天然气水合物的饱和度。BGTL模型假设非固结沉积地层的横波速度与纵波速度比与地层骨架的横波速度与纵波速度比与地层孔隙度有关。模型中参数的选择与天然气水合物在沉积物中的赋存方式、沉积物的矿物组成、地层压差、孔隙度及微观孔隙结构等参数密切相关。A井中天然气水合物在沉积物中赋存模式接近于颗粒骨架支撑模式。根据岩心分析资料将A井的矿物骨架简化为黏土矿物、碳酸盐、陆源碎屑3类,根据各矿物组分的理论弹性参数和体积百分比可以计算得到地层骨架的弹性模量和密度。应用BGTL理论估算得到的A井天然气水合物主要赋存于海底以下195～220mbsf井段,饱和度多数为20%～40%,最大饱和度为47%左右,与实测结果吻合。     

南海陆坡天然气水合物饱和度估计

基于双相介质理论和热弹性理论,建立了沉积层纵波速度与天然气水合物饱和度、弹性性质及地层孔隙度之间的关系。通过对比饱和水的理论P波速度与实际P波速度,可以得到天然气水合物饱和度。根据ODP184航次的电阻率、声波速度、密度等测井资料以及地质资料,初步推断南海陆坡存在天然气水合物。根据声波测井的纵波速度估算出南海1146和1148井天然气水合物饱和度分别为孔隙空间的25％～30％和10％～20％,1148井个别沉积层天然气水合物饱和度可达40％～50％。沉积层的纵波速度与饱和水速度差值越大,天然气水合物饱和度越高。     

地震属性参数在识别天然气水合物和游离气分布模式中的应用

为了准确估算沉积层天然气水合物和游离气饱和度,必须确定沉积层水合物和游离气的分布模式。基于Biot三相介质波传播理论,研究了水合物和游离气呈不同沉积类型时,沉积层的泊松比、纵波速度、横波速度和反射振幅随饱和度的变化。结果表明,综合分析含水合物和游离气沉积层的泊松比、纵波速度和AVA特征,可以识别天然气水合物和游离气在沉积地层中的分布模式。与不含水合物沉积层相比,BSR上纵波和横波速度比较高,而泊松比略微偏低且出现PP-波反射系数的AVO负异常表明沉积层含有水合物。BSR下纵波速度和泊松比都比较低表明沉积层游离气呈均匀分布;纵波速度低而泊松比不太低表明沉积层游离气呈块状分布。     

印度克里希纳-戈达瓦里盆地天然气水合物饱和度特征

印度国家天然气水合物计划(NGHP01)于2016年实施第1次钻探,证实了天然气水合物在印度大陆边缘的广泛分布。选择位于克里希纳-戈达瓦里盆地(KG盆地)的NGHP01-07D和NGHP01-15A钻孔,基于测井数据和岩心样品估算天然气水合物饱和度,分析天然气水合物赋存状态并探讨其形成机制。基于各向同性介质模型利用电阻率和声波测井计算NGHP01-15A钻孔的天然气水合物饱和度为0. 2%～33. 0%,平均值为9. 6%,在NGHP01-07D钻孔利用电阻率计算获得的天然气水合物饱和度高于岩心氯离子异常和气体释放获得的结果,但是基于各向同性岩石物理模型利用声波测井计算的天然气水合物饱和度与岩心结果一致,平均值为5. 0%。前人研究认为NGHP01-10D钻孔中天然气水合物以相对较高饱和度富集在高角度裂隙中。结合前人研究结果推断在克里希纳-戈达瓦里盆地存在3种不同的天然气水合物储层,即泥岩中砂质夹层各向同性储层、泥质/粉砂质高角度低连通性的低饱和度裂隙储层和泥岩中高角度高连通性的高饱和度裂隙储层,并提出对应的3种天然气水合物储层模型。     

