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海洋天然气水合物沉积层物性参数的分析及预测

已有 4771 次阅读 2008-5-9 00:09 |个人分类:未分类|关键词:天然气水合物,物性参数| 天然气水合物, 物性参数

于常青 吴志强

相对于上下覆沉积层,含水合物沉积层具有高纵波、横波速度,高纵横波速度比和对地震波低吸收衰减的地球物理特征,为地层物性提取的地震处理和反演技术的应用提供了理论依据。目前在石油、天然气地震勘探中应用成熟的岩性处理技术如垂直入射的振幅分析与数值模拟、AVO反演分析、速度分析、宽带约束反演和衰减结构分析等技术方法,都已应用到水合物地震识别中。研究者均期望在基于岩石物性的分析的基础上,利用这些技术方法来分析BSR成因及其与水合物游离气的相互关系、求取水合物和游离气的丰度和分布。

1.技术方法及原理

1)、由于含天然气水合物沉积层的特殊的物性特征,沿层孔隙度提取成为水合物研究中的一大难点。根据孔隙度变化对地震反射波的速度、振幅、频率和相位等特征参数的综合影响,创新性地采用基于模糊数学模型的方法沿层提取地震孔隙度。由于该方法技术综合考虑了孔隙度的变化对地震波的各属性特征的影响,降低了反演的多解性,提高了反演精度。

2)、根据我国目前还没有进行海域天然气水合物钻探物调查现状和水合物识别与资源评价的迫切需要,利用模拟井拟合迭代技术,采用约束稀疏脉冲宽带地震反演方法对地震资料进行地震反演,既解决了无测井资料约束的难题,又保证了反演的精度和分辨率。

3)、对所得到的地震波阻抗成果进行对比分析,通过交汇对比分析,提取相关公式,并用沿层对所提取的孔隙度进行确定性标定,在降低反演的多解性的基础上,确定性地提取孔隙度。

4)、通过对所得到的反演孔隙度数据体,依据岩石物性分析及其它的地质成果,采用相关统计分析技术反演求取含天然气水合物沉积层、含游离气沉积层的饱和度,为天然气水合物资源评价提供技术依据。

2、孔隙度、饱和度与地震波阻抗关系

研究目标层的岩石物性分析,尤其是孔隙度、饱和度与波阻抗的关系分析,对波阻抗反演的处理和解释关系重大,它可以有效地指导波阻抗反演处理中的约束条件和反演成果分析。下表(1)为不同的含天然气水合物、含游离气饱和度和沉积层孔隙度与波阻抗的关系。

1 含天然气水合物沉积物、含游离气沉积物和饱和水沉积物的物性关系表

岩性

物性

速度特征

波阻抗特征

  

  

  

 

含水合物沉积物

孔隙度

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

Vp=2969-19.15*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

Vs=1193-12.13*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

AI=6276-65.28*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

SI=2535-30.8*Φ

饱和度

随饱和度增加上升,拟合公式为:

Vp=1720+10.63*S-0.104*S2

随饱和度增加而增加,拟合公式为:

Vs=650-2.63*S+0.14*S2

随饱和度增加上升,拟合公式为:

AI=325919.74*S -0.23*S2

随饱和度增加而增加,拟合公式为:

SI=1176-6.4*S+0.27*S2

含游离气沉积物

孔隙度

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

Vp=2495-23.5*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

Vs=1345-17.7*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

AI=6345-65*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

SI=2656-30.26*Φ

饱和度

饱和度025%时,速度的快速下降;饱和度2570%,速度变化很小;饱和度大于70%后,速度略有增加

随饱和度增加而增加,拟合公式为:

Vs=541+1.74*S

饱和度025%时,波阻抗的快速下降;饱和度2570%,波阻抗的变化很小;饱和度大于70%后,波阻抗略有增加。

随饱和度增加而增加,拟合公式为:

SI=1045+0.77*S

饱和水沉积物

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

Vp=2554-18*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:Vs=1326-16.86*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

AI=5199-42.8*Φ

随孔隙度增加下降,拟合公式为:

SI306644*Φ

从表中可以看出,在饱和水疏松沉积物中,孔隙度与纵、横波速度关系是单一线性的;疏松沉积物的孔隙空间中只要略含有游离气,就能引起速度、波阻抗的快速下降;当含游离气饱和度大于25%后,随饱和度的增加速度、波阻抗的变化基本很少;当饱和度大于70%后,随饱和度的增加速度、波阻抗略有增加。孔隙度的变化对速度、波阻抗的影响较大,随孔隙度的增加,速度、波阻抗下降;疏松沉积层的孔隙度和孔隙中的含天然气水合物饱和度对地震纵波速度影响较大。随孔隙度的增加,速度、波阻抗下降;随饱和度的增加,速度、波阻抗上升,当饱和度大于60%后,速度、波阻抗上升较快,含天然气水合物沉积物的横波速度、波阻抗随孔隙度、饱和度的变化规律与纵波的变化特征基本一致。

3、应用效果分析

1)模型试验

通过对所设计的含水合物模型进行的试验发现,在模型反演剖面上,含天然气水合物沉积层的顶底界面得到了较为清晰的反映,速度范围为17001900m/s,与模型的设计参数基本一致;含游离气沉积层的速度为15001700 m/s,略高于模型的设计参数,分析原因是含游离气层的厚度较低、地震振幅受地震子波旁瓣的影响较大而造成的,但顶底界面和分布范围均得到了正确的显示。

2)实际资料的应用

采用上述技术,对我国冲绳海槽某测线的地震资料进行了波阻抗反演处理试验。在成果剖面的27502900ms处,横向展布一条小倾角的70ms厚的高波阻抗带,阻抗范围为37504200mg/scm3,顶底界面清晰,其上为3500 mg/scm3左右的低阻抗区,下伏一条厚度为60ms的低阻抗带,波阻抗为24002900mg/scm3。与该线的叠加剖面、AVO处理剖面和地球化学异常相对比,推测高阻抗带为含天然气水合物的反映,低阻抗带为含游离气的反映。

结论:

建议:海洋天然气水合物是一种新的能源,目前国内外均处于分析研究阶段,为此,我们应该继续深入的开展天然气水合物地震物性参数识别及其地震处理技术的研究,综合利用速度、振幅、相位、频率和吸收系数等信息识别天然气水合物。在无井约束反演速度、波阻抗的基础上,研究提取沉积层的物性和弹性参数的技术方法和手段。以提高水合物识别和预测评价的精度。

参考文献:

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[2]黄绪德 反褶积与地震道反演[M] 北京:石油工业出版社,1992.

[3]章珂,李衍达,刘贵光,.多分辨率地震信号反褶积[J]地球物理学报1999,42 (4) :529 535.

[4]Bakke.N.E.薄层AVO效应.国外油气勘探,1999,11(5):625636
[5]Adriansyah.
衰减和散射对AVO测量值的影响.国外油气勘探,2000,123



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