Analysis of multi-dimensional SAR for determining the thickness of thin sea ice in the Bohai Sea

Flat thin ice (<30 cm thick) is a common ice type in the Bohai Sea, China. Ice thickness detection is important to offshore exploration and marine transport in winter. Synthetic aperture radar (SAR) can be used to acquire sea ice data in all weather conditions, and it is a useful tool for monitoring sea ice conditions. In this paper, we combine a multi-layered sea ice electromagnetic (EM) scattering model with a sea ice thermodynamic model to assess the determination of the thickness of flat thin ice in the Bohai Sea using SAR at different frequencies, polarization, and incidence angles. Our modeling studies suggest that co-polarization backscattering coefficients and the co-polarized ratio can be used to retrieve the thickness of flat thin ice from C- and X-band SAR, while the co-polarized correlation coefficient can be used to retrieve flat thin ice thickness from L-, C-, and X-band SAR. Importantly, small or moderate incidence angles should be chosen to avoid the effect of speckle noise.     

纳污海水中COD生化降解过程的模拟试验研究

1995年5－11月期间,采取渤海湾海水,控制不同的试验水温和不同的有机物起始浓度,采用试验室模拟方法,测定COD生化降解曲线。依据COD降解动力学理论,得出不同环境条件下的COD生化降解动力学参数。经过归纳综合,建立了纳污海水中COD的生化降解动力学参数方程式。试验结果显示,渤海湾天津近岸排海污水COD生化降解过程符合一级反应动力学模型,其降解速率系数足值介于0．023－O．076d-1之间。k值受温度变化的影响较大,温度越高,k值越大。     

冰激直立腿海洋平台疲劳寿命分析

由于渤海特殊环境条件与油藏分布决定了该海域导管架油气平台属于典型的柔性抗冰结构。多年现场观测发现,该类结构存在显著的冰激振动现象。冰振不仅能激起较大的甲板加速度响应,还会引起明显的导管架管节点交变应力。在结构设计与安全保障中进行疲劳分析及寿命估计是必要的。对于直立腿抗冰结构,精确的冰激疲劳寿命计算方法还不成熟。基于多年的现场监测,首先分析了冰与直立腿抗冰结构相互作用过程;其次,提出了冰激直立腿平台的疲劳寿命分析流程;最后,选取渤海某典型直立腿平台,利用ANSYS数值模拟,对比了稳态冰力和随机冰力下结构的疲劳损伤,进而计算出疲劳寿命。本研究为寒区柔性结构抗冰设计与安全保障提供了理论基础。     

Distribution Characteristics and Accumulation Model for the Coal‐formed Gas Generated from Permo‐Carboniferous Coal Measures in Bohai Bay Basin,China: A Review

Coal-formed gas generated from the Permo-Carboniferous coal measures has become one of the most important targets for deep hydrocarbon exploration in the Bohai Bay Basin, offshore eastern China. However, the proven gas reserves from this source rock remain low to date, and the distribution characteristics and accumulation model for the coal-formed gas are not clear. Here we review the coal-formed gas deposits formed from the Permo-Carboniferous coal measures in the Bohai Bay Basin. The accumulations are scattered, and dominated by middle-small sized gas fields, of which the proven reserves ranging from 0.002 to 149.4×108 m3 with an average of 44.30×108 m3 and a mid-point of 8.16×108 m3. The commercially valuable gas fields are mainly found in the central and southern parts of the basin. Vertically, the coal-formed gas is accumulated at multiple stratigraphic levels from Paleogene to Archaeozoic, among which the Paleogene and PermoCarboniferous are the main reservoir strata. According to the transporting pathway, filling mechanism and the relationship between source rocks and reservoir, the coal-formed gas accumulation model can be defined into three types: "Upward migrated, fault transported gas" accumulation model, "Laterally migrated, sandbody transported gas" accumulation model, and "Downward migrated, sub-source, fracture transported gas" accumulation model. Source rock distribution, thermal evolution and hydrocarbon generation capacity are the fundamental controlling factors for the macro distribution and enrichment of the coal-formed gas. The fault activity and the configuration of fault and caprock control the vertical enrichment pattern.     

渤海海域古近系湖盆边缘构造样式及其对沉积层序的控制作用

陆相断陷湖盆边缘构造带是湖盆的重要组成部分,它们通常紧邻生油中心,是陆相断陷湖盆的油气主要富集带之一。渤海海域古近系湖盆边缘构造样式可划分为伸展型湖盆边缘和走滑型湖盆边缘两大类,伸展型湖盆边缘又可划分为陡坡断裂型湖盆边缘、缓坡断裂型湖盆边缘、简单缓坡带型湖盆边缘和轴向斜坡型湖盆边缘。伸展型湖盆边缘在全区各大凹陷均可见,走滑型湖盆边缘仅发育在盆地的东部地区,主要受郯庐断裂带的控制。不同类型湖盆边缘的构造活动方式和构造演化过程各不相同,因而其所形成的地貌形态有较大的差别,可容空间和沉积基准面的变化各具特色,从而导致不同构造样式的湖盆边缘具有不同的沉积层序构成模式。湖盆边缘构造样式对层序构成的控制作用的分析对储集层预测和岩性圈闭预测具有重要的指导意义。     

