天然气水合物和游离气系统的评价方法及其应用在Shenhu地区,南中国海

文摘

作为一个新的替代能源,天然气水合物吸引了世界各地的广泛关注。由于天然气水合物总是与自由气体,天然气水合物和游离气的评价体系是水合物储层勘探和开发的一个重要方面。在这项研究中,基于测井识别天然气水合物和游离气,天然气水合物和游离气的地震反射特征是由一个精确的井-震标定方法。的地震反射特征,AVO属性是用来识别天然气水合物和游离气定性。利用叠前和叠后反演得到的比率 - - - - - -波阻抗和 - - - - - -波- - - - - - - - - - - -波速度,我们确定天然气水合物和游离气的三维空间分布,预测他们的有效孔隙度和饱和度,并最终实现细致描述天然气水合物和游离气在体内,这是必要的在后续评价天然气水合物和游离气资源。根据测井解释结果表明,天然气水合物的哦位于1460 - 1510 mbsl的深度范围和自由气体在1510 - 1542年mbsl。此外,天然气水合物的井位于1425 - 1512 mbsl的深度范围内,并没有明显的自由气体识别。天然气水合物是上方不断游离气和分布式。平面形式,目前天然气水合物和游离气subelliptical分布-方向。天然气水合物的有效孔隙度为0.30 - -0.40,0.33 - -0.40的平均饱和度,并有效厚度3.0 - -10.5 m,而自由气体具有的有效孔隙度0.35 - -0.40,0.24 - -0.32的饱和度和有效厚度2.0 - -5.0米。

1。介绍

天然气水合物是一种结晶化合物组成的天然气和水在高压和低温,这是分布于深海沉积物和冻土(1- - - - - -3]。天然气水合物是一种最潜在的新清洁能源取代煤、石油和天然气在21^圣世纪,也是一个新的能源丰富的储备,没有充分利用4- - - - - -6]。由于天然气水合物是一种非常有潜力的清洁能源,积极对温室效应和海洋生态系统的影响,美国、加拿大、日本、韩国、印度都致力于天然气水合物的勘探和开发4,7- - - - - -13]。

有很大的前景在中国庞大的天然气水合物资源管辖海,专属经济区和冻土地区(14- - - - - -16]。南中国海拥有有利的地质、地貌、天然气水合物地球化学条件积累(17- - - - - -24]。区域海洋地质调查和油气勘探表明,南海天然气水合物资源丰富(17,20.,23,25- - - - - -29日]。

最近的研究表明,天然气水合物和游离气共存的水合物脊俄勒冈州近海(30.),绿色峡谷在墨西哥湾的(31日],在北美布莱克岭[32在日本,南开槽(33]。研究天然气水合物储层在Shenhu地区,南中国海,系统地讨论了天然气水合物的地质和地球化学特征和相关的自由气体(34,35]。

尽管上述研究推断出的现象和形成机理天然气水合物和游离气有关,没有详细描述天然气水合物层和相关的自由气体层。因此,在这项研究中,我们使用一个精确的井-震标定方法精细描述天然气水合物和游离气水库和比较它们之间的差异,这对后续的评估奠定了基础的天然气水合物和游离气资源。

2。地质背景

Shenhu区域地理上位于南海北部斜坡区和结构位于白云凹陷,朱镕基萧条,钟声河口盆地(图1(a))。它的海底地形相对平坦,平均斜率3°。Shenhu地区有许多类型的地貌,包括海小山,山谷,侵蚀插槽,和沟壑34,36]。水深在1000年至1700年之间mbsl, Shenhu区域分为两个部分,北部和南部,1350年水深mbsl边界(图1(b))。北部,地势比较陡峭,有17个近南北趋势潜艇战壕从西到东,交替排列的海底山。在南部,地形平坦,逐步成为深海平原南部。a - b矿体是作为感兴趣的对象在这项研究中,位于海底峡谷系统在白云凹陷北坡的(图1(c))。哦,哦是位于东部山脊的顶端,mbsl mbsl水深1309.75和1259.00,总钻井深度230 ~ 222 mbsf ~ mbsf,和地热梯度5.46°C / 100 m和4.43°C / 100 m,分别为(3]。

在新生代,珠江口盆地经历了几个区域构造活动,包括Shenhu运动,Zhuqiong运动,南海运动,白云运动,东沙运动(图2)。白云凹陷新生代构造演化的特点是两个时期,即。,裂谷阶段和抑郁阶段。从古新世到早渐新世,half-graben或地堑抑郁形成的陆相地层Shenhu古新世地层,文昌在始新世地层,恩平下渐新世沉积形成。渐新世末,它变成了一个萧条阶段,珠海的浅海相沉积地层的形成。随后,在中新世和上新世,浅海相沉积地层。之间有一个明显的不整合下渐新世和上渐新世。从底部到顶部,Shenhu区域发展先后大陆相、过渡相,和海相地层,显示趋势的罪过(37]。

