天然气水合物诱因的深水油气开发工程灾害风险——以墨西哥湾深水钻井油气泄漏事故为例

随着深水油气资源的大力开发,与水合物有关的海洋工程安全问题日益增多.天然气水合物分解使得海底地层产生超孔隙压力,同时导致沉积物结构强度下降,容易引发气体泄漏、海底滑塌等工程事故,增加了海洋深水工程的灾害风险.2010年4月20日在美国墨西哥湾海域作业的BP公司“深水地平线”钻井平台爆炸并沉没,这一事故引发了墨西哥湾海域...     

天然气水合物地球物理勘探技术的应用及发展

天然气水合物是一种广泛分布于全球、能量密度高、具有极高资源价值的新型清洁能源,因而成为油气勘探界长期研究的热点.本文基于ICGH-9(第九届国际天然气水合物会),结合相关文献资料对天然气水合物地球物理方法及其取得的进展进行综述.内容主要包括地震勘探、海底地震仪(OBS)、地球物理测井、海洋电磁法、地质雷达以及室内声学研究在水合物相关的地质构造(麻坑、泥火山、底辟构造、气烟囱、大型海底滑坡及地质体)、地震识别和处理、地震属性分析与提取技术、天然气水合物及游离气饱和度计算、水合物模拟实验等方面取得的进展.提出地震勘探、地球物理测井技术目前在水合物地球物理勘探中具有勘探精度高、分辨率高等优势,海洋电磁技术因对烃类气体、薄层及薄互层识别困难而逐渐成为了辅助手段,建议在下一步勘探中:①在当前集中于近海底研究的基础上,开展对海底表面、海水甚至海面都进行有效的系统性调查;②建立海洋地震勘探、可控源电磁法、地球物理测井、数据采集、数据处理、数值模拟、异常分析、成像技术等一体化系统;③结合地震、地质、岩性等资料对水合物生产动态进行数值模拟计算,带入储层岩性及地质结构特征参数、储层温压状态参数、水合物藏的储量等参数,结合岩石物理模型、地温梯度参数、水合物相平衡条件以及常规产气速率等,对不同开采方式或者多种方式联合使用情况下,模拟生产对天然气水合物储层的物性影响、引起的环境效应以及最高产气量等多种响应.     

岩石物理和AVO在天然气水合物勘探中的应用

与其他的孔隙流体相比，天然气水合物展示出独特的弹性。本文通过AVO研究孔隙流体，对天然气水合物填充岩石的AVO特性进行研究，并且探索了AVO在天然气水合物勘探中应用的潜力。     

地球系统中的天然气水合物-天然气体系研究展望

虽然目前国外已有很多学者研究了天然气水合物及其分解产生的气体在地球系统各圈层中的循环转化过程,但国内基本上还没有开展相关方面的研究,况且其中的很多问题尚不清楚.本文的目的是通过分析国内外相关的研究进展,提出天然气水合物-天然气体系这个概念,并归纳总结天然气水合物-天然气体系在地球系统各圈层中的循环转化问题,希望能为研究天然气水合物在全球碳循环和气候变化中的作用提供一定的参考.通过分析发现,天然气水合物-天然气体系在地球系统各圈层中的循环转化过程是非常复杂的,而各个圈层对于天然气水合物-天然气体系在地球系统中的循环转化过程都十分重要,这个体系可能是影响全球碳循环和气候变化的一个重要组成部分.     

海洋天然气水合物的地球物理探测高新技术

海洋天然气水合物是一种潜在的巨大能源,在资源环境、灾害方面处于非常重要的地位。发展海洋天然气水合物的地球物理探测高新技术一蕴藏量估算技术、深水区高分辩率地震技术、井中地球物理技术、海洋电滋法探测技术,准确了解天然气水合物的分布与蕴藏量,对我国海洋天然气水合物产业的建立具有关键作用。     

日本南海海槽天然气水合物研究现状

本文介绍日本在其周围海域特别是南海海槽的海洋天然气水合物研究工作，首先介绍其研究简史，研究计划，研究队伍及早期研究成果，其次，介绍了西南海海槽天然气水合物的勘探、研究状况，然后,介绍了五年计划实施的东南海海槽地球物理勘探、钻探状况，最后指出，南海海槽的一些新资料深入的综合研究无疑会给世界水合物研究增添新的内容。     

