深水浅地层高分辨率多道地震探测系统研究

目前我国深海地震勘探主要使用气枪震源激发和单道地震拖缆接收,浅部地层分辨率较低,且无法进行速度分析、覆盖叠加等精细处理。为了解决此问题,提出了深水浅地层高分辨率多道地震探测技术,研究适用于深水的大能量等离子体震源和96道光纤水听器地震拖缆等设备。系统部分联调和测试表明,该技术所研发系统设备地层分辨率可达1.2 m,且具有应用水深范围广、使用方便等特点,可以满足大洋矿产资源调查、远海海洋环境调查的需求。     

海洋天然气水合物三维地震与海底地震勘探中的震源技术研究

三维地震与海底地震勘探技术愈来愈广泛应用于海洋天然气水合物调查中.为了获取高品质的纵波、转换横波等地震信息,揭示天然气水合物地层的速度结构异常,地震震源是决定调查成功与否的关键技术之一.本文对激发频宽、输出、气泡效应等震源特性及组合技术进行了综合研究,设计了一种新型的GI枪点震源系统,并于2006-2009年期间在南海北部某海域进行一系列试验.试验效果的综合对比表明:震源优化技术的应用明显提高了地震纵波的地层穿透深度,并改善了海底地震仪(OBS)纵波及转换横波的接收效果.     

近海底高分辨率地震探测系统设计与实现

受大深度水体的影响,传统的海面拖曳式多道地震技术在进行深水地层探测时,目标地层深度处的菲涅耳半径非常大,水平分辨率低,难以满足海域天然气水合物高精度探测需求。针对海面拖曳式地震探测技术存在的上述问题,设计了一套可以在2000 m水深近海底作业的地震探测系统。应用耐压透声发射阵技术,克服了20 MPa外压环境和瞬时内压冲击对等离子体震源子波幅频特性的不利影响,研制的深拖等离子体震源的声源级达到214 dB,主频低于1000 Hz;水下控制中心采用集成SoC片上系统设计,可以对震源进行定距激发控制,进行近海底多道地震数据的连续采集。系统在2019年深海试验拖曳最大深度达2025 m,测试剖面数据显示最大地层穿透深度达380 m,纵向分辨率<2 m,横向分辨率<10 m,为深水海域沉积地层的深拖高分辨率地震探测提供了技术支撑。     

海洋天然气水合物分解过程中其上部地层稳定性分析

在有覆盖层的海洋天然气水合物开采过程中,由于水合物分解引起上部地层应力重新分布可能导致上部地层蠕变、坍塌、滑坡、套管变形及井口安全等事故.以海洋天然气水合物沉积层具有覆盖地层为例,利用静力学理论建立了采用控压法开采海洋天然气水合物时上部地层物性参数、井筒压力及天然气水合物分解后地层剩余支撑力之间的力学稳定性模型.从理论上讲:当K＞1时,上部地层稳定;当K＜1时,上部地层失稳.该力学模型可对海洋天然气水合物开采井设计及安全开采具有一定的借鉴意义.     

南海北部揭阳凹陷天然气水合物的地震异常特征分析

大量研究表明南海北部珠江口盆地是天然气水合物发育区,但是该盆地东部揭阳凹陷水合物研究较少。本文利用揭阳凹陷新采集三维地震资料,对该三维地震资料进行成像道集优化和叠前时间偏移处理,得到针对水合物的新处理地震数据体,并通过高精度网格层析反演得到层速度数据体。利用该数据开展叠后约束稀疏脉冲反演,获得含天然气水合物地层波阻抗异常,综合分析反演与地震属性识别水合物。从新处理地震资料看,该区域似海底反射(bottom simulation reflection,BSR)反射呈连续、不连续与地层斜交等特征,BSR发育在一个继承性小型水道上,且下部断裂和气烟囱发育。通过分析BSR特征及BSR上下地层的速度、波阻抗、振幅、频率、相干等属性异常,结合水合物成藏条件,发现了南海北部新的天然气水合物有利富集区,为该区域水合物勘探提供基础。     

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.     

