利用地震反射法评价海底天然气水合物资源

海底天然气水合物是２１世纪的重要新能源,本文介绍了利用地震反射法来识别海底天然气水合物的存在和分布特征,并春资源量进行评价的方法。根据地震剖面上的拟海底反射层（ＢＳＲ）识别水合物的存在,并结合地震弹必参数和利用沉积物的孔隙率等等征,来评估海底天然气水合物的资源前景。     

波弗特海大陆边缘之下与气体水合物相关的BSR地震研究

位于阿拉斯加北部波弗特海上陆坡海底之下300－700m处有一强的似海底反射层（BSR），与上覆的气体水合物和下覆的天然气及孔隙水之间的相界面对应。世界各地BSRs具有类似的成因，这里通常解释为含本水合物碎屑沉积物之底界，下覆沉积物内可能有或没有游离气。令人惊奇的是，对这些强反向起因知之甚少。在这篇论文里，通过对合成的BSR振幅和波形（随震源－检波器偏移距变化）与穿越波弗特海发育较好的BSR多道地震反射资料比较，分析产生BSRs的物性差异。为了区分BSR之下是否有游离气，需要补充近垂直入射资料和叠前偏移资料。对振幅随偏移距变化（AVO）的分析暗示出：BSR的产生主要是由于BSR之下碎屑沉积物内存在游离气。据垂直入射合成地震记录，估计游离气带厚度薄于11－16m。若气体浓度深度而减少，则游离气带厚度可能大于16m。据AVO模拟，初估BSR之上沉积物内气体水合物饱和度不足孔隙体积的10％。     

冲绳海槽天然气水合物稳定带特征和资源量评价

根据冲绳海槽多道地震资料的处理解释,在16条地震剖面上发现了水合物拟海底反射层BSR,经过AVO、波形反演等特殊的处理技术,首次直接利用BSR圈定了冲绳海槽天然气水合物具体分布范围,直接利用数据得出了天然气水合物稳定带厚度在冲绳海槽的分布趋势,认为海槽南部最厚,中部次之,北部最薄,并通过计算得出了冲绳海槽水合物稳定带的厚度和水合物资源量,对今后海槽水合物勘查和资源量评价具有一定的指导意义。     

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。     

天然气水合物BSR的识别与地震勘探频率

地震勘探是调查天然气水合物广泛使用而有效的方法,而BSR是水合物赋存的主要标志.通过对实际调查资料的分析对比,结合国外的调查研究成果,探讨了地震勘探频率在BSR识别中的影响和作用,提出了在我国海洋天然气水合物的地震调查中有利于BSR识别的合适的频率范围.     

海洋甲烷水合物BSR的地震研究

根据多道地震反射资料分析，温哥华岛近海的北喀斯喀特俯冲带边缘有一清楚的BSR区。海底以下300m处的反射层代表笼形物或甲烷水合物层的底界。1300m水深和3600m长的地震检波器组合允许BSR振幅随炮检距变化，并进行高分辨速度分析和垂直入射资料模拟，所有三种类型分析结果能够较好地解释海底以下大约300m处BSR之上10－30m厚的高速层，并有一明显的底界和过渡顶界。在这层内，大约1／3的沉积物孔隙空间为冰状水合物充填。地震无法探测BSRs之下的游离气，这些结果对水合物BSR的形成与分布的模拟起到重要的控制作用。     

海底气体水合物BSR的AVO模拟

在世界各地陆架外缘的地震剖面上，出现与海底近似平行的拟海底反射层BSR。BSR与气体水合物稳定域同时发生，并通常用作指示海底天然气水合物。尽管假设BSR标志含气体水合物的沉积物之底界，但位于BSR之下沉积物内低速游离气的产状及重要性仍是长期争论的课题。这篇论文通过对俄勒冈近海和波弗特海面两个地区BSR的反射系数模拟或AVO模拟，调查水合物丰度与BSR伴生的游离气。根据两地的多道地震剖面，地震速度资料和俄勒冈ODP第892站的钻井记录资料模拟，若BSR之上的气体水合物饱和度小于孔隙体积的30％，BSR的AVO研究能确定BSR之下是否存在游离气。根据AVO，能大致估算BSR之上气体水合物饱和度，但仅用地震资料，不能控制BSR之下的游离气饱和度。两个地区的AVO分析暗示出：BSR之下的游离气是导致强振幅BSR的主要原因。对两地区研究，计算BSR之上的水合物浓度不足孔隙体积的10％。     

冲绳海槽天然气水合物稳定带特征及资源量评价

根据冲绳海槽多道地震资料的处理解释,在16条地震剖面上发现了水合物似海底反射层BSR,经过AVO、波形反演等特殊的处理技术,首次直接利用BSR圈定了冲绳海槽天然气水合物的具体分布范围,直接利用数据得出了天然气水合物稳定带厚度在冲绳海槽的分布趋势,认为海槽南部最厚,中部次之,北部最薄,并通过计算得出了冲绳海槽水合物稳定带的厚度和水合物资源量,对今后海槽水合物勘查和资源量评价具有一定的指导意义.     