天然气水合物的开采——以马利克钻井为例

马利克水合物钻井项目是以加拿大为主执行的一个国际大陆钻探项目.该项目的目标是在多学科科研框架内,尝试几种水合物分解激发方法,并进行水合物连续生产效应评价.钻井位置选在加拿大西北地区贝夫特大陆边缘马更些三角洲的最北端,这里是加拿大油气储量最为丰富的地区之一.本项目共完成三口间距40米的钻井,中间为生产井,用于水合物的生产实验,两侧为观测井,用于水合物生产之前、生产中及生产之后的各种观测.在生产井中使用减压法、热激发法以及两者组合进行了水合物的短期生产开采实验.在马利克钻探之前,人们通过计算机模拟来评价热激发和降压法进行水合物开发的评价.计算机模拟结果显示,在技术上,水合物的产气速率完全可以达到作为资源开发的要求.但利用这种方法进行水合物开采,在经济上是否合算,则没有可靠的评估和先验的知识.马利克的研究钻探首次证实从水合物储层进行天然气体生产在技术和经济上都是可行的.实验证明,在气体采收过程中减压比单纯加温能更快地产生气体,而加温和减压组合则能高效率地从水合物储层中产生气体.     

含天然气水合物储层衰减岩石物理研究进展

衰减是储层的重要基础物性,正确认识天然气水合物储层的吸收衰减机制对于准确预测水合物饱和度具有重要意义.天然气水合物以不同形态赋存在粗粒砂岩或细粒黏土质沉积物中,而这两种水合物储层对应的衰减特征存在显著差异.为了阐明其内部的衰减机理,近年来学者们提出了多种岩石物理模型.其中,砂岩水合物层的衰减模型大致有两类,其中一类以三相Biot理论为基础,模型中包含多种描述水合物颗粒与砂岩颗粒间接触作用的衰减机制,如颗粒胶结、摩擦、微裂隙导致的喷射流等.这类模型可以较合理地再现实际声波测井资料中衰减随水合物饱和度增加而增加的情况,但在地震频段无法产生有效的衰减强度.另一类模型的衰减主要以等效颗粒模型所描述的水合物内部孔隙水与自由孔隙水之间的交换作用为主导,其能够解释砂岩水合物在地震频段的衰减现象.黏土质沉积物中的水合物衰减研究则是首先基于等效颗粒模型模拟黏土矿物附着水的衰减机制建立背景沉积物的衰减模型;接着在其基础上通过量化纯水合物的物性和水合物赋存对背景沉积物性质的改变来完成建模.该模型也已成功应用于地震频段的反射地震资料中.以上衰减模型的提出使水合物的衰减研究取得了实质性进展,使研究人员能够定量化...     

海域天然气水合物勘测的地球物理方法

到目前为止,已经探明的天然气水合物储量要远小于预测的水合物储量.这种现状不同程度地反映出我们对天然气水合物赋存规律认识不足,和对天然气水合物勘探方法认识不足.本文根据作者多次参加水合物地球物理调查国际航次的认识及文献资料,综述了海域天然气水合物勘探方面一些有效的地球物理技术方法,以利于我国海域天然气水合物的勘探工作以及勘探方法的创新.本文指出,地震勘探是目前进行天然气水合物勘探最常用、也是最重要的方法.地震方法主要包括传统的单道、多道地震方法、高分辨地震方法、深拖多道地震探测方法、海底地震仪方法、多道-多分量海底地震电缆方法、海底地震检波器方法等.此外,根据水合物发育区特有的海底地形地貌特征和水体异常特征,根据水合物发育所需要的温度-压力场特征、电磁特征和含水合物地层的剪切模量特征发展的多波束方法、旁扫声纳方法、海底热流探测方法、海底电磁方法以及海底重力测量方法等都在海域天然气水合物勘探中有着很好的效果.     

