波阻抗反演在南海北部神狐海域天然气水合物勘探中的应用

针对神狐海域的地质构造和天然气水合物的赋存特征,以重点测线三维地震数据为基础,分析讨论了基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演方法、流程和关键技术问题,定量获得了含天然气水合物沉积物的波阻抗特征。结果表明:基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演数据具有较高的有效垂向分辨率和较好的横向连续性;神狐海域高波阻抗异常反映了含天然气水合物沉积层,而不连续异常低波阻抗层是水合物层之下游离气的表现,这与钻探结果吻合。由此可见,基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演可为天然气水合物层识别和预测、勘探目标圈定、钻探井位选择提供重要依据。     

三维叠前深度偏移在复杂构造区的应用

针对复杂构造区,通常应用３Ｄ叠前深度偏移,但长期以来这是件可望而不可及的事。近来,随着巨型并行计算机和软件方法的不断发展,使得此项应用成为现实。在较短的处理周期内,我们应用一个实例,利用３Ｄ叠前深度偏移处理技术,在估计和验证与逆掩断裂区有关的速度深度一模型方面做了大量的实际工作,并在最后给出了应用效果。     

神狐海域天然气水合物研究新进展

为深入了解我国天然气水合物勘探开发方面的研究进展,在简要概括国外水合物勘探试采的基础上,对我国近20年南海水合物的勘探历程及神狐海域两次成功试采进行了归纳总结,分析了神狐海域储层地质力学特性和水合物开采模拟两方面在当前所取得的阶段性成果,并针对其中存在的出砂机理研究不足、安全指标尚未建立、模型存在局限性等一些问题给出了...     

应用数值模拟研究神狐海域水合物第一次试采数据

2017年神狐海域第一次试开采成功后,许多学者应用数值模拟对试采数据进行研究,但模拟结果与实际试采数据存在偏差.为了探求原因,本研究建立了二维柱坐标系下水合物降压开采数学模型,开发了相应的程序,能够模拟渗透率等储层参数非均匀分布条件下开采过程,同时能够模拟开采井压力等动态参数对开采过程的影响.通过数值实验,得出偏差原因:（1）泥质粉砂型储层存在水敏性,水合物分解产生的淡水引起粘土膨胀,使渗透率下降;（2）须将开采井压力作为动态输入参量.据此,修正了渗透率模型,考虑了开采井压力随时间的变化,得到的模拟产气量与试采数据十分接近,使降压开采数值模拟更逼近实际情况.      

海域天然气水合物试采目标优选定量评价方法初探

水合物试采的先决条件是目标是否符合地质与工程的可采条件.然而,由于前期无经验可循,尚无可定量化评价目标的方法.为克服水合物试采目标优选难题,从地质与工程两个角度建立了试采目标综合评价指标体系,在以储层孔隙度、水合物层厚度、水合物饱和度、储层固有渗透率、储层原位温度与压力作为6个地质因素,以储层水深、海底坡度、强度与上覆...     

三维叠前深度偏移处理技术应用

近年来,三维叠前深度偏移地震资料处理技术得到了一定的发展,但是由于三维叠前深度偏移处理计算量大,要求有精确的深度-层速度模型,一直未走向工业化生产阶段.本文是在具备大型计算机的基础上,着重对如何求取精确的深度-层速度模型进行了探讨,提出了三维层速度相干反演和三维深度-层速度模型的优化处理方法.     