参量阵浅地层剖面的处理方法及在识别浅层天然气水合物中的应用

近年来，参量阵浅地层剖面以其简便的野外采集方式、高分辨率的浅部地层成像能力，迅速发展为海底浅层天然气水合物探测的有效方法。为了更好地获取东海浅层天然气水合物赋存区的地质信息，针对参量阵浅地层剖面数据开展了精细化处理。首先将异常振幅压制和空间振幅均衡等方法有机结合，解决了数据中的各种噪音和能量不均衡等问题，然后利用Hilbert变换提高地层分辨率，最后利用信号增强技术进一步提高同相轴连续性，获得了波组特征更清晰的地震剖面。处理后的参量阵浅地层剖面具有信噪比较高、连续性好、地层结构清晰等特点，可以更好地揭示空白带、气烟囱、亮点和火焰状异常等地震反射特征，为识别浅层天然气水合物赋存区地质信息奠定基础。对精细处理后的数据进一步开展曲率属性、瞬时振幅属性、相干属性等地震属性分析，结果显示，与浅层天然气水合物渗漏相关的声学异常能够被清晰地识别出来。此项研究一方面验证了参量阵浅地层剖面数据处理方法的可行性，另一方面也探索了属性分析技术在海底浅层天然气水合物识别方面的应用。     

天然气水合物储层反演及饱和度预测

沉积物含天然气水合物后通常会引起速度的增加,与周围地层形成较大的波阻抗差异,利用地震波阻抗反演技术可识别出这种差异,从而预测天然气水合物的分布。测井资料具有较高的纵向分辨率,而地震资料横向分辨率较高,通过井震联合反演可获得天然气水合物准确的空间展布形态。利用井震联合反演技术对南海北部神狐海域天然气水合物储层进行了精细刻画,研究表明,该矿区天然气水合物储层表现为高波阻抗特征,其值域范围为3 450～4 500m/s·g/cm3,同时根据有效介质模型建立了岩石物理量版,预测了天然气水合物储层的孔隙度和饱和度数据,预测结果与测井解释结果吻合度较高,为天然气水合物的资源评价提供了比较准确的物性数据。     

地震属性在海洋天然气水合物识别中的应用

海洋拖缆主动源多道地震技术是应用于海洋天然气水合物资源调查的主要技术方法。不同于常规油气藏勘探,海底天然气水合物成藏机制复杂多样,海底似反射(Bottom Simulating Reflector,BSR)特征与水合物赋存并非完全对应。为提高海洋天然气水合物矿体识别的可靠性,地震属性技术在水合物资源调查中发挥着越来越重要的作用。本文对我国南海北部海域天然气水合物调查中的关键属性进行了对比、分析及筛选试验研究。试验针对海洋高分辨多道三维地震数据,采用三维地震层速度控制综合处理技术完成了BSR区域的成像,提取了与BSR相关的多种地震属性,并对BSR地震属性体的内部特性进行了分析,实现了BSR特征水合物矿体的识别,并提取了BSR上方和下部结合层带的地震属性。研究结果表明,在水合物赋存地层极其复杂的条件下,地震属性分析技术在海洋复杂浅地层水合物识别方面具有可行性和技术优势。     

南海东沙海域天然气水合物与地质构造的关系

构造作用和构造过程是控制天然气水合物发育和赋存的重要地质因素之一。陆坡区复杂的构造运动能够形成良好的气体运移通道以及欠压实、高孔隙的水合物储集空间。东沙群岛邻近海域具有水深变化大、沉积厚度大、沉积速率高和有机质丰富等天然气水合物有利赋存条件,最新的研究已经在该海域发现了天然气水合物赋存的地球物理证据BSR,针对东沙群岛海域广泛发育的断裂、底辟、海底滑坡等构造,开展了其与天然气水合物成藏的关系研究,可以进一步深入了解天然气水合物在东沙群岛不同地质构造中的分布特征与演化,为该区天然气远景评估提供参考。     