春季黄、渤海沉积物中CH4和N2O的垂向分布特征研究

本研究分别利用顶空平衡法与qPCR技术测定了2018年春季黄、渤海5个典型站位柱状沉积物中甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)浓度及产甲烷菌与硫酸盐还原菌功能基因拷贝数,并分析了其与间隙水中相关环境因子的关系。沉积物上方水文条件的差异以及其中复杂的碳氮生物地球化学过程使得CH₄和N₂O浓度呈现出明显的空间和垂直变化。结果显示,沉积物中CH₄浓度为0.23~0.92 μmol·kg^-1,N₂O浓度为18.90~104.96 nmol·kg^-1。总体来说,渤海沉积物中CH₄和N₂O平均浓度高于黄海。垂向分布上,CH₄浓度均随深度增加逐渐升高, $\text{SO}_{4}^{2-}$浓度随深度增加逐渐降低,并与CH₄浓度呈镜像关系,产甲烷菌与硫酸盐还原菌的丰度也遵循着同样规律,这表明沉积物中产甲烷作用受$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度的抑制。 mcrA基因拷贝数平均值为渤海低于黄海。除3500-7站外,沉积物中mcrA基因拷贝数随深度增加而升高。各站位mcrA 基因丰度与CH₄浓度均无显著相关性,且mcrA丰度与$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度之间也未检测到显著相关性。dsrB基因拷贝数远高于mcrA基因拷贝数,且两者相差至少两个数量级。 dsrB基因拷贝数随深度逐渐增加,直至10 cm左右,随后至沉积物底部逐渐减少。各站位dsrB基因拷贝数与CH₄浓度剖面略有镜像关系,但均未检测到显著负相关性。以上结果均表明沉积物中存在着同时消耗沉积物中$\text{SO}_{4}^{2-}$与CH₄的其他作用。N₂O浓度随深度增加先降低,在深度30 cm以下逐渐升高。间隙水中$\text{NO}_{3}^{-}$和$\text{NO}_{2}^{-}$浓度均随深度减小,同时$\text{NH}_{4}^{+}$浓度与其呈相反趋势。沉积物中N₂O与$\text{NO}_{2}^{-}$及$\text{NO}_{3}^{-}$浓度均呈正相关,且前者相关性较高,说明反硝化作用是沉积物中N₂O产生的主要过程。这些结果为进一步了解近岸陆架海域沉积物中CH₄和N₂O的来源、分布及碳氮生物地球化学循环提供了参考资料。     

渤、黄、东海内潮的数值模拟

在全球的海洋中,中国东海和临近海域是最显著的内潮生成地之一。本文采用NODC(Levitus) World Ocean Atlas 1998提供的季平均温、盐资料,计算海水的密度,并计算垂向密度梯度的最大值点,得到一个较符合海水实际的密度分层。使用三维非线性数值模型(将海洋分为2层)研究了潮汐(M2,S2,K1,O1分潮)作用下渤黄东海的内潮,揭示了整个海区内潮起伏的空间分布,结果发现大振幅的波动均发生在台湾东北(冲绳海槽)海域和中国近海地形突变之处,其中前者更显著。对于各分潮模拟得到的表面潮与TOPEX/Poseidon高度计资料基本一致。研究结果表明上层海水的深度和厚度的梯度对内潮有一定的影响;冬季分布区域比夏季小,强度比夏季大。     

进入渤海的热带气旋路径特点分析

热带气旋是夏季影响渤海的灾害性天气系统之一。其影响路径主要有三类，各类路径在影响时前期中高纬500hPa高空环流形势及夏季西太平洋副热带高压特征指数有显著差异。     

探讨渤海及周边地区海洋平台抗震设防水准

介绍了美国API规范的内容,并将南加利福尼亚和中国渤海海域地震活动特征与地震危险性进行对比. 对比结果表明,无论在地震活动的频度与强度还是地震危险性分析结果上,渤海都比南加州弱. API规范指出,对于南加利福尼亚地区的永久性建筑, 强度设计水准取重现期200 a,变形设计水准取几百至几千年. 我国相关规范规定的海洋平台强度设计和变形设计水准分别取500 a和10 000 a,过于保守. 同时,与其它建构筑物的抗震水平相比较,甲类建筑变形设计水准取设计基准期100 a内超越概率2%~3%,乙、丙类取50 a内2%~3%,考虑海洋平台易于引起严重的次生灾害,变形设计水准取设计基准期30 a内1%（相当于重现期3 000 a）应是安全的. 基于上述对比分析, 同时考虑到经济承受能力以及与现行标准的连贯性, 建议我国海洋石油平台的强度设计水准和变形设计水准分别取200 a和3 000 a.     

基于正演模拟的复合曲流带砂体内部构型解剖研究及应用

Q油田是渤海大型河流相沉积的稠油油田,其北区NmⅣ1主力含油砂体为复合曲流带沉积,经过16年的注水开发,油水关系复杂,平面注水受效不均的问题日益严重,如何优化注釆结构来改善开发效果已成为急需解决的问题。优化现有注釆井网的关键是认识复合曲流带砂体内部不同单河道砂体的切叠关系及展布特征,即对目标砂体开展内部不同单河道的构型单元分布特征研究。首先,依据岩电标定的测井曲线特征、局部发育的薄夹层以及曲流河纵向下切模式,对复合砂体内部不同单河道砂进行划分与对比;然后基于单井沉积微相划分结果,开展井间剖面相对比分析,表明复合砂体内部存在5种不同单河道砂体切叠模式;建立5种正演概念模型,利用地震正演模拟合成地震记录,总结了不同单河道砂体间顶面高程差异、点坝边界、废弃河道等曲流河砂体构型边界的波形特征;利用地震属性提取及多种地质构型方法,综合分析,最终实现了海上大井距条件下复合曲流带砂体内部不同单一曲流河砂体构型边界的精细识别;最后由注采动态资料的响应关系评估不同的切叠模式对注水效果的侧向遮挡程度,并以此为依据,优化现有的注釆井网并取得了非常好的生产效果。