西沙海域晚中新世环礁体系的发现及演化

前人对南海现代环礁的研究已经非常系统和深入,但对古环礁及其沉积体系的研究却很少涉及．本文利用高分辨二维地震数据,在西沙海域发现了3个晚中新世环礁体系,分别命名为A,B及C．这3个环礁体系均发育于由断层控制的地垒之上,由环礁礁体、点礁、礁前斜坡及漏湖沉积组成．在层序地层格架下,利用礁前斜坡沉积是否发育来判定这3个环礁体系的淹没史．环礁体系A上的大型环礁礁体一直发育至第四纪才被淹没,而环礁体系B及C在上新世均被淹没．晚中新世,研究区内环礁体系发育最为广泛和完整,表明晚中新世是西沙海域造礁生物最为繁盛的时期,这与ODP184航次钻探结果相一致;上新世是研究区内一个重要的生物礁淹没期,环礁体系B及C全部被淹没于海水之下,半远洋沉积开始占据优势;第四纪是研究区内另一个生物礁淹没期,环礁体系A上的两个大型环礁最终被淹没于海底之下,半远洋沉积开始覆盖填平晚中新世形成的环礁体系．环礁的生长与淹没长期来看主要受构造沉降控制,而全球海平面升降在短期的某一时段内也会产生影响．     

南海神狐天然气水合物系统沉积物中自生黄铁矿的特征研究

南海神狐海域是中国最重要的天然气水合物调查研究区之一,为了解水合物存在对沉积物地球化学环境的影响,对采自神狐海域W19B井位的沉积物样品进行了矿物学和地球化学研究。X射线衍射分析和主量元素结果显示部分层位有异常高含量的硫化物（主要为黄铁矿）。扫描电镜结果表明随着样品深度的增加,黄铁矿的晶面、晶棱更加明显,且集合体形态呈现聚莓→单莓→细粒的变化趋势,扫描电镜还观察到草莓状黄铁矿向细粒自形黄铁矿转化的中间产物。在53.0 mbsf（meters below seafloor）和140.4 mbsf层位均发现异常高含量的黄铁矿。其中140.4 mbsf层位黄铁矿充填有孔虫壳体的现象普遍,并伴有大量柱状黄铁矿产出,可能与有机质和甲烷厌氧氧化相关,但主导作用应为甲烷厌氧氧化,该层位可能位于古硫酸根-甲烷界面（sulfate-methane interface,SMI）附近。根据所得结果,推测地质历史时期中甲烷异常渗漏事件的发生,致使向上的甲烷通量增加,推动SMI上移,导致53.0 mbsf和140.4 mbsf界面处因甲烷厌氧氧化而形成大量黄铁矿。多个黄铁矿富集层的存在可能表示沉积史中曾发生多期次的深部流体渗漏或者天然气水合物的分解活动。     

南海北部陆坡区沉积与天然气水合物成藏关系

截止2007年底,世界上已直接或间接发现水合物的矿点共有132处。另外,许多地方见有生物及碳酸盐结壳标志。世界上取得天然气水合物样品的地区表明,其形成与分布除了需要特定的温压条件外,还与沉积条件有较为密切的关系。2007年5月,我国在南海北部海域成功钻获天然气水合物实物样品,证实了南海北部蕴藏有丰富的水合物资源。通过对南海中北部陆坡区地层的地震相和沉积相分布特征、层序地层和沉积体系的综合分析,总结其沉积层序的特征,并对该区域沉积条件与水合物聚集成藏的关系进行了探讨。     

地震属性在天然气水合物预测中的应用

地震属性是地震资料中可描述的、可定量化的特征,它代表了原始地震资料中所包含的总信息的子集。地震属性分析就是将地震数据分解成各种属性。当地层中沉积物的孔隙内充填天然气水合物之后,沉积物的许多物理性质会发生相应的变化,这种变化导致了地震波的运动学和动力学特征发生改变,从而引起其地震属性的变化。针对南海北部陆坡天然气水合物研究区的地震数据提取各类地震属性,包括瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率、相对极性、能量半衰时、AVO1、AVO9和波阻抗属性。通过分析各种地震属性的响应特征及其与天然气水合物沉积层的关系,建立含天然气水合物地层的地震属性响应识别特征,利用统计学和聚类分析方法,结合地震正演结果对天然气水合物矿层目标进行预测,研究其平面分布规律,从而为天然气水合物钻探井位的确定提供可靠依据。     

应用改进的Biot-Gassmann模型估算天然气水合物的饱和度

针对南海神狐海区含天然气水合物的高孔隙度、以粉砂质黏土为主的未固结的深水沉积地层,采用Lee提出的改进的Biot-Gassmann (BGTL)模型,利用纵波速度数据估算了A井天然气水合物的饱和度。BGTL模型假设非固结沉积地层的横波速度与纵波速度比与地层骨架的横波速度与纵波速度比与地层孔隙度有关。模型中参数的选择与天然气水合物在沉积物中的赋存方式、沉积物的矿物组成、地层压差、孔隙度及微观孔隙结构等参数密切相关。A井中天然气水合物在沉积物中赋存模式接近于颗粒骨架支撑模式。根据岩心分析资料将A井的矿物骨架简化为黏土矿物、碳酸盐、陆源碎屑3类,根据各矿物组分的理论弹性参数和体积百分比可以计算得到地层骨架的弹性模量和密度。应用BGTL理论估算得到的A井天然气水合物主要赋存于海底以下195~220 mbsf井段,饱和度多数为20%~40%,最大饱和度为47%左右,与实测结果吻合。     

