南海北部神狐海域天然气水合物差异性分布的控制因素

南海北部陆坡区具备天然气水合物形成聚集的地质条件,神狐海域的海底沉积层温度和压力条件符合水合物成藏的要求;源岩生烃潜力巨大且烃类运移条件良好,可以为水合物成藏提供充足的气源和通畅的运移通道。然而,钻探结果揭示了神狐海域天然气水合物在相似地质背景地区聚集分布的差异性,其机理及控制因素并不清楚。基于研究区8口钻探井的成藏地质条件,综合对比分析了成功获取及未获取水合物站位处的地震、测井、钻井、地球化学等数据,并以此探究南海北部神狐地区天然气水合物分布不均匀性的控制和影响因素。     

南海北部神狐海域天然气水合物分布的主控因素

针对天然气水合物沉积成矿因素不明确等问题,通过利用南海北部神狐海域的高分辨率三维地震、测井和岩心等资料,对晚中新世以来的地层进行了高分辨率层序划分和精细的沉积解释。从温压、沉积、构造等方面探讨了神狐海域天然气水合物分布的主控因素,认为:BSR上部附近处于水合物稳定温压范围内;粗粒沉积物有利于天然气水合物的富集;在含水合物层段内,孔隙度与天然气水合物饱合度成正比关系;滑塌体是天然气水合物赋存的有利相带;气烟囱形成过程中产生的断裂系统可为富含甲烷流体向上运移提供通道,并在其上部滑塌体富集成矿。因此,神狐海域具备天然气水合物成藏的优越条件,是天然气水合物勘探开发的有利区块。     

南海神狐海域天然气水合物样品的基本特征

我国于2007年在南海神狐海域成功地钻获了天然气水合物样品。为了深入了解这些样品的结构、气体组成及饱和度等基本特征,在实验室内采用不同的技术手段对其进行了系列的分析测试研究,主要包括水合物结构鉴定、气体组分分析、含气量及饱和度计算等。结果表明,南海神狐海域水合物是典型的I型结构,主要组成气体是甲烷,占99.3%以上;甲烷分子在大笼的占有率99%以上,在小笼中86%左右,水合指数5.99。沉积物中水合物的饱和度为21%左右,低于野外观测的数值,主要是由于沉积物岩心样品中存在部分自由水,使测定结果偏低。     

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。     

基于测井与地震多属性分析神狐海域天然气水合物分布特征

我国在神狐海域钻探发现了高饱和度天然气水合物,由于该地区受迁移峡谷影响,水合物在空间的分布变化较大。本文把测井数据和地震数据相结合识别了BSR并解释了侵蚀面等层位,沿水合物稳定带底界提取多种属性,并对属性结果进行优化分析。发现振幅类属性对水合物显示较为敏感,不同站位水合物矿体展布特征不同。在W19井和SC-02井水合物矿体呈马蹄状分布,W18井矿体呈斑点状分布,分别位于埋藏水道天然堤的局部高点和水道头部高点上,矿体形态与构造高点形态一致。测井异常指示的水合物层在SC-02井伽马值较高,而W18和W19井水合物层伽马值较低,表明不同站位含水合物层泥质含量不同。而地震解释和属性分析发现水合物层位于一个规模较大的气烟囱构造上部,流体运移是控制该区域水合物成藏的重要条件,气体组成分析表明热成因气为水合物的成藏提供重要气源。     

南海神狐海域试采区天然气水合物精细速度建模方法

底辟、高角度的断裂、滑塌等构造在南海神狐海域广泛发育,它们为天然气水合物的形成提供了良好的流体运移通道。为了提高试采区内天然气水合物地震数据的成像精度,尤其是断层及断裂结构的成像精度,开展了一套专门针对天然气水合物的精细速度模型构建方法,初始速度模型建立以CVI约束速度反演为基础,通过时间偏移域内剩余速度分析与拾取方法进行初始速度模型优化,采用基于层速度的弯曲射线叠前时间偏移来提高信噪比,在初始速度模型优化的基础之上,以剩余曲率法为基础的层析速度反演来完成深度域层速度的迭代与更新,最后通过叠前深度偏移实现试采区天然气水合物精细地震成像。通过对南海神狐海域试采区的实际应用结果表明：BSR的连续性更好;波组特征更加明显,同相轴连续性增强,利于解释人员进行层序划分;复杂构造成像清晰,有明显的强反射特征,底辟构造成像清晰;浅层小断层更加清楚,层间反射清晰,大断面归位合理,细节更清楚;能为新的成藏模式及现场钻井风险提示提供必要的数据依据。     

