利用海底地震检波器广角反射数据研究日本TOKAI离岸Nankai海槽气体水合物聚集

1996和1997年，在日本TOKAI离岸Nankai海槽采集了四分量的海底地震检波器（OBS）数据。我们将OBS数据与多道地震数据（MCS）联合分析，研究甲烷水合物在沉积中的分布和特征。地震数据揭示了一个非常复杂的动态沉积史，受控于下沉的浊流沉积、活动通道、褶皱以及陡倾角断层。不管这点，表明气体水合物存在的似海底反射（BSR），很容易识别为一个振幅横向变化的反射。 对于OBS反射数据，我们应用一种成像技术，获得的结果与多道地震剖面有很好的吻合。我们还应用模拟和反演程序揭示详尽的速度结构。东Nankai海槽水深在930至1160m之间的区域，OBS数据允许我们构建一个含9个地层的地球物理模型描述其最上部700m的沉积。旅行时反演给出了上升的P波速度，其值达到2100m／s。如此高的P波速度可以解释为部分的水合物饱和度达到孔隙空间部的20％。在海底以下320m处，BSR与P波速度的明显下降相对应，速度值大约降至1580至1750m／s之间。这一低速层厚约80m。S波速度通过广角数据的同相轴相关、时间拾取和正演模拟得到，在水合物稳定带其值达到700—750m。在BSR正下方，我们观测到s波的速度有小的下降。这可能暗示水合物对沉积基质的弱胶结作用。在更深的位置，高P波与S波速度表明沉积过固结，这归因于独特的压缩构造背景。     

利用海洋地震数据估算气体水合物与游离气资源量

位于南卡罗来纳近海的布莱克海台的海洋地震数据及测井表明：含有气体水合物的沉积层覆盖于含游离气的沉积层之上，造成了明显的地震似海底反射（BSRs)。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，以确定气体水合物与游离气的饱和度。高孔隙度的海洋沉积物可以模拟为一个颗粒状的系统，其弹性波速度与孔隙度、有效压力、矿物成分、孔隙充填物的弹性属性以及孔隙空间中水、气体及气体水合物的饱和度相关。将此模型应用到地震数据时，我们首先通过叠加速度分析获得层速度。其次，除孔隙度，水、气和气体水合物的饱和度等参数外，通过地质信息获得岩石物理模型的其他输入参数。为了从层速度信息中估算孔隙度和饱和度，我们首先假定整个沉积物中不含气体水合物或游离气，然后，根据岩石物理模型由层速度直接计算孔隙度。在气体水合物与游离气出现的区域，这些孔隙度的数据特征出现异常（无气体水合物或游离气的沉积物中期望的标准数据特征与获得的数据特征相比较而言），低估水合物区域中的孔隙度，而高估含游离气区域的孔隙度。我们用带有异常值的孔隙度数据减去标准的孔隙度特征数据（不含气体水合物和气体）来计算剩余孔隙度。然后,我们应用岩石物理模型剔除气体水合物或气体饱和度引起的异常，最终获得理想的二维饱和度图。因此，这样得到的气体水合物最大饱和度占孔隙空间的13－18％之间（取决于所用模式的型式）。在布莱克海台钻井中（不在地震测线上）测量的饱和度大约为12％，这与计算结果一致，游离气体的饱和度在1－2％之间变化。饱和度的估算值对于输入的速度值相当敏感，因此，采用准确的速度对得到合理的储层特性相当关键。     

基于深水区宽频地震的天然气水合物识别方法

仅利用地震似海底反射(BSR)识别琼东南盆地深水区天然气水合物存在一定的局限性,从而影响天然气水合物的勘探成效。笔者利用天然气水合物已钻井数据,分析该盆地深水区天然气水合物岩石弹性参数特征,用以查明天然气水合物的岩石物理规律;同时,利用地震正演模拟,明确了研究区发育的孔隙型、烟囱型水合物的地震反射特征。在此基础上,利用AVO正演判识真假BSR:天然气水合物底界面反射具有Ⅲ类AVO且存在AVO异常,此为真BSR反射;而块体流(MTD)底界面虽类似BSR反射,但其AVO为Ⅳ类且AVO无异常特征。利用宽频地震数据和三维地震速度体进行速度模型下的宽频确定性反演,并通过高速异常、高阻抗异常描述天然气水合物发育情况。总之,利用地震反射特征、AVO特征、无井宽频地震反演等手段,实现了琼东南盆地深水区多种类型天然气水合物的地震识别,判识圈定了水合物矿藏。     