从海洋地震数据估算天然气水合物及游离气的含量

南卡罗莱纳布莱克海台的海洋地震数据和测井表明明显的似每底反射（BSR）是由含天然气水合物的沉积层覆盖在含游离气的沉积上所形成。我们将一个理论的岩石物理模型应用到二维的布莱克海台海洋地震数据上以确定天然气水合物及游离气的饱和状态。高孔隙度海洋沉积作为一个粒状的系统建立模型，在这样的系统中弹性波速度与孔隙度、有效压力、矿物、孔隙充填物的弹性性质地、水、以及孔隙中天然气水合物的饱和度联系在一起。为了将这种模型应用到地震数据上，首先我们使用迭加速度分析得到层，然后通过地质信息估算出孔隙度和饱和度，我们首先假设沉积物中没含天然气水合物或游离气，然后使用岩石物理模型直接从层速度计算孔隙度。这种孔隙度剖面在有天然气水合物及游离气的地方表现出异常（与所期望的典型剖面以及在无天然气水合物或游离气存在的沉积中得出的剖面相比较）。在含天然气水合物的地方孔隙度估算不足而在含游离气存在的沉积度估算过高。从这些异常剖面中，通过与典型孔隙度剖面（不含天然气水合物及游离气）相减计算出孔隙度的剩余值。然后，通过引入天然气水合物或游离气的饱和度，应用岩石物理模型消去这些异常。这样一来就得出了所期望的二维饱和度分布图。我们得出最大的天然气水合饱和度介于孔隙空间的13%到18%（取决于所用模型版本的不同而有所变化）。这些饱和度数值与布莱克海台的测井结果（在地震测线边上）相吻合，测井的结果为12%。游离气的饱和度在1%和2%之间。饱和度的估算对输入的速度值极为敏感，因此精确的速度确定对储量的改正十分关键。     

基于声波速度分析神狐海域水合物垂向分布特征

在分析了等效介质理论提出的2种模式的异同点后,结合神狐海域水合物钻井的测井数据与沉积物样品分析数据,基于物理模型的等效介质理论,计算了在不同水合物饱和度条件下的纵波速度,并估算了神狐海域某钻井沉积物孔隙空间中水合物的饱和度,进而分析水合物在沉积物层中的垂向分布特征.研究表明,神狐海域水合物主要分布在190～220 m之...     

采用孔隙水的氧同位数分馏和δ^18O异常估算天然气水合物含量

大西洋西部布莱克海岭ODP164航次994，997钻孔沉积物孔隙水δ^18O值在上部200mbsf为0.3--0.5‰（SMOW），随深度增加而出现下降趋势；然后在含水合物带（200-450mbsf)出现明显的正异常波动，△=0.2-0.5‰，最后随深度从-0.4‰增加到700mbsf时的-0.2‰。含流水作业事物带δ^18OIW的正偏移可能是沉积物岩心中水合物分解造成的，天然气水合物样品富δ^18O,δ^18O值为2.7-3.5‰，水合物和其周围孔隙水的δ^18O值算得，在12-16℃，31MPa(海平面下3km)条件下的其分馏系数为1.0034-1.0040。根据该分馏系数和布莱克海岭水合物带同位数异常推算，该沉积物孔隙中水合物的饱和度为6-12%。     

南海北部荔湾3区块天然气水合物分布特征及目标识别

针对天然气水合物钻探与取样难以解决的水合物矿体空间展布等问题,利用白云-荔湾凹陷高密度分析重新处理的三维地震资料,首先基于模糊数学的多属性融合技术对水合物分布进行刻画;再通过高分辨率速度场对浅层开展高分辨率宽频无井反演技术,提高了水合物层分辨率;最后,利用岩石物理方法及多种模型对水合物饱和度进行定量预测,实现了对5～6m厚水合物层的有效辨别,进而形成了一套适合于孔隙充填型的水合物矿藏目标识别评方法。结果表明:应用该技术可有效对荔湾3水合物富集区第四条带水合物空间刻画,揭示出该区水合物饱和度最高可超40%,同时薄层与厚层水合物具有明显互层分布特征,在水合物矿体刻画及饱和度预测基础上,进一步对该区实施了井位优选,该方法预测的水合物层与实际钻探H1和H2站位吻合较好。这些结果说明常规三维油气地震数据在经过宽频处理后可应用于高分辨率水合物勘探,节约经济成本,同时提高了常规地震在水合物勘探中精度与实用性。     

天然气水合物的测井解析

1　甲烷水合物的物性及测井响应1 .1　天然气水合物的物理性质为了评价含天然气水合物岩石的孔隙度和饱和度 ,首先应了解天然气水合物的物理性质。(1 )密度0 91 g/cm3的密度值是由Daviason(1 973 )计算得出的Ⅰ型天然气水合物的理论值。深海钻探计划在危地马拉海域中美海沟的 570钻孔发现了 1 0 0 %的块状天然气水合物带 ,通过钻孔取心和测井 ,获得 1 0 4～ 1 0 69/cm3的视密度值 ,经过氢修正的真密度值为 0 92～0 93 g/cm3,与理论值一致。(2 )弹性波速度关于天然气水合物的弹性波速度 ,近年来多采用与Pandit和King(1 982 )的实验结…     