南海神狐海域天然气水合物地震资料采集脚印分析与压制

在三维地震资料采集中,由于观测系统本身的原因及采集条件等因素在地震数据体上形成了采集脚印,在海域资料中表现为条带状的振幅异常。采集脚印的存在,影响着地震资料的成像质量以及后续的地震反演、属性分析和AVO研究。尤其在水合物地震资料分析中,精确的成像以及可靠的地震反演、地震属性分析关乎精确识别水合物分布。因此本文详细分析了神狐海域地震资料的采集脚印现象并采取了有效的压制技术,为后续通过地震反演、属性分析和AVO反演研究精细刻画、描述构造形态、预测天然气水合物储层分布和预测天然气水合物有利富集区带提供了可靠的地震资料。     

南海北部神狐海域水合物钻探区沉积物地球化学特征

海底水合物形成分解/甲烷渗漏的甲烷以及相关的生物地球化学过程可能对海底的沉积环境产生影响,因此识别水合物的形成分解/甲烷渗漏对海洋沉积环境改造有助于了解水合物成藏特征及其形成分解过程。选取南海北部神狐海域2007年水合物钻探区的SH3钻孔沉积物为研究对象,对SH3钻孔岩心的碳硫数据、主微量元素,尤其是氧化还原敏感元素(U、Mo、U/Mo、V/Sr)进行分析测试,同时结合SH3钻孔孔隙水数据和前人对神狐水合物钻探区的研究成果等进行对比研究。结果表明南海北部神狐海域沉积物来源除河流沉积物以外,同时还有少量中国黄土以及大陆岛弧的长英质岩浆岩沉积物;通过对U、Mo、U/Mo以及碳硫数据分析,发现SH3钻孔在10~25 mbsf(meter below the seafloor)层位为硫酸盐驱动的甲烷厌氧氧化作用(Anaerobic oxidation of methane, AOM)造成的还原沉积环境,AOM作用导致了在这一层位发生了LREE/HREE、MREE/HREE的分馏;SH3钻孔沉积物在约180~215 mbsf的含水合物层位出现了浊流沉积的次氧化的沉积环境,同时其赋存的细粒沉积环境也导致了轻重稀土元素的分馏,与水合物饱和度存在一定的相关性。     

南海北部神狐海域天然气水合物形成及分布的地质因素

从天然气水合物发育的地质构造条件、沉积条件、气源条件、温压条件等分析了神狐海域影响水合物形成及分布的地质因素.指出神狐海域处在洋陆壳的过渡带上,断裂-褶皱构造及流体底辟构造发育,对水合物的形成具有重要的控制作用.受等深流和海底滑塌双重作用,研究区沉积异常体发育,沉积厚度大、沉积速率高,有利于水合物发育.通过对神狐海域附近钻探结果及区内地质调查站位资料的分析表明:目标区具有含巨量的生物气和热成因气资源潜力,具备形成天然气水合物的气源条件,气源为文昌-恩平组烃源岩.此外,受热流值北高南低的分布格局的影响,神狐海域BSR埋深也表现为北部浅南部深,且BSR分布区整体处在天然气水合物稳定存在的温压范围内,满足水合物形成及保存所需的温压条件.神狐海域的地质构造条件、沉积特征、气源条件、温压条件等都非常有利于天然气水合物发育.     

南海北部神狐海域水合物赋存层位古环境和古生产率

天然气水合物作为一种新型的清洁能源,其形成需要稳定的有机质供应。南海北部神狐海域为天然气水合物成藏的有利区域,2017年中国地质调查局在神狐海域水合物试采获得突破性成功。为了进一步了解古环境和古生产率对形成水合物有机质供应的影响,对南海北部神狐海域水合物钻探区SH3站位180～215mbsf(meters below the sea floor)层位,尤其是水合物主要赋存层位190～200mbsf的古环境、古生产率以及陆源碎屑物质的地球化学指标进行分析研究。研究表明水合物主要赋存层位陆源碎屑物质(TDM)输入增加,较高的陆源碎屑物质输入和次氧化的沉积环境共同造就了比较好的有机质的外部保存条件;同时较强的水动力条件,有利于藻类生物的繁殖,因此,生物成因有机质比较丰富,再加上神狐海域有比较良好的热解气的形成条件,这3个层面共同保证了神狐海域具有比较充足的有机质供应。     