层析方法在印度科拉拉-康坎（Kerala-Konkan）地区天然气水合物调查中的应用

地震层析是根据多道地震数据估算速度结构的有效方法。本次研究针对海上科拉拉-康坎（Kerala—Konkan）地区一条以前识别出似海底反射（BSR）的地震测线东段的多道地震数据,采用2D方法得到可能的速度场结构,并推测气体水合物,游离气的存在。层析模拟由反射相识别和不同源-接收器位置的走时拾取组成。利用这些拾取采用射线追踪技术进行正演和反演来得到2D速度场。本次模拟调查区的模型第一次显示出细微速度结构。2D模拟揭示了速度场沿地震线研究段的横向发生的变化。结果表明薄层沉积物盖层（约50—60m）的速度为1770至1850m／s。在海底之下具高P波速度（1980—2100m／s）的沉积物层被解释为水合物层,水合物层的厚度在110—140m之间变化。在水合物层底部有一低速层,速度为1660—1720m／s,被解释为游离气层,厚度在50—100m之间。本次调查表明在海上科拉拉-康坎（Kerala—Konkan）局部地区水合物之下存在游离气。     

地震多参数约束下的真假BSR识别

地震勘探是探测海底天然气水合物的重要手段,利用地震资料的诸多特征可以较好地识别海底天然气水合物,尤其是在识别似海底反射(BSR)方面发挥着重要作用.由于多次波等特征与BSR有很多相似之处,如果辨别不当就很容易被误认为是BSR,将会得出错误的结论.以我国某海域实际资料为例,从研究BSR的地震特征出发,指明多次波、气泡效应等多种假BSR现象,提出了利用精细速度分析、AVO特征分析、多次波压制等多种地震参数约束以识别真假BSR,进而提高海洋地震勘探精度,为寻找更多的海底天然气水合物提供技术保障.     

天然气水合物沉积的地震定量分析方法

反射地震剖面能提供天然气水合物区域性存在的间接证据。尽管这一技术经过三十多年不断深入的发展，但将此相关技术应用于天然气水合物研究方面仍然存在一些未决问题和需求。举例来说，在似海底反射（BSR）处观测到负的波阻抗差，气体水合物在负阻抗差形成中所起作用一直存在争论。此外，振幅随角度变化（AVA）分析是应用于储层存在游离气时获取信息的一种勘探方法，由此获得的定量信息的确定性尚有争议。本文研究采用有效介质理论（EMT），将AVA分析应用于长偏移距高分辨率的叠前地震数据。以海洋浅部沉积物的原位物理性质为约束条件合成AVA响应并建立模型，作为BSR处气体水合物浓度和游离气饱和度的函数。经过仔细处理后，结果表明这一方法检测游离气是可能的，并且游离气的低饱和度可以量化。气体水合物对观测到的阻抗差的贡献非常小，特别是在气体水合物浓度小于10％时。这一分析已经应用于哥斯达黎加和沙巴大陆边缘的海洋地震数据。     

冲绳海槽天然气水合物BSR的地震研究

根据多道地震反射资料分析,在冲绳海槽南部和中部发现了拟海底反射层(BSR)现象。通过对海底异常反射层的振幅特征、速度异常和AVO属性分析,说明该BSR可能反映了天然气水合物的存在,并发现冲绳海槽断层与天然气水合物的形成有密切关系。     

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。     

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。     

地震资料在估计深海沉积物中原生天然气水合物含量中的应用

海洋沉积物中天然气水合物的含量可以根据真振幅处理后的多道地震资料测量含水合物带的层速度的反射振幅来估计。通常,单一运用层速度或振同资料不足以估计天然水合物的含量。本文介绍一种美国大西濂大陆边缘布莱克俏地区运用层速度校准后振同的降低量来估计天然气水合物的含量的方法。整个地区的振幅数据校准工作一旦完成,仅需反射振幅信息就能估计天然气水合物的含量。该方法在某些只有单道地震勘探资料的地区尤其有效,但必须至     

采用射线追踪法的天然气水合物海底地震观测系统设计

射线追踪法是以建立的地下地质模型为基础,研究不同的激发点发出的射线经地下地质界面反射后可以被接收到的信息,从而了解不同的观测系统对于特定地质条件地震资料采集的效果,对于海上地震采集相关参数的确定十分关键.在天然气水合物地震勘探中,丰富的多波勘探信息对于查清水合物内部速度结构、提高地层的分辨率具有重要意义.本文在分析国外天然气水合物海底地震仪(OBS,ocean bottom seismometer)勘探的应用成果基础上,采用射线追踪法理论计算和海上实验,实现了针对天然气水合物的海底地震观测系统设计,试验获得了转换横波记录,取得了良好的应用效果.     