南海北部陆坡天然气水合物成藏机理研究：意义、现状与问题

天然气水合物是近三十多年重视起来的一种新型能源，被誉为21世纪洁净替代燃料，已逐步引起越来越多国家政府、企业、科学家的广泛关注和高度重视。以南海北部陆坡作为研究案例，充分利用我国海域天然气水合物调查评价和钻探工程资料的优势，重点开展天然气水合物成藏机理和分布规律理论研究，通过成藏理论创新，提高成藏预测能力，具有重要的科学意义和应用价值。 围绕海洋天然气水合物成藏系统，国际上在物质来源及成因机理、物理化学特征、形成环境及成藏模式、分布规律和资源评价等方面取得了显著进展。我国南海北部陆坡天然气水合物调查评价发现了一系列天然气水合物存在的地质、地球物理、地球化学和生物证据，钻探发现并取得了天然气水合物实物样品，但尚有许多关键科学问题需要解决，包括天然气水合物成藏系统中气、水、沉积物和水合物间的相互作用，天然气水合物的物理、化学响应机理及构造运动和沉积作用对我国海域天然气水合物的控矿机理等。     

高渗水合物储层的孔隙可压缩性反演

孔隙可压缩性与水合物储层物性相关.由于海域天然气水合物埋藏较浅, 沉积物尚未成岩, 海底水合物储层处于固结和完全未固结之间的状态, 通过岩石物理推导证明, 这两种状态下体积模量之差仅与孔隙可压缩性相关, 因此孔隙可压缩性反应了岩石颗粒从悬浮态到正常压实的成岩进程, 它可能与储层束缚水饱和度及渗透率密切相关.本文利用多口典型井数据分析了孔隙可压缩性与渗透率的关系, 结果表明在海底浅层沉积物中渗透率越高, 孔隙可压缩性越小, 孔隙可压缩性对高渗储层的判识能力明显强于其他参数.然后, 本文建立了两种状态下叠前地震反射特征的差异与岩石孔隙可压缩性的联系, 提出双状态叠前反演方法, 综合利用叠前地震数据以及测井资料反演得到了岩石孔隙可压缩性.实际应用效果表明, 孔隙可压缩性较好的预测了高渗透率地层, 气烟囱、粗粒的高含砂层等含气流体疏导通道渗透率较高, 同时为水合物形成提供有利条件.

     

底辟构造与天然气水合物的成矿关系

世界上天然气水合物发现地区的地质构造特征研究表明,底辟构造和水合物的形成与聚集有较为密切的关系。底辟构造可能是地层内部圈闭气体由于压力释放上冲的结果,也可能是气体向上运移的通道。初步总结了被动大陆边缘中典型底辟构造与天然气水合物的成矿关系,认为被动陆缘内巨厚沉积层、塑性物质与高压流体、陆缘外侧的火山活动及张裂作用,为底辟构造发育提供了条件,形成了水合物成矿的有利空间。文中对南海底辟构造发育的地质背景进行了分析,并对南海天然气水合物的发育和赋存进行了预测。笔者在进行综合分析的基础上,对底辟构造中天然气水合物的成矿模式进行了进一步的分析和探讨。     

叠后波阻抗无井反演技术在T研究区天然气水合物分布预测中的应用

针对南海北部陆坡T研究区的地质情况和天然气水合物的赋存特征,在缺少钻井资料的情况下,利用T研究区准三维地震数据和叠加速度谱资料,建立三维层速度模型,并将其转化为低频波阻抗背景模型。提取虚拟井进行精细标定,通过稀疏脉冲反演方法,最终获得研究区绝对波阻抗体和精细速度体。同时,综合利用地震、反演结果分析研究区水合物识别的最佳门槛值,并以此为依据对水合物进行定量解释。研究结果表明:①研究区内水合物的速度在2050~2150 m/s之间,纵波阻抗在3.9×106 kg·m-3·m·s-1以上,与围岩速度、阻抗反差较大;②水合物分布范围较广,在研究区中西部及东南部尤为发育,初步估算其厚度最大可达48 m左右。     

南海北部神狐西南海域天然气水合物成矿远景

通过对南海北部神狐西南海域的构造、沉积及气源环境研究,探讨了神狐西南海域天然气水合物的成矿条件,认为该区具有天然气水合物良好的成矿环境;通过穿越神狐西南海域陆坡深水区的典型高分辨率地震剖面资料的解释,初步判识出天然气水合物的可能分布区,预测了天然气水合物的成藏远景。