基于BP神经网络的天然气水合物相平衡计算及预测

针对天然气水合物相平衡问题,文中提出用基于带动量因子的BP神经网络进行计算和预测。首先用遗传算法优化确定BP神经网络的结构和参数,得到最优化结构的神经网络;其次结合Levenberg-Marquart优化算法,建立天然气水合物相平衡计算及预测的神经网络模型;最后以实验测定的(CH4 CO2 H2S)三元酸性天然气水合物体系的平衡数据为训练和预测样本进行了计算。计算表明,预测结果与实验数据有良好的一致性,而且由于BP神经网络作为所谓的“纯粹”的算法不需要热力学模型,这对于相平衡计算是非常方便的,所以是研究天然气水合物相平衡计算及预测的一种新的有效方法。     

天然气水合物的形成与识别

探讨了天然气水合物矿藏的形成条件和机理、水合物矿藏的聚集方式。天然气水合物的形成除了必要的气体和水,还需要一定的温压和地质条件;其形成机理可用高渗漏系统和弱渗漏系统来解释;天然气水合物在沉积物中主要以构造聚集和地层聚集的方式存在。综述了天然气水合物矿藏的识别方法。     

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。     

天然气水合物矿藏的分类:从水合物获取天然气产品的重要环节

目前我们对天然气水合物矿藏在自然界中的形成条件和机理以及它们在地质时期中的作用仍不十分清楚,至今对天然气水合物矿藏的寻找以及开发方法并不统一;而天然气水合物矿藏的分类是可能促进解决这些问题的方法之一。已经发展形成的分类方法是根据“地理位置成因”的原则对天然气水合物矿藏进行细分的。地理位置类别有海洋的、“陆地稳定的”与“陆地亚稳定的”;     

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。     

南极半岛西侧别林斯高晋海陆缘含水合物系统及资源潜力

以别林斯高晋海陆缘地质环境、天然气水合物存在标志如BSR为线索,认为南极半岛别林斯高晋海陆隆上快速堆积体具有天然气水合物成藏的良好环境。根据ODP太平洋钻探计划178航次的钻孔、地震剖面等数据,从沉积、气源、热流场、成藏关键时间分析研究区域含天然气水合物的成藏条件,通过研究区天然气水合物综合异常图及综合成藏系统表,预测南极半岛别林斯高晋海陆缘天然气水合物成藏区域在陆隆快速堆积体7上,研究区的天然气水合物可能成藏的区域在地层单元I和II,年龄应是全新世到上新世晚期(0～2.1Ma)。运用体积法对其天然气水合物资源量进行计算,预测资源量较大,为今后南极区域天然气水合物的调查研究提供参考。     

天然气水合物沉积物力学性质测试与评价

储层力学参数的评价及预测是天然气水合物安全高效开发的关键。笔者从力学试验、本构模型以及离散元数值模拟等方面介绍了含水合物沉积物力学性质测试及数值计算研究新进展,分析总结了力学参数评价及预测的主要方法及其特点,探究了目前含水合物储层力学性质测试及评价研究存在的问题及其主要原因。为了更好的解决相关工程技术问题,笔者建议通过结合室内试验与数值模拟的方法对水合物储层力学特性及破坏机制进行分析,针对不同工况条件及储层特征建立更加准确的力学参数计算模型。     

海洋浅表层天然气水合物成藏特征

按照天然气水合物形成的气体疏导方式划分,渗漏系统是海洋浅表层天然气水合物藏形成的主要模式。关键成藏要素包括温压场、气源等,温压场主要控制天然气水合物成藏的平面分布和纵向分布;海底热流低值区有利于形成天然气水合物,但在海底热流超高的海域,只要有充足的气源供给,在高甲烷通量区深海浅表层也可以形成天然气水合物藏,而且往往与泥火山、气烟囱等特殊地质体伴生,形成致密的数米厚层状天然气水合物藏。浅表层天然气水合物藏气源主要是有机热解成因气,一般其深部均发育有成熟的含油气盆地,有烃源层广泛分布,并且干酪根发生过明确的生烃过程,形成的热解甲烷气通过断层、气烟囱等破碎带垂向运移通道渗漏上升,在温压场控制的相平衡区形成天然气水合物藏,因此,海底热流值较高的海盆也是浅表层天然气水合物藏形成的有利海域。     

天然气水合物饱和度的预测方法

天然气水合物饱和度预测是天然气水合物资源评价的基础,饱和度预测研究有利于了解天然气水合物作为地质灾害和引发全球气候变化所起的作用,同时对了解天然气水合物的成藏规律和指导天然气水合物的勘探开发具有重要的指导意义,因此,准确预测天然气水合物饱和度非常重要。目前电阻率和氯离子浓度异常、氯离子剖面以及声阻抗测井数据均可预测水合物饱和度。