天然气水合物系统的环境效应

环境效应是天然气水合物科学体系中重要一环,同时,有关该领域的调查研究也是人类安全、环保、经济、科学地利用水合物资源的可靠保证。海底天然气水合物所孕育的独特的生态系统、与之关联的重大地学、环境问题以及资源的勘探开发均是充满魅力而又富有挑战的科学新领域。梳理了当前全球范围内有关水合物环境效应的大部分研究工作,综述了与天然气水合物环境有关的生物效应、化学效应和物理效应的研究现状及内容,着重强调了与该领域相关的基础问题和焦点问题,展望了该领域未来发展的趋势,希望藉此为我国的水合物环境效应调查与评价工作向纵深推进提供参考依据,并能引起广大研究者的兴趣与重视。     

东海天然气水合物的赋存条件与资源潜力

总结分析了地质大调查、国家天然气水合物专项有关我国东海天然气水合物形成条件、成矿地质背景及天然气水合物地震反射和资源潜力分布等的特征,指出我国天然气水合物资源潜力巨大,当前主要任务是在合适的海域获得天然气水合物实物样品,并确定我国海域天然气水合物聚集地。     

南海北部陆坡东沙海域海底丘状体气体与水合物分布

海底丘状体在天然气水合物发育区是一种常见的微地貌,对丘状体的研究有助于理解海底流体渗漏模式以及水合物的赋存规律。本文研究南海北部陆坡东沙海域天然气水合物发育区海底丘状体的特征及其与水合物的关系。研究所用的数据包括准三维多道地震数据、多波束数据以及浅地层剖面数据。在多波束海底地形图上,丘状体表现为局部的正地形,直径大约为300 m,高出周围海底约50 m。浅地层剖面上存在明显的声空白以及同相轴下拉现象,指示了海底丘状体气体的分布以及流体运移的路径。丘状体周围明显的BSR表明局部区域可能发育有水合物,水合物钻探结果也证实了这一推测。三维多道地震剖面上,丘状体正下方存在空白反射区域,这与泥火山的地震反射特征类似。但空白反射区域内存在强振幅能量,而且丘状体正下方存在连续的反射层,这表明该丘状体并非泥火山成因。综合钻探结果以及三维地震成像结果,认为水合物形成过程引起的沉积物膨胀以及海底碳酸盐岩的沉淀是形成该丘状体的主要原因。     

AVO反演在琼东南海域天然气水合物识别中的应用

为了更好地研究天然气水合物展布形态和赋存情况,利用AVO反演技术对琼东南海域天然气水合物进行了识别。首先通过对不同地层模型下天然气水合物和游离气的AVO属性特征进行了正演模拟分析,获得了天然气水合物AVO属性的响应特征。研究表明,天然气水合物饱和度不同时,其BSR处AVO属性特征也不同。当天然气水合物饱和度较高时,BSR处的AVO属性特征为:截距为负值,梯度为正值,截距×梯度为负值,流体因子为负值;当饱和度较低时,受游离气的影响,其BSR的AVO属性特征为:截距为负值,梯度为负值,截距×梯度为正值,流体因子为负值且幅值较大。鉴此,根据正演分析结果,重点对琼东南海域地震资料进行了天然气水合物AVO属性异常分析,判识确定该区具有高饱和度水合物的AVO属性特征,其天然气水合物勘探潜力大。     

南海北部陆坡神狐海域浅地层与单道地震剖面联合解释——水合物区沉积地层特征

本文通过南海北部陆坡神狐海域浅地层、单道地震剖面联合解释,发现了一系列与天然气水合物密切相关的海底异常地貌、地层结构.在精细浅地层剖面上发现了陆坡丘状体、浅部断层以及由连续强反射层、声空白补丁、局部增强反射和声空白带构成的海底浅部含气带.浅部含气带位于海底之下34-82m,通过其空间分布位置判断,认为气体来源于深部天然气水合物的分解.在单道地震剖面上识别出麻坑、气体渗漏柱、褶皱、模拟海底反射(BSR,bottom simulating reflector)等结构.BSR位于我国首次钻取的天然气水合物样品深度之下,判断其为该区水合物稳定带底界.依据ODP1148站深海钻井的地层厚度、沉积速率、测年等资料进行地层划分,识别出渐新世、中新世等地层界面,初步建立了神狐海域水合物区沉积地层年代标尺.地层年代划分结果表明BSR、褶皱、首次钻取的水合物样品位于晚中新世至上新世地层内,以上地层成为南海北部神狐海域天然气水合物勘探重点目标层位.     