海底天然气水合物的地震资料处理与分析

介绍了利用多道反射地震资料，采用反射振幅随炮检距变化AVO（Ampltude versus Offset)技术和其他地震正、反演方法，通过研究地震剖面上的拟海底反射层（BSR）分布、地震弹性参数特征，来探讨BSR上、下方含天然气水合物沉积层和含游离气沉积层的内部结构和某些主要物理性质，如沉积物的空隙率、天然气水合物的饱和度等，由此来评估海底天然气水合物的资源前景并研究其成矿机制。     

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。     

南海东北陆坡海底微地貌特征及其天然气渗漏模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测深和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体／大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。以海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能成为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。     

海底高频地震仪在南海北部天然气水合物探测中的应用

天然气水合物是石油天然气的理想替代能源,是当前能源、环境领域的研究热点。我国2007年神狐海域水合物钻探表明,天然气水合物的空间分布不均,水合物矿体内部物性差异较大。为了研究海域水合物及游离气的矿层结构,准确评估研究区天然气水合物资源量,采用三维地震与海底高频地震(HF-OBS)联合采集技术,获取水合物矿区的多波地震反射数据。充分利用纵横波速度信息,刻画研究区天然气水合物矿体的外形与内部结构,分析含天然气水合物沉积层的沉积环境与沉积物类型关系,进而获得这一海域天然气水合物分布规律的综合地质认识。     

南海东北部陆坡海底微地貌特征及其天然气渗透模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测探和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体/大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。具有海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能称为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。     

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。     

卡斯卡迪亚大陆边缘甲烷水合物稳定带地震层折研究

1993年6月，对在ODP第889B孔周围的BSR作了深入的地震研究。在两个航次中采用海底地震仪（OBHs）收集了大量的广角反射资料和单道地震资料。我们对工区内的一条测线的资料进行了新的2D旅行时反演。4个OBHs（广角反射资料）和单道地震资料的联合反演获得了在BSR上方P波的速度特征，结果发现这些速度略高于垂直地震（VSP）获得的速度和889B井声波测到的速度，BSR上方速度大约1．83－1．95km/s。两种不同方法估计的气体水合物含量大约为孔隙空间2％到24％。速度模型提供了该区BSR上方BSR反射强度和水合物含量之间关系。     

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。     

似海底反射的地震速度和AVO效应

我们将浓度和压力作为一个函数得到冰和含气体水合物的地震波速度。同以往以简单的慢度和平均模量及双相模型为基础的理论不同，我们使用了Biot类型的三相理论，这一理论考虑了二种固体（颗粒和冰或笼形物）和一种液体（水）的存在，以及一个含气和水的多孔隙基质。对于固体的Berea砂岩，低于0℃时的纵波理论估计值过低，在含有冰－颗粒相互作用和颗粒胶结时与实验数据产生了好的吻合。严格地讲，水的比例与温度紧密相关。假定已知孔隙的平均半径和标准偏差，那么在一给定温度下的波速拟合就能对整个温度范围的速度进行预测。通过一个粘弹性的单相结构模型来计算反射系数。本文的分析是针对游离气带的顶部（位于含气体水合物的沉积层下）和底部（上履于饱含水的沉积层）进行的。如果似海底反射仅仅是由于胶结气体水合物与含游离气沉积层的分界面造成，我们可以得出结论：（1）在一定的气体饱和度下，很难估算低浓度情况下气体水合物数量。然而，水合物的高、低浓度还是可以区分的，因为它们分别呈现正和负的异常；（2）游离气和饱和度可以从反射振幅中而不是从异常类型中获取；（3）P波转化为S波的反射系数是指示高含量的气体水合物和游离气一个较好指示。另一方面，对于未胶结的沉积物，振幅随偏移距变化曲线总是为正。