南海北部陆坡神狐天然气水合物开发潜力

天然气水合物作为一种新型替代能源,已成为当前研究的热点,但目前对于南海北部陆坡神狐天然气水合物的开采效率和经济可行性仍没有清楚的认识。以南海北部陆坡神狐海域SH2站位的天然气水合物产出特征为依据,构建了神狐天然气水合物垂直单井开发的物理模型,利用TOUGH+HYDRATE程序,数值模拟研究了对神狐天然气水合物藏进行降压开采的潜力,并以水合物分解效率和气体产能为绝对标准,以产水量和气水体积比为相对标准,评价了神狐天然气水合物在垂直单井开发中的经济可行性。在整个模拟开采过程中没有发生冰阻现象,未见次生水合物发育,水合物分解速率和井孔产气速率持续降低,并在开采进行1 300 d时出现跳跃性衰减,而产水量持续增长,气水体积比维持较低水平。研究显示,对神狐天然气水合物采用简单的垂直单井开发不具有经济可行性。     

基于声波速度分析神狐海域水合物垂向分布特征

在分析了等效介质理论提出的2种模式的异同点后,结合神狐海域水合物钻井的测井数据与沉积物样品分析数据,基于物理模型的等效介质理论,计算了在不同水合物饱和度条件下的纵波速度,并估算了神狐海域某钻井沉积物孔隙空间中水合物的饱和度,进而分析水合物在沉积物层中的垂向分布特征.研究表明,神狐海域水合物主要分布在190～220 m之...     

南海神狐海域天然气水合物饱和度的数值模拟分析

珠江口盆地神狐海域是天然气水合物钻探和试验开采的重点区域,大量钻探取心、测井与地震等综合分析表明不同站位水合物的饱和度、厚度与气源条件存在差异。本文利用天然气水合物调查及深水油气勘探所采集的测井和地震资料建立地质模型,利用PetroMod软件模拟地层的温度场、有机质成熟度、烃源岩生烃量、流体运移路径以及不同烃源岩影响下的水合物饱和度,结果表明：生物成因气分布在海底以下1 500 m范围内的有机质未成熟地层,而热成因气分布在深度超过2 300 m的成熟、过成熟地层。水合物稳定带内生烃量难以形成水合物,形成水合物气源主要来自于稳定带下方向上运移的生物与热成因气。模拟结果与测井结果对比分析表明,稳定带下部生物成因气能形成的水合物饱和度约为10%,在峡谷脊部的局部区域饱和度较高;相对高饱和度（＞40%）水合物形成与文昌组、恩平组的热成因气沿断裂、气烟囱等流体运移通道幕式释放密切相关,W19井形成较高饱和度水合物的甲烷气体中热成因气占比达80%,W17井热成因气占比为73%,而SH2井主要以生物成因为主,因此,不同站位甲烷气体来源占比不同。     

利用地震谱反演技术圈定南海神狐海域天然气水合物储集层

地震谱反演是近年发展起来的一种新的地震方法,可利用地震数据构建反射系数剖面,极大地提高地震资料的分辨率。利用谱反演方法对南海神狐海域天然气水合物赋存区的地震资料进行了处理,获得该区海底地层的反射系数剖面,结合BSR和测井资料,确定了该区天然气水合物储集层的顶界和底界,从而圈定了该区天然气水合物储集层。     

南海北部神狐东南海域沉积物孔隙水地球化学特征及其对天然气水合物的指示

SH-CL13、SH-CL16与SH-CL17站位位于南海北部神狐东南海域BSR发育区内。地球化学分析结果显示,SH-CL16与SH-CL17柱状样孔隙水中的氯离子(Cl-)浓度及氢同位素(δD)值分别随深度明显降低和升高,指示下伏沉积物可能发育水合物。3个站位的浅表层沉积物甲烷通量很低,甲烷通量的大小控制了SMI的深浅和硫酸盐通量。孔隙水SO42-浓度变化趋势及δ13CDIC值表明,在浅表层沉积物中硫酸盐消耗均由有机质硫酸盐还原作用(OSR)所控制,甲烷缺氧氧化作用(AOM)发生在较深的层位。综合地球化学和地球物理研究成果,3个站位位于水合物有利发育区内,由此推测神狐东南海域可能发育扩散型水合物,具有良好的水合物勘探前景。     