3所示。方法

3.1。测井识别天然气水合物和游离气的方法

测井响应特征的基础上识别天然气水合物和游离气。除了每个测井曲线响应模式的分析,我们采用曲线重叠法来定性识别天然气水合物和游离气。根据重叠法、气体饱和在水库时,区间渡越时间的增加,而密度孔隙度和中子孔隙度减少。通过合理的标准化、区间渡越时间和密度孔隙度可以用中子孔隙度重叠在水中层但单独的气体层(3]。

3.2。天然气水合物和游离气弹性参数的敏感性分析

弹性参数测井和地震数据之间的联系,它的灵敏度分析是地震预测方法的基础。只有当天然气水合物和游离气的弹性参数有一定的范围,弹性反演约束测井是可行的(38]。

通过不同的弹性参数的交叉分析,可以发现,天然气水合物的特点是高 - - - - - -波阻抗( ),而自由气体具有明显低的特点 - - - - - -波阻抗( )(图3)。

因此, - - - - - -波阻抗是一个最敏感的弹性参数的天然气水合物和游离气。通过 - - - - - -波阻抗数据,天然气水合物和游离气可以准确识别。

有一种强烈的差异 - - - - - -天然气水合物和游离气之间的波阻抗值。使用约束稀疏脉冲反演(CSSI)方法在软件杰森,气体hydrate-bearing区和底部的控制下模拟反射(BSR),整个日志数据水合物矿体的研究区域是用来完成后CSSI加工获得 - - - - - -波阻抗,它揭示了不同分布的GHBZ和底层自由气体。天然气水合物是由顶部的强振幅反射与海底的极性一致,并被BSR底部。

3.3。物理特性和弹性参数的相关分析天然气水合物和游离气

通过分析物理特性和弹性参数之间的相关性天然气水合物和游离气,可以发现有一个很好的有效孔隙度之间的相关性 - - - - - -波阻抗,而饱和度和 - - - - - - 波速比(图有一个良好的关系4)。拟合关系如下:

使用上面的公式,有效孔隙度的空间分布,游离气饱和度,天然气水合物饱和度的a - b矿体可以预测的基础上 - - - - - -波阻抗和 - - - - - - 波速比。

4所示。结果

4.1。测井解释的天然气水合物和游离气

应用重叠方法哦,哦,它可以发现,哦的电阻率曲线的特征是高价值的深度1460 - 1525 mbsl但中值在1525 - 1542 mbsl(图的深度5(一个))。渡越时间间隔、孔隙度、密度和中子孔隙度曲线重叠的深度1460 - 1510 mbsl但单独显然在1510 - 1542年mbsl的深度。因此,1460 - 1510年的深度范围的mbsl哦介绍了天然气水合物的响应特性,即。、高电阻率和区间渡越时间的重叠,孔隙度、密度和中子孔隙度。相比之下,在1510 - 1542年mbsl哦,自由气体的响应特性中电阻率、中子孔隙度、分离和区间交通时间和密度孔隙度。

此外,1425 - 1510的深度范围mbsl井中显示了天然气水合物的响应特征,即。、高电阻率和区间渡越时间的重叠,孔隙度、密度和中子孔隙度(图5 (b))。然而,没有明显的自由气体在一口井的测井识别,可能由于测井深度有限。

4.2。天然气水合物和游离气的地震反射特征

根据测井曲线和合成地震记录,可以发现天然气水合物表明纵波阻抗较高,还有一个正反射系数界面之间的天然气水合物和上覆地层的低 - - - - - -波阻抗。在地震剖面中,相应的地震波的顶部气体水合物的特点是强波的峰值,这表明地震剖面属于正常极性部分。如果天然气水合物的底部在底层较低的自由气体直接接触 - - - - - -波阻抗,负反射系数界面将出现,和相应的地震波在地震剖面显示强烈的槽。相反,如果天然气水合物的底部不直接接触自由气体,地震波的反射强度弱。

顶部的天然气水合物哦特点是强波的峰值,而底部显示了强大的波谷,表明天然气水合物是在直接接触自由气体(图6(一))。此外,顶部井天然气水合物的特点是强波的峰值,但底部的地震波振幅的天然气水合物是相对较弱(图6 (b))。结果表明,天然气水合物不直接接触自由气体井,因此过渡区之间可能存在天然气水合物和游离气。天然气水合物、自由气体和水共存的过渡区。这个地区的天然气水合物在一个非常稳定的状态,从而将分离温度略有增加或压力略有减少(39]。

4.3。AVO属性分析天然气水合物和游离气

根据井-震标定,截距和梯度有明显的异常区域横截面,亮点(图的显示特性7)。针对这一特性,均方根截距和梯度提取的属性值。良好的分布区域的高价值区域表示天然气水合物和游离气,这几乎是椭圆-方向(图8)。

4.4。地震反演的天然气水合物和游离气

4.1.1。 - - - - - -波速

的连井 - - - - - -波速井和哦的横截面显示天然气水合物具有高速度的1800 - 2000 m / s(图9)。相反,底层自由气体异常低1400 - 1600 m / s的速度。

