侧扫声呐在海底管道路由调查中的应用

在复杂的海洋环境中,海底管道局部悬空和周围土层的冲刷是影响管道安全的重要因素。本文针对某海域海底输油管道的安全状态问题,利用侧扫声呐对管道在役状态及管道区海底地形、地貌特征开展了探测工作;结合管道区水动力条件和海底沉积物工程性质,分析了未冲刷海底、局部冲刷海底、塌陷凹坑和管道局部裸露悬空时的侧扫声呐图像特征。结果表明,声强度对各种异常海底都有明显的反映,当海底未冲刷时,声波强度很弱,图像中呈现出亮色区域;当声波强度增强时,为局部冲刷海底,图像表现为深暗色调;当出现塌陷凹坑时,声波强度会突然很弱,甚至没有,图像中上部为深色调,下部为浅色调;而当管道局部裸露悬空时,声波强度很强,在图像中呈现黑色的深色调。同时也证实了侧扫声呐探测法在海底管道安全状态调查中是可行的、有效的。

粉土液化再固结过程中的波速特征及物理性质试验研究

强振动荷载作用下海底沉积物可能会发生液化。为了解粉土振动液化和再固结过程中波速特性与物理性质的变化规律,采用振动台试验模拟地震作用,针对不同状态的土体开展了波速测量和土体物理性质测试,研究了纵、横波速度的变化规律以及与物理性质之间的相关性。试验结果表明:与原始固结状态相比,粉土液化后纵、横波速度降低;液化再固结后土体纵、横波速度明显升高。纵、横波速度与沉积物物理性质具有良好的相关关系,与密度、平均粒径呈正相关,而与孔隙度、含水量具负相关性。相对于纵波速度,横波速度对沉积物的物理性质更敏感,能更好地刻画沉积物物理性质的变化。

含水合物沉积物声学特性——实验模拟与数值模拟的对比分析

含水合物沉积物声学特性在水合物勘探中非常重要。针对含水合物沉积物声学特性,前人通过实验模拟及岩石物理建模已取得一定的进展,但基于实验条件开展的数值模拟及其结果的对比研究仍鲜有涉及。笔者拟采用实验室物理模拟与实验储层数值模拟相结合的方法,通过物理实验模拟获得水合物储层声学特征。在此基础上,以实验物理模型以及声波采集系统为基本构建对应条件下的近似地质模型和声波观测系统,分别在50 kHz和80 Hz频率条件下获得具有不同水合物饱和度储层的波形记录和波场快照,并获得不同时间点和饱和度条件下的储层速度,对比分析实验模拟与数值模拟获得结果的异同。研究表明在3种模拟条件下获得的不同时刻的含水合物储层声速对应关系良好,数值模拟结果很好地印证了实验室模拟实验的结果,表明在实验室内进行相应物理模型的岩石物理模拟实验具有可行性。将实验模拟与数值模拟结果同野外探测数据对比分析,具有一致的变化趋势,表明物理模拟实验和数值模拟结果对野外勘探数据分析具有重要的指导意义。

基于高密度电阻率法的近地表工程岩体速度结构成像

纵波速度划分岩体等级对地下空间工程具有重要的意义。基于Faust公式,建立了表征电阻率和纵波速度的超定方程组,并研究了β系数的确定方法。通过数值模拟手段,验证了近地表岩体纵波速度成像方法的有效性。结果表明,该方法对层状地层、含断层、高低阻地质异常等复杂地质结构均具有良好的反映能力。应用实例表明,计算值与实测值之间的误差小于8.7%,可为工程勘察提供可信的纵波速度。

含裂隙储层中的天然气水合物分布:来自地震各向异性测量的启示

不同的天然气水合物分布对储层地震性质的影响存在显著差异,深入认识储层中的水合物分布,对基于地震性质定量评价水合物资源具有重要意义.然而,目前对含裂隙储层中水合物分布的认识仍然严重不足.为此,文章设计并开展了针对性岩石物理实验,测量了含硬币状定向裂隙岩石在水合物生成过程中的各向异性速度,并进一步分析了不同水合物饱和度条件下裂隙中的水合物分布,及其对各向异性速度和各向异性参数的影响.实验结果表明:随着水合物饱和度的增加,各向异性速度均呈现出整体增加的趋势;当水合物饱和度大于10%时,各向异性速度的增加幅度变得更大,且各向异性速度间的增加速率也表现出强烈差异,具体表现为,垂直于层理面与裂隙面传播的纵波速度和偏振方向垂直于层理面的横波速度分别比其他纵波和横波速度增加得更快.对各向异性结果的深入解释表明:在水合物饱和度小于10%时,水合物可能倾向于黏结在裂隙表面的矿物颗粒上,而当水合物饱和度大于10%时,以黏结矿物颗粒分布的水合物演化为连接裂隙上下表面的桥接分布.研究结果提出了对含裂隙储层水合物分布及其对各向异性地震性质影响的新认识,为含裂隙水合物储层的定量评价提供了重要依据.