全球天然气水合物勘查试采研究现状及发展趋势

天然气水合物是一种规模巨大且高效的新型清洁能源,其资源量是全球石油天然气和煤炭等化石能源资源量总和的2倍。日益增长的能源需求和对气候的重大影响,使人们对天然气水合物巨大资源潜力的兴趣倍增,因此,天然气水合物亦被科学家称为"未来全球能源发展的战略制高点"。近10多年来,美国、加拿大、日本、中国等均先后开展了陆地和海洋天然气水合物勘查与试采实验,印度和韩国亦准备近期开展海洋天然气水合物试采。总之,全球天然气水合物勘查试采的高潮正在蓬勃掀起。笔者分析阐述了世界天然气水合物研究的4个发展阶段,剖析了全球天然气水合物资源分布及主要国家天然气水合物资源潜力,并在此基础上,重点分析阐明了国内外天然气水合物勘查试采进展以及未来发展趋势,以期对我国天然气水合物勘查试采与研究工作有所裨益。     

南海北部天然气水合物研究进展

天然气水合物是一种新型的储量巨大的绿色能源,是目前世界各国研究界的研究热点之一。我国以及美国、日本、印度、韩国等国家都采集到了天然气水合物的实物样品。虽然我国对天然气水合物的研究起步较晚,但近年来的研究已经取得了飞速的进步,而且也于2007年5月在南海北部陆坡的神狐海域成功采集到天然气水合物的实物样品,这是在南海海域首次获取天然气水合物实物样品,证实了南海北部蕴藏着丰富的天然气水合物资源,标志着我国天然气水合物调查研究水平又上了一个新的台阶。目前,南海北部陆坡已经作为我国天然气水合物未来开发的战略选区之一。在总结我国天然气水合物以往十几年研究工作的基础上,综述了我国天然气水合物近年来在南海北部的地质、地球物理、地球化学3个方面的研究进展,提出了未来天然气水合物勘探和研究的方向和建议。     

“海马”号ROV在天然气水合物勘查中的应用

天然气水合物作为未来的战略性新型能源矿产,在我国南海成功实现了试开采,对推动新的清洁能源生产具有重要而深远的影响。文中介绍了由我国自主研制的首套大深度作业型ROV系统("海马"号)的组成和结构特点,详细阐述了充分利用"海马"号ROV的灵活、全面、立体的作业性能,有针对性的配置了三视角高清摄像、机械手专用工具、海水温度、甲烷含量测量、声呐、定位信标等设备工具,进行了搜索、详查、观测、触探、取样、实验等水合物勘查作业,发现了海底"冷泉"活动以及与天然气水合物赋存相关的微地貌特征等,"海马"号的应用极大地推进了我国天然气水合物的研究和开发进展,未来将在天然气水合物勘查和科学研究中发挥重要作用。     

海洋天然气水合物钻探取心工艺

在收集整理国际大洋钻探相关资料的基础上,对海洋天然气水合物钻探取心进行了总结,包括钻探船、取心设备和取心作业.并结合我国海域的天然气水合物赋存特征,对未来我国海洋天然气水合物取心提出了初步建议.     

全球主要国家天然气水合物研究进展

天然气水合物是一种高效清洁的新能源,分布广、规模大,势必成为未来的主流能源。在当前能源紧缺和环境问题日益突出的影响下,世界各国都对潜力巨大的天然气水合物产生了浓厚兴趣。文章对全球主要国家的天然气水合物研究进展进行阐述,并提出：对我国天然气水合物重点目标区加大研究力度;加大海域和陆域天然气水合物的资源调查力度,寻找更多可供试采的水合物矿区;与国际接轨,加强国际合作;考虑经济问题,以期实现低成本、高效率的开发模式;把环境安全放在突出位置,尽可能避免水合物开采带来的环境及地质灾害问题等建议。以期能为未来我国天然气水合物的勘查试采工作提供有益帮助。