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。     

南设得兰陆缘地震数据反演中的天然气水合物和游离气分布

南设得兰陆缘(南极半岛)上部800m有适用于用地震数据作旅行时间反演来产生声速图像的三种不同的地质范畴：(i)大陆架；(ii)增生柱；(iii)海槽。大陆架上的地震速度较高，在海底600——700m处比其余两种地质构造高出1000m／s。由于沉积压实和侵蚀作用导致蜡状冰层逐渐变薄。应用叠加前深度偏移是为了改善野外地震图像和检验速度场的性质。在似海底反射(BSR)明显存在的地方。在相关的速度剖面上发现了正、负速度异常。用理论方法可以解译计算水合物和游离气分布区的二维地震速度剖面。分析显示BSR主要与其下存在的游离气有关。当天然气水合物相当均一地分布于陆缘时，游离气的分布却具有不同的浓度和厚度。     

海洋气体水合物甲烷资源量及其评价方法简介

已证实在海底之下几百米深处存在大量的气体水合物,许多学者都对全球气体水合物中的甲烷量进行了估算,但这些估算值至少相差两个数量级。目前还没有成熟的评价原地气体水合物数量的定量方法。为了对未来极具潜力的能源量进行精确评价,了解一些国外评价方法极其重要。     

莫克兰增生棱柱体内BSR之下厚层游离气之证据

莫克兰大陆边缘的地震反射资料显示出一个强的似海底反射（BSR），且广泛分布。我们将非线性全波形反演技术应用于此区的多道地震数据。用来研究复杂的速度结构及BSR的成因，计算结果显示出：在海底以下500m深度处纵波速度从2.2km/s突然下降到1.3km/s。低速带厚度约200－350m，可能含有大量游离气，这与最近ODP164航次在布莱克海台的钻井有些类似。大部分的游离气可能是气体水合物分解产生的，在加积楔中，构造抬升和沉积作用，引起气体水合物稳定域相对于沉积柱向上运移。     

挪威斯瓦尔巴群岛西部天然气水合物高分辨地震研究

在斯瓦尔巴群岛西部的高分辨率地震剖面上可识别出强似海底反射（BSR）（振幅变化大）。据高频海底水听器（HF－OBH）资料计算，在BSR之上速度达1840m/s，暗示沉积物含气体水合物；BSR之下出现低速层，认为含气沉积物所致，厚度12－25m。另外，在经典的水合物稳定带（HSZ）之内。可识别出含游离气的两个低速层，而理论上这里不存在游离气。     

智利三联点附近气水合物带底部存在游离气体

位于智利三联点附近的大洋钻探计划859钻位，首次对气水合物层底部的海底模拟反射层测井，揭示了形成反射图象的阻抗差的特征．研究者根据P波波速推测．在海底模拟反射层上方．水合物所占孔隙空间不足18％，此含量不足以产生反射图象。     

双BSR之谜：水合物稳定域变化的指示标志

在挪威西部的滑坡区地震反射剖面上，可探测到经典的BSR及目前未知的双BSR。假定强BSR为水合物稳定带底界（CH4占99％）进行P－T模拟，上部的BSR可能代表气体水合物顶界，下部的BSR可能代表冰期与间冰期之间水合物稳定域的残留部分之底界，或作为含重烃成分的气体水合物之底界。     

阿拉伯海马克兰增生柱BSR下伏层层游离气显示

马克兰陆缘地震反射资料表明那里存在一分布广泛的强反射的似海底反射层（BSR）。我们运用非线性全波形反演方法分析该海域多道地震数据来研究BSR详细的速度结构及其成因。结果表明，在500m深的海底下，纵波速从2.2km/s突然减到１.3km/s，低速带一般厚２００－３００m，可能含有丰富的游离气体，这与ＯＤＰ１６４航次在布莱克海台钻探的情况类似，由于断层的上升和增生楔中的沉积作用，与沉积柱有关的水合物稳定带裂解后向上运移，产生了大量的游离气体。     