叠前深度偏移技术

叠前深度偏移技术摆脱了常规叠后时间域处理要求时距曲线是双曲线的简单假设,可以适用于各种复杂构造。本文阐述了叠前深度偏移的基本原理、处理流程以及在煤田二维、三维地震资料处理中初步的应用效果。文章最后指出：为了提高煤田复杂地区地震勘探的效果和解释精度,开展叠前深度偏移势在必行。     

叠前深度偏移技术在QMQ地区成像中的应用

位于东部QMQ地区的地震资料,其地表地质条件较好,但因勘探目的层是奥陶系复杂的古潜山,因此,适合应用叠前深度偏移技术进行潜山顶及其内幕的成像。通过Kirchhoff叠前深度偏移技术中精细的数据准备、速度-深度模型的建立与优化、偏移孔径的试验与选择和偏移成像4个关键环节的应用研究,完成了QMQ地区地震资料的Kirchhoff叠前深度偏移。通过与叠前时间偏移剖面对比,叠前深度成像改善了QMQ地区地震数据的信噪比和分辨率,同时提高了奥陶系潜山及其内幕的成像精度,为后续的深度域地质解释和构造成图提供了可靠的偏移数据,研究成果对深层煤勘探所面临的底板奥灰水的研究具有借鉴意义。     

相移加校正变范围三维叠前深度偏移

理论和实践证明,三维叠前深度偏移是目前最精确的地震波场为成像方法,该文在二维叠前深度偏移及偏移速度模型建立方法研究的基础上,进一步研究了变范围三维叠前深度偏移叠加方法和软件,用三维相移加校正方法在炮集上实现三维叠前深度偏移,并根据三维速度模型构造形态,自动确定偏移后成像孔径进行变范围移叠加,提高三维构造形态清晰度。该方法属全波方程偏移,具有成像精度高,对模型适应性强的特点。     

Distribution of gas hydrate reservoir in the first production test region of the Shenhu area,South China Sea

In May and July of 2017, China Geological Survey (CGS), and Guangzhou Marine Geological Survey (GMGS) carried out a production test of gas hydrate in the Shenhu area of the South China Sea and acquired a breakthrough of two months continuous gas production and nearly 3.1 × 10⁵ m³ of production. The gas hydrate reservoir in the Shenhu area of China, is mainly composed of fine-grained clay silt with low permeability, and very difficult for exploitation, which is very different from those discovered in the USA, and Canada (both are conglomerate), Japan (generally coarse sand) and India (fracture-filled gas hydrate). Based on 3D seismic data preserved-amplitude processing and fine imaging, combined with logging-while-drilling (LWD) and core analysis data, this paper discusses the identification and reservoir characterization of gas hydrate orebodies in the Shenhu production test area. We also describe the distribution characteristics of the gas hydrate deposits and provided reliable data support for the optimization of the production well location. Through BSR feature recognition, seismic attribute analysis, model based seismic inversion and gas hydrate reservoir characterization, this paper describes two relatively independent gas hydrate orebodies in the Shenhu area, which are distributed in the north-south strip and tend to be thicker in the middle and thinner at the edge. The effective thickness of one orebody is bigger but the distribution area is relatively small. The model calculation results show that the distribution area of the gas hydrate orebody controlled by W18/W19 is about 11.24 km², with an average thickness of 19 m and a maximum thickness of 39 m, and the distribution area of the gas hydrate orebody controlled by W11/W17 is about 6.42 km², with an average thickness of 26 m and a maximum thickness of 90 m.     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征

天然气水合物作为一种新型、洁净、潜在的新能源,越来越引起世界各国科学家的重视,对天然气水合物研究也进一步深入,但天然气水合物作为一种能源矿产,对其成藏机制的研究相对较少。针对我国天然气水合物调查研究相对较为详细的神狐海域,从其物质来源、气体运移通道、成藏条件等角度探讨神狐海域天然气水合物的成藏特征,指出白云凹陷古近纪埋藏的巨厚烃源岩是其成藏的主要物质基础;底辟构造发育区是形成水合物流体向上运移的主要通道;新近纪晚期大面积发育的滑塌体是水合物的主要赋存区。神狐海域具备天然气水合物成藏的优越条件,是进一步勘探水合物的远景区。     