用于研究东海天然气水合物的地震资料处理方法

通过对东海海域二维地震、单道地震、浅层剖面等资料进行的综合研究表明 :用于研究天然气水合物的地震资料处理应提高速度分析精度和分辨能力 ,进行子波估算 ,压制多次波 ,相对保持振幅 ,DMO,AVO及波阻抗特殊处理等。在地震剖面上天然气水合物主要特征有 :BSR、振幅异常、速度异常、AVO异常等标志特征。据此 ,可对天然气水合物进行识别和预测。东海海域是天然气水合物可能赋存的有利部位 ,其中冲绳海槽是天然气水合物成藏的目标区域。     

Seismic Insights into Bottom Simulating Reflection (BSR) in the Krishna-Godavari Basin,Eastern Margin of India

The multichannel seismic data along one long-offset survey line from Krishna-Godavari (K-G) basin in the eastern margin of India were analyzed to define the seismic character of the gas hydrate/free gas bearing sediments. The discontinuous nature of bottom simulating reflection (BSR) was carefully examined. The presence of active faults and possible upward fluid circulation explain the discontinuous nature and low amplitude of the BSR. The study reveals free gas below gas hydrates, which is also indicated by enhancement of seismic amplitudes with offsets from BSR. These findings were characterized by computing seismic attributes such as the reflection strength and instantaneous frequency along the line. Geothermal gradients were computed for 18°C and 20°C temperature at the depth of BSR to understand the geothermal anomaly that can explain the dispersed nature of BSR. The estimated geothermal gradient shows an increase from 32°C/km in the slope region to 41°C/km in the deeper part, where free gas is present. The ray-based travel time inversion of identifiable reflected phases was also carried out along the line. The result of velocity tomography delineates the high-velocity (1.85–2.0 km/s) gas hydrate bearing sediments and low-velocity (1.45–1.5 km/s) free gas bearing sediments across the BSR.     

Qualitative assessment of gas hydrate and gas concentrations from the AVO characteristics of the BSR in the Ulleung Basin, East Sea (Japan Sea)

The presence of gas hydrate in the Ulleung Basin, East Sea (Japan Sea), inferred by various seismic indicators, including the widespread bottom-simulating reflector (BSR), has been confirmed by coring and drilling. We applied the standard AVO technique to the BSRs in turbidite/hemipelagic sediments crosscutting the dipping beds and those in debris-flow deposits to qualitatively assess the gas hydrate and gas concentrations. These BSRs are not likely to be affected by thin-bed tuning which can significantly alter the AVO response of the BSR. The BSRs crosscutting the dipping beds in turbidite/hemipelagic sediments are of low-seismic amplitude and characterized by a small positive gradient, indicating a decrease in Poisson’s ratio in the gas-hydrate stability zone (GHSZ), which, in turn, suggests the presence of gas hydrate. The BSRs in debris-flow deposits are characterized by a negative gradient, indicating decreased Poisson’s ratio below the GHSZ, which is likely due to a few percent or greater gas saturations. The increase in the steepness of the AVO gradient and the magnitude of the intercept of the BSRs in debris-flow deposits with increasing seismic amplitude of the BSRs is probably due to an increase in gas saturations, as predicted by AVO model studies based on rock physics. The reflection strength of the BSRs in debris-flow deposits, therefore, can be a qualitative measure of gas saturations below the GHSZ.     

Application of AVO attribute inversion technology to gas hydrate identification in the Shenhu Area,South China Sea

AVO (Amplitude Versus Offset) is a seismic exploration technology applied to recognize lithology and detect oil and gas through analyzing the feature of amplitude variation versus offset. Gas hydrate and free gas can cause obvious AVO anomaly. To find geophysical evidence of gas hydrate and free gas in Shenhu Area, South China Sea, AVO attribute inversion method is applied. By using the method, the multiple seismic attribute profiles and AVO intercept versus gradient (I-G) cross plot are obtained. Bottom-simulating reflector (BSR) is observed beneath the seafloor, and the AVO abnormal responses reveal various seismic indicators of gas hydrate and free gas. The final AVO analysis results indicate the existence of gas hydrate and free gas in the upper and lower layers of BSR in the study area.     

天然气水合物研究中的AVA方法分析

运用多相介质弹性模量理论并补充了不同情况下的密度计算公式,选取适当的参数,模拟了含水合物沉积物和含游离气体沉积物的地震波速度和泊松比随孔隙度和饱和度的变化规律,并进行了深入分析。通过与完整公式的对比,对AVA常用的反射系数近似计算式的精度进行了讨论,同时分析了地震波速度、泊松比、密度等参数对于BSR反射系数的不同贡献。     

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.     

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.     

Hydrocarbon test in lower-layer atmosphere to predict deep-sea petroleum or hydrate in the Okinawa Trough: an example

INTRODUCTIONItisaverypossiblenewmethodforustopredictdeep seapetroleumorhydratebymeansoftestinglighthydrocarbonandanalyzingCisotopicoflower layeratmosphericsamplesnearseasurface Thismethodisbasedonthetheoryofoilandgasmicro seepages,whichsuggeststhatsomegasessuchasCH4,CO2 etc .(Cheng ,1 999;Daietal.,1 994 ;Daietal.,1 995;Teder,1 985;Jonesetal.,1 985;Fangetal.,2 0 0 0 ;Guo ,1 995;Gongetal.,2 0 0 2 ;Huangetal.,1 998) ,willcontinuallymigrateupwardsintofracturesandporosityofrocks ,seabedse…