时移地震监测天然气水合物开采可行性分析

时移地震储藏监测是一种提高油气采收率的有效技术,但该技术应用需要满足一定的储藏条件,因此时移地震的可行性研究非常有必要.天然气水合物的开采过程,主要是通过有关措施(加温、降压、注入化学材料等)使沉积物中的固态水合物变成气体开采出来,这将改变水合物储层的物理性质和地震反射特性,原理上为进行时移地震监测提供了条件.本文通过数值模拟分析发现:扩散型水合物藏在开采过程中有明显的地震信号变化,可以用时移地震对这类水合物藏的开采进行监测;渗漏型水合物藏的时移地震监测是否可行与其所含气体含量大小有关,气体含量低的可以用时移地震进行检测,气体含量高的是否能用时移地震进行检测要视具体情况而定.     

国外断层深部钻探进展分析

国际科学钻探计划成立以来,已经在许多国家和领域取得了重要成果.通过回顾深井钻探项目的发展历史,概述近几年对俯冲带内的板块边界断层进行钻探的日本南海海槽孕震带实验、日本海沟快速钻探项目及美国圣安德列斯断层深部长期观测的板块结构、钻井资料分析的成果,并梳理工程地热系统钻井项目及南非矿山活动断裂带钻探项目对诱发地震的相关研究.旨在为断层深部钻探研究提供思路和参考.     

天然气水合物勘探开发新技术进展

天然气水合物是一种非常规能源,因其巨大的资源量成为目前能源研究的热点.水合物的研究目前仍处于初期阶段,人们在水合物勘探、开发模拟方面做了大量尝试,总结了许多有利于水合物勘探和开发的关键技术.本文首先介绍了天然气水合物形成的地质条件和储层特征,然后介绍了针对海底天然气水合物的地震勘探和电磁、地化等非地震勘探最新技术进展,分析了天然气水合物矿藏的测井响应特征,结合岩石物理模型对储层孔隙度、饱和度进行估算用于储量预测.最后,论述了天然气水合物开发过程中的深水区的钻井问题,水合物的开采方式总结以及商业化生产所面临的挑战.     

水平井开采南海神狐海域天然气水合物数值模拟

2007年5月,南海北部神狐海域的实地钻探结果表明该区域海底存在大量天然气水合物,其作为未来我国潜在的可开发能源的调查和资源评价工作正在展开.本文以SH7站位的钻探、测井数据为基础,建立了实际水合物藏分层地质模型,主要包括上盖层、水合物层和下盖层,其中上下盖层均为可渗透的沉积物.本文利用新型的开采井设计方式,进行了单一...     

天然气水合物降压开采数值模拟研究

为揭示天然气水合物降压开采过程中水合物分解规律,建立了柱坐标系下水合物降压开采的物理模型和数学模型,应用有限差分法进行求解,并应用神狐海域试采数据进行了验证,进而分析了降压开采过程中压力、水合物饱和度、渗透率的变化规律以及多种边界条件下分解过渡带的移动规律,研究了不同降压开采参数对水合物分解过程的影响.结果表明：降压开始后,井眼周围迅速形成压降漏斗,随着开采时间的增加,压降漏斗向储层远处扩散;井眼处的水合物最先分解,随着开采时间的推进,水合物饱和度逐渐降低,储层渗透率逐渐增大;水合物饱和度降低的区域沿径向向外扩散,渗透率增大的区域也与之相应;过渡带外沿、内沿移动速度不同步,开采后期移动速度都变慢,分解过渡带宽度随着开采时间逐渐增大,到一定天数后趋于稳定;水合物降压开采的主要控制参数包括开采井压力、水合物初始饱和度、储层绝对渗透率、水合物分解动力学常数等;模拟水合物降压开采时,如果选择封闭型边界且半径较小,则所得出的模拟结果与实际开采情况会有较大的差别,甚至相悖.

     

地球物理技术在降低水合物钻井风险中的应用

在海洋深水钻井工程中,天然气水合物诱发的钻井风险问题正越来越引起重视,而地球物理技术在降低水合物钻井风险过程中发挥着不可替代的作用.本文首先介绍了含水合物地层的岩石物理性质,然后详细阐述了深水钻探过程中钻遇含水合物地层可能引发的各种风险,包括天然气水合物的分解以及在井筒中形成天然气水合物可能诱发的工程事故和技术问题,并对地球物理技术在降低钻井风险过程中的应用进行详细介绍,可以为我国的海洋深水钻井工程提供一定的参考.     