神狐海域天然气水合物成藏系统数值模拟与试采矿体优选

为了进一步了解南海北部陆坡神狐海域勘探区天然气水合物成藏系统特征,优选天然气水合物优势矿体,基于经过矿体的地震剖面资料,结合区域成藏地质条件,分别构建了勘探区W17和W18两个矿体的二维地质模型,从天然气水合物成藏的稳定域、气源形成、运移输导及储集成藏进行了系统数值模拟。结果表明：①神狐勘探区成矿气源丰富,来自浅层的生物成因气和深层的热成因气都可作为天然气水合物成藏的气源;②神狐勘探区流体输导条件良好,深部大断裂可以作为油源断裂沟通深部源岩,是连接深部热成因气的主要通道,浅部调节性断裂和渗透性砂岩一起作为横向+垂向复合输导;③在神狐勘探区稳定域内,区域构造部位相对高、断块封闭性相对好、渗透率相对大的区域为天然气水合物成藏的有利储集层;④综合分析认为,W17矿体比W18矿体在气源、运移及储层特性上更具优势,应作为优先考虑的试采矿体。     

Application of frequency division inversion in the prediction of heterogeneous natural gas hydrates reservoirs in the Shenhu Area,South China Sea

Drilling results suggest that the thickness of natural gas hydrates (NGHs) in the Shenhu Area, South China Sea (SCS) are spatially heterogenous, making it difficult to accurately assess the NGHs resources in this area. In the case that free gas exists beneath hydrate deposits, the frequency of the hydrate deposits will be noticeably attenuated, with the attenuation degree mainly affected by pore development and free gas content. Therefore, the frequency can be used as an important attribute to identify hydrate reservoirs. Based on the time-frequency characteristics of deposits, this study predicted the spatial distribution of hydrates in this area using the frequency division inversion method as follows. Firstly, the support vector machine (SVM) method was employed to study the amplitude versus frequency (AVF) response based on seismic and well logging data. Afterward, the AVF response was introduced as independent information to establish the nonlinear relationship between logging data and seismic waveform. Then, the full frequency band information of the seismic data was fully utilized to obtain the results of frequency division inversion. The inversion results can effectively broaden the frequency band, reflect the NGHs distribution, and reveal the NGHs reservoirs of two types, namely the fluid migration pathway type and the in situ self-generation self-storage diffusion type. Moreover, the inversion results well coincide with the drilling results. Therefore, it is feasible to use the frequency division inversion to predict the spatial distribution of heterogeneous NGHs reservoirs, which facilitates the optimization of favorable drilling targets and is crucial to the resource potential assessment of NGHs.©2022 China Geology Editorial Office.     

南海北部陆坡高饱和度天然气水合物气源运聚通道控藏作用

气源运聚通道与天然气水合物富集成藏关系密切。利用准三维地震资料并结合钻探成果,深入研究了神狐海域GMGS3钻探区高饱和度水合物站位气源运移疏导通道地质地球物理特征及其控藏作用。结果表明:高饱和度水合物产出站位发育多种类型运移疏导通道,且与BSR空间耦合关系较好;紧邻BSR之下为强振幅反射,强振幅下部游离气体充注现象明显,表明水合物稳定域下部存在气体运移的通道,且深部气体向浅层发生了运移。深大断裂、底辟及气烟囱构成了沟通深部热解气及浅层生物气与浅层温压稳定域的垂向通道,在这些通道上方可以直接形成水合物;浅部滑塌面、水道砂及海底扇构成的高孔渗连续性砂体为浅层生物气及深部运移而来的部分热成因气横向运移通道,气体的侧向运移扩大了气体供给范围,增加了矿体横向展布规模。文章认为,天然气运移疏导系统与其他成藏要素匹配良好的构造和区域是勘探高饱和度水合物的有利目标。     