海洋沉积物中天然气水合物的形成、分布与演化预测

我们运用一个新的分析公式，解出了动量，质量和能量联立方程。这个方程控制着海洋沉积物中天然气水合物的聚集和演化，而且可以推导出水合物稳定区的顶底位置，水合物实际产生区的顶底位置，沉积物中水合物聚集速率的时间，以及在扩散和平流两端元系统中聚集速度与深度的关系。得出的主要结论如下：（1）天然气水合物在海洋沉积物中实际出现的底界通常并不与天在气水合物稳定带底一致，比稳定带底要浅。同样，有确切的物理解释来说明天然气水合物稳定带底界一致，比稳定底界要浅。同样，有确切的物理解释来说明天然气水合物稳定带顶界（通常在海底）和天然气水合物生成带顶界的不一致。（2）如果似海底反射界面（BSR）标志着游离气带的顶界，那么在某些地背景下BSR实际上应当发生在比稳定带底更深的地方。（3）甲烷天然气水合物温压稳定域内存在的甲烷甲对于天然气水合物的生成是不够的。只有甲烷溶解在流体中的质量分数超过甲烷在海水中甲烷的溶解度，或者甲烷通量超过了对应于甲烷扩散运移率的临界值时天然气水合物才能生成。可以利用这些临界通量综合地球物理或地球化学资料限定生物成因和热成因的甲烷最小产生率。（4）对于大多数扩散－分散系数值，以扩散为主的天然气水合物体系是以在稳定带底界附近的天然气水合物薄层为特征的，以扩散为主的天然气水合物体系是以在稳定带底附近的天然气水合物薄层为特征的。以平流为主的系统有厚的天然气水合物层，而且对于高的流体通量，在层底比在沉积序列浅层有更大规模的聚集。基于以上结果以及在某些以扩散为主的体系中生成最小的天然气水合物区也需要很高的甲烷通量，我们推测所有的自然界的天然气水合物系统，甚至那么如被动边缘的相对低通量的环境都可能以平流占主导地位。     

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。     

井底测井技术探测气体水合物

用井底测井技术来确定海洋沉积中气体水合物和地震信号与气体水合物下面游离气的联系已衩证明为非常有效。最近在布来克脊的钻探中,大洋钻探计划（ODP）记录到的现场测得速度和电阻率测井提示在温压稳定带内水合物含量深度的加大而增大。对应的剪切刚度（Vp/Vs比率减小）变小,含水合物层声波幅度减小是由于沉积物中的颗粒被水合物胶结,这解释了布来克脊地区采集的地震剖面普遍存在的振幅空白带现象。 将来的钻探活动中,采用安置在钻头正上方的随钻测井（LWD）传感器将改进孔隙度、气体水合物的横向变化和储层潜力现象精度估计。     

秘鲁近海气体水合物带底界的地震反射特征分析

位于秘鲁近海的ODP第688站位的地震资料显示出：该区存留有似海底反射层（简称BSR）,其深度与气体水合物稳定的深度相当。虽然在太平洋和大西洋的科学钻探岩芯中已经发现了气体水合物,但通常在有BSR显示地区避免钻探,这是因为钻探容易引起含水合物的沉积物民封闭的游离气的释放,造成危险。利用反褶积和真振幅恢复技术,可对地震资料重新处理,达到对BSR定量分析。从而地震资料提取声波参数,从第688站位的钻孔测量物性资料,利用前述两项资料可合成地震记录,并同实际地震资料进行比较,来估算游离气带的厚度。结果显示出：BSR沿侧向呈不连续分布,在BSR表现为强振幅的地带,其下游离气带厚5．5－17m;在BSR呈弱振幅之处,游离气带厚度不足5．5m,甚至完全缺失。     

东海天然气水合物的地震特征

使用中国科学院海洋研究所"科学一号"调查船于2001年以及20世纪80年代在东海地区采集的多道地震资料,以海域天然气水合物研究为目的,对这些资料进行了数据处理并获得了偏移地震剖面。通过对地震剖面的解释,在6条剖面上确定了6段异常反射为BSR,均有振幅强、与海底相位相反的特点。6段BSR基本上都没有出现和沉积地层相交的现象。分析认为,这与东海地区第四纪以来的沉积特征有关,并不能由此否认这些异常反射是BSR。6段BSR出现的水深为750~2 000 m,埋深在0.1~0.5 s (双程时间)之间。随着海底深度的增大,BSR埋深有增大的趋势。计算结果显示,6段BSR所处的温度和压力条件都满足水合物稳定赋存所需要的温度和压力条件。本文的BSR主要与北卡斯凯迪亚盆地以及智利海域水合物的温度、压力条件相似,而与日本南海海槽、美国布莱克海台等海域水合物的温度、压力条件相差比较大。在地震剖面上,6段BSR所处的局部构造位置都和挤压、断层有关,有利于水合物的发育;在空间上,它们主要分布在东海陆坡近槽底的位置以及与陆坡相近的槽底。在南北方向上,除分布在吐噶喇断裂和宫古断裂附近外,还与南奄西、伊平屋和八重山热液活动区相邻。热液活动和水合物虽然没有直接的成因关系,但岩浆活动为水合物气源的形成提供了热源条件,为流体和气体的运移、聚集提供了通道条件,从而有利于水合物的发育与赋存。根据地震剖面反射特征推断,剖面A1A2和A14A23发育BSR的位置应该有气体或者流体从海底流出,可能是海底冷泉发育的位置。剖面A14A23上BSR发育处,振幅比的异常增大和BSR埋深的降低是相关联的。这种关联支持该处发育海底冷泉的推测。     