水合物赋存形式对石英砂电性特征影响的数值模拟研究

天然气水合物储层精确评价关系到储层的生产与开发过程.由于储层微观结构具有非均质性, 且水合物合成分解过程中分布形式复杂, 水合物储层物性变化规律尚不明晰, 从而难以对储层水合物饱和度进行准确预测.为明确水合物赋存模式对电性特征的影响规律, 本文基于石英砂样品采用随机模拟的方法实现了颗粒包裹型、孔隙填充型和团簇状分布三类赋存模式的水合物数字岩心构建, 并进一步提取孔径分布分析不同水合物分布模式下的微观结构变化特征, 利用有限元方法对含水合物数字岩心进行电性模拟, 结合阿尔奇公式得到适用于含水合物石英砂介质的经验参数取值, 并采用实验室内水合物合成实验电阻率测量数据与实际储层电阻率测井数据对比验证了阿尔奇经验参数取值的正确性及有效性.结果表明, 随着水合物饱和度逐渐增加, 在相同水合物饱和度下, 颗粒包裹型生长引起的微观结构变化对电传导过程的影响最为显著; 孔隙填充型水合物生长引起的孔隙结构变化对电传导过程影响最小; 不同水合物赋存形式下, 沉积物孔径分布变化规律从微观角度解释了三类分布模式的电性差异.研究结果有助于研究储层内含水合物沉积物合成分解过程中的电性特征演化规律.

     

井下综合观测技术发展现状

21世纪以来,井下观测以日、美等国为首迅速进入“深钻井,多分量,宽频带”的发展时期,我国也紧随其后开始了井下综合观测技术的研究.本文介绍了10年来井下综合观测技术在世界各国大陆、大洋科学钻探工程中的应用,展示了各国井下综合观测技术上的成果,并分析比较了各种技术的特点,最后对深井高温高压环境、多测项集成技术和井下安装检测工艺等关键问题进行了分析和总结.在我国,井下综合观测仍属于技术创新项目,虽然第一批井下综合观测系统已成功研制出来,并在500m以内的钻孔中进行了小规模的实验,但成功经验较少,与技术领先的发达国家相比仍有不小的差距.     

含裂隙储层中的天然气水合物分布:来自地震各向异性测量的启示

不同的天然气水合物分布对储层地震性质的影响存在显著差异,深入认识储层中的水合物分布,对基于地震性质定量评价水合物资源具有重要意义.然而,目前对含裂隙储层中水合物分布的认识仍然严重不足.为此,文章设计并开展了针对性岩石物理实验,测量了含硬币状定向裂隙岩石在水合物生成过程中的各向异性速度,并进一步分析了不同水合物饱和度条件...     

青海木里冻土区水合物稳定带的特征研究——模拟与钻探结果对比

基于青海木里冻土区的气体组成、钻孔泥浆的温度测量数据等对该区水合物稳定带的顶底深度进行了模拟计算,并将计算结果与钻探揭示的水合物产出深度进行了对比. 模拟计算的水合物顶深在148.8~122.7 m间,底深在324.6~354.8 m间,水合物厚度在175.8~232.2 m间,钻探揭示水合物及其异常产出在133~396 m间层段,两者具有可比性,彼此结果基本一致,显示模拟手段可以很好地服务于水合物稳定带顶底深度的预测. 气体组成、冻土深度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等是影响木里冻土区水合物稳定带顶底深度的主要敏感因素.     

青藏高原多年冻土区天然气水合物形成条件模拟研究

基于野外气体地球化学调查研究,以及前人有关冻土表层温度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等的资料,对青藏高原多年冻土区天然气水合物的形成条件开展了模拟研究. 结果显示：研究区冻土条件能够满足天然气水合物形成的基本要求;气体组成、冻土特征（如冻土厚度或冻土表层温度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等）是影响研究区天然气水合物稳定带厚度的最重要因素,其在不同点位上的差异性可能导致天然气水合物分布的不均匀性的主要原因;研究区最可能的天然气水合物为甲烷与重烃（乙烷和丙烷）的混合气体型天然气水合物;在天然气水合物分布的区域,其产出的上临界点深度在几十至一百多米间,下临界点深度在几百至近一千米间,厚度可达到几百米. 与Canadian Mallik三角洲多年冻土区相比,青藏高原多年冻土区除了冻土厚度小些外,其他条件,如冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度、气体组成等条件较为相近,具有一定的可比性,预示着良好的天然气水合物潜力.     

基于支持向量回归的陆域天然气水合物成藏预测

天然气水合物,俗称“可燃冰”,自2008年在青海木里冻土区首次钻获天然气水合物以来,人们已在此地开展了大量的勘查工作,但该区地质情况复杂,天然气水合物成藏规律不清,单一的地球物理方法难以充分利用信息,因此难以有效地圈定出天然气水合物异常区。本文选取木里地区为主要研究区域,综合区内勘查已获得的地球物理、地球化学和地质资料,分析和提取对水合物成藏有利的特征,给出相应的预测变量转化规则。采用支持向量回归方法进行成藏预测研究,并对结果进行评估。结果显示,钻遇水合物的钻井与预测得到的高有利度区吻合,未遇水合物的钻井基本落于低有利度区,算法有效实用,能够提供一定的指导意义。     

地震资料精细处理技术在神狐海域研究区的应用

探讨以神狐海域研究区三维地震资料为基础,针对研究区崎岖海底造成的成像精度不高的问题,提出相关的处理方法：利用组合多次波压制技术解决崎岖海底多次波衰减难题,凸出中深层构造特征;利用预测反褶积及零相位处理技术提升浅层水合物分辨率;利用多次迭代速度分析技术逐步细化速度分析精度,突出水合物相关的速度反转特征。最终的处理效果表明,提出的相关处理技术达到了预期效果,成果中BSR极性反转、振幅空白带、速度反转等水合物相关地球物理特征清晰,断层等与水合物气源及运移通道研究相关的地质构造特征清晰,利于解释专家研究水合物的富集、成藏特征。     