时间域可控源电磁法探测海底天然气水合物可行性分析北大核心CSCD

海底天然气水合物储层和低阻沉积围岩之间存在明显的电阻率差异,观测这种电阻率差异所产生的电磁异常,有可能确定天然气水合物的分布范围和饱和度。通过建立不同孔隙度和天然气水合物饱和度的一维地电模型,分析时间域海洋可控源电磁(CSEM)响应和有效异常的特征,探讨时间域海洋CSEM法探测海底天然气水合物的可行性。     

南海北部神狐海域水合物赋存层位古环境和古生产率

天然气水合物作为一种新型的清洁能源,其形成需要稳定的有机质供应。南海北部神狐海域为天然气水合物成藏的有利区域,2017年中国地质调查局在神狐海域水合物试采获得突破性成功。为了进一步了解古环境和古生产率对形成水合物有机质供应的影响,对南海北部神狐海域水合物钻探区SH3站位180～215mbsf(meters below the sea floor)层位,尤其是水合物主要赋存层位190～200mbsf的古环境、古生产率以及陆源碎屑物质的地球化学指标进行分析研究。研究表明水合物主要赋存层位陆源碎屑物质(TDM)输入增加,较高的陆源碎屑物质输入和次氧化的沉积环境共同造就了比较好的有机质的外部保存条件;同时较强的水动力条件,有利于藻类生物的繁殖,因此,生物成因有机质比较丰富,再加上神狐海域有比较良好的热解气的形成条件,这3个层面共同保证了神狐海域具有比较充足的有机质供应。     

天然气水合物饱和度的预测方法

天然气水合物饱和度预测是天然气水合物资源评价的基础,饱和度预测研究有利于了解天然气水合物作为地质灾害和引发全球气候变化所起的作用,同时对了解天然气水合物的成藏规律和指导天然气水合物的勘探开发具有重要的指导意义,因此,准确预测天然气水合物饱和度非常重要。目前电阻率和氯离子浓度异常、氯离子剖面以及声阻抗测井数据均可预测水合物饱和度。     

多孔介质中不同饱和度天然气水合物的分解特性研究

开采天然气水合物对缓解世界能源危机、解决中国天然气资源短缺问题具有重要现实意义.降压法是开采天然气水合物一种较为简单、安全、有效的方法,但是目前对水合物饱和度较高条件下的降压分解特性缺乏深入认识.在多孔介质(石英砂)体系开展了天然气水合物的生成与分解实验,研究了 3种不同水合物饱和度(38.1％、42.1％、46.4％...     

永久冻土区天然气水合物饱和度评价技术

在评价永久冻土区天然气水合物资源量时,沉积层孔隙中水合物饱和度的确定至关重要.总结了冻土区水合物饱和度评价方法,主要介绍了直接测试估算法、孔隙水地球化学估算法和地球物理测并估算法.在水合物饱和度估算过程中,每种方法都存在缺陷.因此,在对复杂的冻土沉积体系中水合物饱和度进行估算时,应根据实际情况选用一种以上的方法相互验证...     

天然气水合物和游离气饱和度评价方法及其在南海北部的应用

饱和度是评价天然气水合物资源量的重要参数之一,不同海域由于水合物微观赋存状态差异,评价方法不同。大量水合物钻探取心显示在珠江口盆地不同海域发现了不同类型的水合物,在东部海域发现了呈脉状、块状、结核状等裂隙内形成肉眼可视的水合物,而神狐海域发现了呈分散状充填在孔隙空间不同饱和度的水合物,两种不同类型水合物层的测井异常响应特征不同,评价饱和度方法不同。研究表明东部海域基于各向异性电阻率模型估算的水合物饱和度与压力取心吻合,近海底发育的水合物层饱和度相对较低,约为10%,而基于各向同性模型估算水合物饱和度高达60%,远大于压力取心饱和度。在碳酸盐岩层,基于未固结地层各向同性与各向异性估算水合物饱和度大于氯离子异常估算水合物饱和度,而利用胶结模式估算水合物饱和度与氯离子吻合。利用地震资料,以测井为约束利用稀疏脉冲反演地层的速度或波阻抗,结合不同岩石物理模型分析,再通过线性拟合或循环迭代方法可以估算水合物饱和度体,研究水合物的空间分布。通过沿稳定带底界提取水合物饱和度属性,发现神狐海域水合物呈不均匀分布,在局部峡谷脊部呈条带状特征。     