南海神狐海域天然气水合物地球物理测井评价

我国南海北部神狐海域的天然气水合物钻探过程中采用电缆测井来识别水合物储层,使用了自然伽马、电阻率、密度、声波全波列、井温—井方位、井径及中子等7种测井仪器,测量的参数主要包括地层的自然放射性、深(浅)探测电阻率、密度、纵波速度、温度、井径、长(短)源距中子计数率及井眼方位,这些参数对于确定天然气水合物的赋存位置起到非常重要的作用。详细介绍了神狐海域天然气水合物测井的工作方法和基本步骤,参照国外相关分析,针对其中某站位钻孔ZK1的地层孔隙度及天然气水合物饱和度进行初步评价。结果表明密度测井和电阻率测井两种方法求出的地层孔隙度的一致性较好,而计算的天然气水合物饱和度值则高于孔隙水淡化分析得到的值,因此尚需结合研究区岩心分析数据来提高解释精度。研究结果对未来我国的天然气水合物测井评价具有指导意义。     

南海神狐海域MIS12期以来的碳酸盐旋回与水合物分解

对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0~39.41 m和0~23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS¹⁴C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明：SH1B孔MIS12期以来CaCO₃曲线总体上具有明显的冰期和间冰期旋回,表现为较典型的冰期低、间冰期高的“大西洋型”旋回特征,具有良好的地层意义;SH5C孔除MIS1-MIS2期外,MIS3-MIS8期的CaCO₃含量较SH1B孔的要低,冰期和间冰期旋回性较差,MIS3-MIS 4和MIS7期出现明显的低钙事件;同时,SH5C孔MIS3-MIS5期浮游有孔虫G.ruber的δ¹³C值明显负偏,平均值为-0.11‰;两孔MIS1期的沉积速率是MIS2期的近2倍,与前人的研究结果相反,为MIS2期部分地层缺失所致。SH1B孔受水合物分解影响不大,而SH5C孔受水合物分解影响明显。SH5C孔MIS2期的地层缺失事件和MIS3-MIS4、MIS7期的低钙事件以及MIS3-MIS5期δ¹³C值负偏事件主要发生在末次冰期,推测与下伏水合物分解产生的海底滑塌、海水酸化等环境效应有关。     

南海神狐海域X区块天然气水合物的控制因素

为了探讨南海神狐海域X区块天然气水合物的控制因素,开展了高分辨地震资料精细解释和天然气水合物地震相研究。结果显示,X区块存在3条主控断层和众多滑塌断层;预测的稳定带内水合物呈多层分布,稳定带底部水合物层厚度较大、连续性较好。结合地震反射特征和可能的气源讨论初步认为,X区块天然气水合物的成藏模式主要有两种类型:在断裂或滑塌构造发育区,水合物的气源以热解成因气为主,水合物呈多层分布;在构造平缓地区,水合物的气源以生物成因气为主,水合物呈单层分布,且主要分布在似海底反射(BSR)之上一个狭窄的范围内。     

南海神狐海域天然气水合物声波测井速度与饱和度关系分析

利用南海北部神狐海域A站位的地震和测井资料综合分析神狐海域含天然气水合物沉积层的声波测井速度及水合物饱和度的分布特征和变化规律,并对水合物饱和度的理论计算值和实测值进行对比分析,同时对水合物稳定带的纵波速度特征与饱和度的关系进行了综合研究。结果表明：神狐海域A站位的水合物层厚度约20 m,纵波速度在1 873～2 226m/s之间,水合物饱和度在15.0%～47.3%之间变化,水合物饱和度值相对较高;受海底复杂地质因素的影响,根据岩心孔隙水的氯离子淡化程度实测的水合物饱和度随声波速度的变化并不是单一的正比例关系,而是随声波速度的升高而上下波动,波动幅度在10%～20%之间,总体趋势上随声波速度的升高而升高,并集中分布在理论曲线附近;利用热弹性理论速度模型计算并校正后的水合物饱和度随声波速度的增加而有规律地增加,水合物饱和度的理论计算值与实测数据比较吻合,说明所建立的岩石物理模型正确,模型参数选取合理。根据声波速度计算水合物饱和度这一方法可扩展到整个研究区域,并为研究区的水合物资源量评价提供基础数据。