SQUID及在地球物理中的应用

SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)技术(特别是高温SQUID)的发展，为地球物理探测技术的发展提供了巨大潜力，基于SQUID技术开发的地球物理探测系统不仅具有精度高、分辨率高的优点，而且仪器系统轻便，在野外实验和应用取得了巨大的进展，本文将近年SQUID技术应用于地球物理取得的进展进行了简要的总结，并阐述它了在地球物理勘探领域的广阔应用。     

海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅰ)：岩石物性

本文综述了含水合物沉积物的岩石物性模型，讨论水合物饱和度与岩石物性的关系，关于纵波速度与水合物饱和度的关系，有一些简单模型，如孔隙度降低模型，时间平均方程、时间平均－Wood加权方程，也有复杂模型，如根据弹性模量计算的模型、根据等效介质中地震波传播理论的模型，本文还介绍了含水合物沉积物的电阻率、电导率模型与含注重气沉积物的岩石物性。     

地球物理技术在我国考古和文物保护工作中的应用

20世纪80年代以来，我国考古及文物保护工作者和地球物理工作者越来越认识到地球物理技术在考古和方物保护方面可以发挥作用，在古幕探查、大型古建筑地下遗存现状、古遗迹断代等方面，地球物理技术都找到了发挥作用的机会，本文通过地球物理技术在云冈石窟、龙门石窟、克孜尔石窟、北京故宫紫禁城、嵩岳寺塔、古泗州城遗址、风阳明中都等的物理探查实例，以及查找古幕、古遗迹断代等方面的工作，介绍了我国在考古和文物保护领域应用地球物理技术的进展，并指出了物探在用于考古和文保时的特点和展望。     

小波分析在地球物理信息融合中的应用

为了实现地球物理资料的自动综合解释,提出了一种基于小波分析的多分辨地球物理信息融合方法.阐述了地球物理信息融合中的关键技术,即信息表示、融合方法及融合中的控制.利用多种地球物理信息融合获取有关地质目标的知识,避免了单一方法的局限性,减少了各种地球物理信息不确定性误差的影响.对实际资料进行了实验,实现了速度、视电阻率和密度信息融合.实验结果表明融合图像包含了更多地质目标的信息.     

地球物理方法在碳酸盐岩储层预测中的应用综

近年来,碳酸盐岩储层逐渐成为世界各国勘探的一个重点.本文结合碳酸盐岩的地球物理特征,简要介绍了目前在碳酸盐岩储层预测中应用的一些主要地球物理方法,探讨了各种方法的应用基础及限制条件,并分析了地球物理方法在碳酸盐岩储层预测方面的发展方向和趋势.     

地震属性在天然气水合物识别中的应用

地震属性包含了大量的地质特征,对天然气水合物矿体识别起着重要作用.在对天然气水合物进行识别时,如何选取适用于工区的地震属性和分类方法是解决问题的关键.本文对神狐地区地震数据进行了优化处理,提取了15种地震属性.通过自组织神经网络分析技术对地震属性数据所反映的地质特征进行自动识别和分类,与实际测井数据进行反复对比,获得了工区水合物的识别图和雕刻图.研究结果与已知的钻井区域进行反复对比和综合分析,发现自组织神经网络在水舍物识别研究中起了良好的作用.     

数据描述语言（DDL）及其在地球物理数据管理中的应用

科学家所能运用的科学数据每天都在增加，但这些数据都是以各种不同格式存在的。数据格式问题已成为当今数据管理和分析中的一大问题，它直接妨碍了数据的共享与通用性。其中一个解决办法是采用标准格式，但此方法经试验证明不能显著减轻格式问题。当前科学数据管理的最新进展之一是数据描述语言的发展与采用。数据描述语言方法不限制数据于几种标准格式中，而是通过一种描述机制来直接描述所面临的各种格式。在这种机制下，我们可以     

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.

     

地球物理技术在天然气水合物预测中的应用

Based on the sensitivity of geophysical response to gas hydrates contained in sediments, we studied the prediction of gas hydrates with seismic techniques, including seismic attributes analysis, AVO, inverted velocity field construction for dipping formations, and pseudo-well constrained impedance inversion. We used an optimal integration of geophysical techniques results in a set of reliable and effective workflows to predict gas hydrates. The results show that the integrated analysis of the combination of reflectivity amplitude, instantaneous phase, interval velocity, relative impedance, absolute impedance, and AVO intercept is a valid combination of techniques for identifying the BSR （Bottom Simulated Reflector） from the lower boundary of the gas hydrates. Integration of seismic sections, relative and absolute impedance sections, and interval velocity sections can improve the validity of gas hydrates determination. The combination of instantaneous frequency, energy half attenuation time, interval velocity, AVO intercept, AVO product, and AVO fluid factor accurately locates the escaped gas beneath the BSR. With these conclusions, the combined techniques have been used to successfully predict the gas hydrates in the Dongsha Sea area.