陆缘气体水合物稳定性及其热流评估

陆缘气体水合物的一个显著特征是似海底反射(BSR)。该反射通常与预测的气体水合物稳定区域的底部相一致。因为气体水合物的出现受到温压条件的控制，有人认为BSR标志着一个等温面，所以可以用它来估计陆缘热流。关键参数有BSR深度的温度、海底温度以及BSR与海底之间的热导率结构。然而，这些所需参数通常难以得到，必须用气体水合物稳定性模型和地震速度得出热导率的经验方程求取。在本文中．使用了钻穿气体水合物区域的l0个ODP站位的井下温度、热导率、孔隙度和测井数据来研究估计值的质量。我们对巴基斯坦马克兰陆缘的约束条件的分析和应用如下：(i)尽管毛细作用力、化学杂质或不平衡条件会降低(或升高)BSR深度的温度，但是该温度依然可以用海水一甲烷体系近似算出。倘若能对热探针测量加以校准，则地温梯度的误差会小于10％，否则可出现高达20％或者更高的不确定性。此外．因必须考虑底部水温的季节性变化．这又可对温度梯度的影响造成达近10％的误差；(ii)一定数量的低热导率气体水合物对体积热导率的影响可以忽略；(iii)BSR与海底之间的热导率剖面通常可以用平均值近似算出；(iv)应该用海底测量代替经验方程，因为经验方程会产生5—30％的误差。除了需要高质量的地震数据以外，一个先决条件是要有大量的热导率数据和海洋学数据。推荐使用热探针来测量地温梯度，这可使热流测量值的不确定性是其估计值降低到5—10％。如果不使用这些数据，则误差／不确定性可以达到计算值的50—60％。     

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％。     

西伯利亚贝加尔湖中含气体水合物沉积物的多频地震研究

本文讨论了西伯利亚贝加尔湖中含甲烷水合物之沉积物所表现的声学特性与频率关系。所用的五种不同类型的震源（枪阵，二种单气枪，水枪和电火花）的频带宽度10－1000Hz。对于低频枪阵数据，我们所观察到的水合物稳定带（HSZ）底是一个反极性强振幅的似海底反射（BSR）。对于中一高频率数据，BSR的振幅和连续性降低，甚至消失，垂向和水平方向的分辨率解释了这一特征。BSR反射振幅随着偏移距的增加而增强，BSR反射系数以及其下反射增强表明HSZ之下存在游离气。在BSR之上观察到一些延伸的强反射，推断为在HSZ内游离气与水合物共存的标志。BSR之上的空白带厚度变化不定，而对于中一高频的数据，BSR本身起一个低通滤波器的作用。提供初始地震信息的新单道剖面穿过了贝加尔钻井工程（BDP－97）的钻孔位置，在此处HSZ底部之上约200m的深度取到含水合物的沉积物。将钻井和地震信息结合，我们可以粗略估算储存于贝加尔湖中水合物和碳量，也让我们得出一个结论：贝加尔湖中气体水合物的储量没有形成一个有希望的能量远景。     

根据地震资料反演南施特兰陆缘（南极洲）天然气水合物和游离气分布

通过对地震资料进行走时反演得到南施特兰边缘(南极半岛)三个不同地质带中800m以上地层的声波速度图像：(i)大陆架；(ii)增生透镜体；(iii)海沟。由于沉积压实作用及陆地冰壳的补充和溶解导致的侵入，大陆架沉积层中的速度明显高于其它两个地质带，海底以下600—700m处达1000m／s。采用叠前深度偏移来改善地震图像及检验速度场的质量。在有似海底反射的地方，发现了相对于参考经验速度剖面的正负速度异常。通过理论方法将二维速度剖面转换成了天然气水合物和游离气的分布。分析表明8SR主要与其下面游离气的存在有关。游离气以不同的浓度和厚度分布于该地区，而天然气水合物在整个陆缘的分布则相当恒定。