10/24/11。 - - - - - -波阻抗

根据地震反演,发现天然气水合物上方自由气体和分布式不断(图10)。潜在的自由气体尤其丰富天然气水合物的边界。反演结果与实际测井资料有很好的一致性,证明了前面的测井资料的解释。

4.4.3。厚度和空间分布

分布特征的基础上 - - - - - -波阻抗,天然气水合物和游离气三维雕刻获得异常体的空间分布并计算其厚度和体积。以平面形式,天然气水合物显示近椭圆分布方向-,和它的厚度逐渐变薄从中间边缘(图11)。自由气体有类似与天然气水合物分布特征;分布范围、形态特性,和厚度变化与天然气水合物(图基本上是一致的12)。

在空间,三维雕刻技术用于发现独立的自由气体水库和定量描述表面结构、厚度、和体积的免费的气藏,以确定最有利的免费气藏的开发。发现在所有的自由气体水库、自由直接位于低于天然气水合物气藏具有最大的发展规模,这是40多倍其他免费气藏(图13)。

4.4.4。有效孔隙度

有效孔隙度分布的a - b矿体与纵波阻抗变化。节,天然气水合物的有效孔隙度主要是在0.30和0.40之间,而自由气体的有效孔隙度高于天然气水合物,从0.35到0.40和零钱和弱非均质性(图14)。这些结果与测井解释(图预测的一致5)。

在平面上,天然气水合物的有效孔隙度在0.31和0.35之间,增加从中间到周围,所以它有明显的高价值在a - b矿体的边界(图(15日))。此外,哦的有效孔隙度高于井。总的来说,自由气体的有效孔隙度平面分布几乎没有变化,和它的值是在0.34和0.37之间(图15 (b))。不同于天然气水合物,自由气体的有效孔隙度在北部井面积略优于哦南部地区。

4.4.5。饱和

a - b矿体的饱和度随 - - - - - -波- - - - - - - - - - - -波速比。在纵切面,天然气水合物的饱和度显示低价值的趋势在上部和下部高价值,主要在0.30 - -0.50的范围,而游离气饱和度通常是低,低至0.20(图16)。

在平面上,天然气水合物的饱和度平均分布在0.33 - -0.40的范围内,与一个小变化范围(图(17日))。天然气水合物饱和度的价值在南部哦面积略大于井北部地区。总的来说,游离气的饱和度小于天然气水合物,这主要与小变化范围从0.24到0.32(图17 (b))。有一个NW-trending低饱和区通过哦,它把a - b矿体分成了两个截然不同的自由气体区域。

4.4.6。平均有效厚度

基于上述研究中,天然气水合物和游离气的平均有效厚度可以根据厚度,计算有效孔隙度和饱和度。可以看出在平面上的平均有效厚度符合天然气水合物储层厚度(图的趋势18)。平均有效厚度在北方比在南方,和低价值主要是分布在a - b矿体的边界。天然气水合物主要的平均有效厚度从3.0米到10.5米不等(图(18日)自由气体),主要是在2.0米至5.0米(图18 (b))。

5。结论

通过评价天然气水合物和游离气系统的a - b矿体Shenhu区域,得到了以下结论。(1)根据测井解释,天然气水合物的哦位于1460 - 1510 mbsl的深度范围和自由气体在1510 - 1542年mbsl。此外,天然气水合物的井位于1425 - 1512 mbsl的深度范围内,并没有明显的自由气体识别,由于测井深度有限(2)通过交叉分析的弹性参数,天然气水合物具有高的特点 - - - - - -波阻抗,而自由气体的特征是低纵波阻抗。 - - - - - -波阻抗是一个最敏感的弹性参数的天然气水合物和游离气(3)基于相关分析的物理和弹性参数、有效孔隙度有很好的相关性 - - - - - -波阻抗,因此饱和了 - - - - - -波- - - - - - - - - - - -波速比。因此,根据的比率 - - - - - -波阻抗和 - - - - - -波- - - - - - - - - - - -波速比、水合物和游离气的有效孔隙度和饱和度可以计算,最后预测物理参数的空间分布(4)根据测井曲线和地震合成记录,天然气水合物的哦是在直接接触自由气体,而过渡区之间可能存在天然气水合物和游离气哦。根据井-震标定,均方根属性值的异常区域拦截和梯度横截面表示良好的分布区域的天然气水合物和游离气(5)天然气水合物的有效孔隙度为0.30 - -0.40,0.33 - -0.40的平均饱和度,并有效厚度3.0 - -10.5 m,而自由气体具有的有效孔隙度0.35 - -0.40,0.24 - -0.32的饱和度和有效厚度2.0 - -5.0米

数据可用性

数据请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了中国国家水合物项目(DD20190224),关键特殊项目引进人才团队广东南部的海洋科学与工程实验室(广州)(GML2019ZD0201),广东省海洋经济发展(六大海洋产业)专项资金项目(没有。广东自然资源合作[2021]58号)和湖北省重点实验室开放基金项目的海洋地质资源(MGR202002)。

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