复杂赋存形态水合物储层地震岩石物理建模与应用

天然气水合物由于其复杂的微观分布特征,现有考虑单一赋存形态的岩石物理模型无法对其进行精确表征.此外,水合物饱和度和赋存形态的耦合影响,导致水合物地层弹性响应机理不明和水合物饱和度预测精度偏低.本文依据不同赋存形态水合物与沉积物颗粒的作用机制,结合Voigt-Reuss-Hill平均、SCA-DEM模型、广义有效介质模型、Wood公式、Gassmann方程、Hill方程和Backus平均等建立了同时含六种赋存形态的水合物地层岩石物理模型.数值模拟研究发现,不同赋存形态水合物地层弹性参数对水合物饱和度敏感性不同,可以为水合物赋存形态识别和饱和度预测提供理论依据.实验测试结果表明,所建模型可以很好地捕捉不同实验方法测量的声学响应并揭示水合物微观赋存形态及其演化机制.Mackenzie三角洲Mallik 2L-38井的应用结果显示,相较于单一赋存形态,考虑多重赋存形态建模可以有效提高水合物饱和度预测精度.最后,利用Nankai海槽AT1-MC井和Hikurangi陆缘U1518B井的纵横波速度和密度数据开展了水合物饱和度和多重赋存形态百分比同步量化表征,结果表明预测的水合物饱和度与电阻率或核磁共振测井解释及岩心分析结果比较吻合,反演的水合物赋存形态也合理揭示了研究区域的水合物形成和分布规律.

     

全球与区域天然气水合物中天然气资源量估算

天然气水合物作为未来的一种替代能源引起了国内外很多研究者的关注,他们从不同的方面对天然气水合物进行了研究.随着研究的深入,许多研究者发现,全球天然气水合物中天然气资源量并没有最初认为的那么多,而且相差了几个数量级,这就大大降低了天然气水合物在未来能源中的地位.本文的研究目的是通过分析全球天然气水合物中天然气资源量的估算方法,归纳总结有关全球及区域估算天然气水合物中天然气资源量的文献,使人们对天然气水合物有个重新的认识,同时为未来的能源勘探开发提供一定的参考.通过分析我们发现全球天然气水合物中天然气资源量的估算值随着人们对天然气水合物认识程度的增加而降低;而且目前能够较准确反映全球海洋天然气水合物中天然气资源量的估算值是（1~5）×1015m3（大约500~2 500 Gt甲烷碳）.我们通过总结国外及国内几个典型区域的天然气资源量估算值还发现,国外研究者主要是根据钻孔及BSR资料确定用于计算天然气资源量的参数,使得计算结果较符合实际;而国内的学者基本是使用模拟计算及假设的方法确定各种参数,估算值仍存在很大差异,因此,我们认为只有获得实测数据才能使国内的估算结果更加接近实际.     

墨西哥湾GC955H井天然气水合物储层声波衰减特征

墨西哥湾GC955H井钻遇两种不同的水合物储层,浅层裂隙充填型水合物和深层砂岩型水合物.浅层水合物充填在细粒泥质沉积物的裂隙中,由电阻率测井计算的饱和度平均值为25%.深层水合物充填在砂岩孔隙中,由电阻率计算的饱和度平均为65%.基于声波全波形数据,本文计算了GC955H井储层的声波衰减大小,结果发现两种水合物层对声波衰减的影响不同.泥岩水合物层中的声波衰减与上覆背景泥岩沉积层基本相当.砂岩水合物层的声波衰减大于0.1,最大0.15,远高于上覆和下伏的背景砂岩层.对声波频率的分析发现,GC955H 井泥岩层中水合物对声波频率的影响不大,砂岩水合物层的声波频谱与上下背景砂岩层相比发生变化,主频增大.通过对比两种水合物储层的特征,本文初步定性分析了造成水合物对储层声波传播影响不同的原因,包括岩性、水合物饱和度、水合物赋存方式等;但对此的定量描述需要未来更详尽地讨论和研究水合物的声波衰减机制.     

天然气水合物饱和度与声学参数响应关系的实验研究

天然气水合物饱和度是评估天然气水合物资源量的重要参数,而用来估算饱和度的速度模型则是有限的几个,它们有的为经验公式,有的是以实验数据或野外资料为基础建立起来的,需要进行实验验证和参数分析以确定其使用的适用性.本文首次利用超声和时域反射联合探测技术,研究了沉积物中水合物饱和度与声学特性的关系,并对时间平均方程、伍德及其修正方程、李权重方程和BGTL（Biot-Gassmann Theory by Lee）理论等常用的水合物饱和度估算模型进行了验证.实验结果表明,超声和时域反射联合探测技术能有效地实时获得水合物饱和度和纵、横波速的实验数据,李权重方程和BGTL理论的速度预测值与实验值比较吻合,有广泛的适用性.