神狐海域水合物沉积层稀土元素地球化学特征

利用ICP-MS对神狐海域天然气水合物SHW2和SHW7两钻孔柱状样品含水合物层沉积物中的稀土元素进行了分析和研究,结果表明:SHW2及SHW7两钻孔各12个样品的ΣREE丰度平均值与上陆壳的平均值接近;沉积物中轻稀土和重稀土存在显著分异,两钻孔稀土元素配分模式相近,与上陆壳和代表上地壳平均值的澳大利亚后太古代页岩(PAAS)的稀土元素分布形态相似,并继承了源区母岩性质,显示出物源主体为陆源岩。两钻孔稀土参数剖面图显示,稀土总量(ΣREE)和轻稀土总量(LREE)、重稀土总量(HREE)具有很好的正相关性,δCe与δEu基本显示负相关,推测其沉积物源具有相似性。     

海域天然气水合物地震识别标志——以南海北部神狐海域为例

进入二十一世纪以来,由于世界各国工业化程度的进一步提高,能源匮乏问题更显突出,各国对勘探有潜力的替代新能源的需求呼声越来越强烈,天然气水合物作为一种清洁、高效、储量巨大的未来能源备受关注,世界各国对天然气水合物理论研究、实际勘探活动正方兴未艾。据前人研究天然气水合物的经验表明,用反射地震进行研究是先期研究的重点工作。     

神狐海域与西沙海槽天然气水合物成藏模式对比

南海北部神狐海域与西沙海槽天然气水合物资源量丰富,但两地区天然气水合物成藏条件及成藏机制存在一定的差异。通过两海域水深、温度压力、气源、气体运移、储层等水合物成藏要素与成藏模式的分析对比,获取了3点新认识：①两地区海域水深、温压条件、气源类型、气体运移条件、水合物储层类型和成藏模式基本类似;②综合天然气水合物气源及供给运聚系统类型剖析,提出神狐海域主要以“自源与他源渗漏复合型”水合物成藏模式为主;③西沙海槽水合物成藏模式属典型的“他源渗漏型”。研究结果表明,落实气源与不同类型气体运移通道的时空耦合匹配关系是该区水合物勘探评价的关键。     

基于谱反演估算神狐海域含水合物沉积层厚度

文章采用基于特殊处理数据的叠后谱反演方法对南海北部陆坡神狐海域的含水合物沉积层厚度进行预测。正演模拟结果表明,谱反演技术可以精细识别异常地质体,获取高分辨率的反射系数剖面。结合研究区高信噪比地震资料,基于频谱分析,发现在频率剖面上含水合物沉积层主要表现为低频高能、高频低能或高频盲区之上的低频低能、高频高能或高频低能区,含水合物沉积层顶底界面均存在频率异常,且含水合物沉积层底界衰减最为强烈,通过谱反演,发现获取的反射系数剖面比原始地震数据分辨率更高,且与实际测井结果可对比,通过定义?90?相位旋转后谱反演结果上振幅为零值的点之间的距离为地层厚度,计算的过井含水合物沉积层厚度与测井估算结果吻合度高。研究表明,该方法可以获取精度较高的含水合物沉积层厚度信息,实现精度较高的水合物储量估算。     

频率衰减梯度属性在南海北部神狐海域天然气水合物检测中的应用

为了准确识别和预测天然气水合物的矿体特征,利用频率吸收衰减属性开展水合物矿体定量分析是十分必要的。在实际地震资料中,天然气水合物段对应的高频段能量衰减受随机噪音的影响较大,容易导致计算结果出现误差。改进的频率衰减属性提取方法能够减小随机干扰对地震频谱斜率拟合的影响,得到有效信号的频率吸收衰减属性。将该方法应用到南海北部神狐海域的天然气水合物检测中,计算的结果能够准确刻画天然气水合物矿体的边界,满足定量预测的需要,证实该方法能够对天然气水合物定量预测提供更多信息。