世界热点地区高饱和度天然气水合物有利沉积储集条件

天然气水合物是全球未来能源的接替资源，高饱和度(S_h>50%)水合物储层是未来面向工业化开采的首要选择。截止到目前，高饱和度天然气水合物有利沉积相带与储层条件之间的关系仍缺乏系统研究。根据公开发表的文献资料，系统总结了墨西哥湾、日本南海海槽、韩国郁陵盆地、印度Krishna-Godavari盆地以及南海神狐海域等全球5个天然气水合物热点钻探区64口井取芯及井-震联合资料，对含水合物储层岩性、沉积环境、水合物饱和度等参数进行的详细总结分析表明：在必要的温压环境和气源条件下，深海平原区块体搬运沉积和浊流等高沉积速率的深水砂质沉积物赋存孔隙型水合物，水合物可分布在砂岩、极细砂岩、粉砂岩、粉砂质黏土和泥等粒级沉积物中，但高饱和度水合物主要赋存于粉砂-细砂岩中，储层孔隙度与饱和度具有一定的正相关性。中国南海神狐海域发现含有孔虫黏土质粉砂或粉砂质黏土这种特殊的细粒沉积物，其水合物饱和度可达到中高水平(20%～76%)。上述研究成果及认识奠定了下一步寻找优质天然气水合物储层的地质基础，也可为高饱和度水合物商业化勘探开发提供理论依据。     

南海北部神狐海域沉积物中烃类气体的地球化学特征

烃类气体是形成天然气水合物的物质基础,浅表层沉积物顶空气中烃类气体的异常特征可用来探测深部是否存在天然气水合物藏.对南海北部神狐海域浅表层沉积物以及钻探采获的含或不含天然气水合物的沉积物的顶空气样品中烃类气体组分和同位素组成进行了测试分析,结果表明:291个1 mbsf(bsf,below sea floor)沉积物顶...     

海域天然气水合物的岩石物性研究

海域天然气水合物的岩石物性分析研究是水合物地震识别研究的基础和主要组成部分。分别采用弹性模量模型和修改的威利方程对水舍物沉积层和下伏含游离气层的岩石物性关系进行了讨论,重点研究了沉积层孔隙度、天然气水合物饱和度、含游离气层饱和度与纵、横波速度、泊淞比的关系。研究的结果表明,水合物沉积层的纵、横波速度和泊凇比随水合物饱和度的增加而增加,密度随饱和度的增加而降低。     

径向基函数神经网络在计算天然气水合物饱和度中的应用研究

天然气水合物饱和度的计算通常采用阿尔奇公式、双水模型、Wood 方程等方法,这些方法均基于孔隙度的求取,并需要配合岩心分析来获得公式中的有关参数,存在误差传递导致结果不正确的问题.由于天然气水合物是以固态形式赋存于地层当中,因此研究适用于含天然气水合物储层的评价模型也是解决准确评价天然气水合物储层需考虑的因素.针对沿用油气测井评价方法计算天然气水合物的孔隙度和饱和度中存在的问题,采用径向基函数作为人工神经网络,计算了我国首次采获水合物样品的神狐海域某井天然气水合物的饱和度,以其中一口井的分析数据为样本训练并建立径向基函数神经网络,有效地求出了另一口井的天然气水合物饱和度,其结果与现场孔隙水分析的饱和度基本吻合.避开了天然气水合物饱和度的模型建立及参数求取难题.     

神狐海域天然气水合物层分解井中电学监测效果模拟与分析

为实现天然气水合物开采过程中水合物层分解状态实时监测,基于静电场理论和监测井布设特点设计了一套电极阵列式井中电学监系统。以南海神狐海域天然气水合物远景开采区为研究区,总结归纳水合物开采过程储层分解和电阻率变化特点,构建不同开采阶段储层地质及电阻率模型,模拟利用设计系统对水合物层进行探测,正演计算得到不同装置形式探测电阻率剖面图像,随后对图像进行对比分析,界定该系统对水合物层分解状态的探测能力。研究结果表明,利用偶极装置探测的电阻率和相对电阻率剖面可准确确定不同饱和度水合物层界面位置,水合物分解区范围,分解区边界定位误差可小于0.5m。井中阵列式电学监测系统能够有效进行水合物层分解状态监测,具有良好的应用前景。