南海神狐海域天然气水合物储层参数定量评价方法

海洋型天然气水合物以固态形式赋存于尚未固结的泥质粉砂和粉砂质泥地层中,不同于常规油气藏在固结砂岩地层中的赋存模式,因此造成水合物储层测井评价的难题。2007年以来我国南海神狐地区实施了4次水合物钻探,取得丰富的地球物理与岩心资料并且证实该区存在着巨大的天然气水合物资源潜力。本文通过对神狐地区常规测井、特殊测井资料以及取心资料的研究分析,总结水合物地层各项测井响应特征,利用岩心数据刻度测井,建立储层岩性、物性以及水合物饱和度计算模型,形成一套适合神狐地区天然气水合物储层参数的定量评价技术。利用本文方法对研究区部分井进行综合评价,水合物地层孔隙度平均为49.91%,水合物饱和度平均为29.75%,孔隙结构以小孔隙为主,渗透性较差,评价结果与岩心实验结果基本一致,符合率达85%。该研究成果为神狐海域水合物资源量评价及成藏研究提供了新的参考。

地质工程一体化对我国海域天然气水合物效益勘探开发的启示

海域天然气水合物储层具有埋藏浅、弱胶结、未成岩等特点,降压开采过程可能会导致工程地质风险的加大,严重影响开采效率。因此,权衡产能需求与工程地质风险对于延长开采周期、保障开采安全尤为重要,有必要通过地质工程一体化技术探索出一条提高海域天然气水合物勘探开发效果、有效降低工程作业成本的新途径。文章介绍了地质工程一体化的发展历程,剖析国内外典型地质工程一体化应用实例,围绕海洋天然气水合物开发面临的挑战和科学问题,结合我国天然气水合物开发技术发展现状,对构建天然气水合物高效开采技术和经济技术评价体系(多井综合评价技术、产气潜力评价技术、靶点垂深预测技术)提出建议,基于“地质数据集成—研究平台—决策中心”架构,阐述海域天然气水合物地质工程一体化平台化建设思路,为未来我国海域天然气水合物效益勘探开发提供技术支撑。

海域孔隙型储层天然气水合物赋存模式定量化表征:声波和电阻率测井的约束

海域孔隙型天然气水合物储层中,水合物主要以颗粒胶结、包裹胶结、骨架支撑、孔隙悬浮4种赋存模式充填沉积物孔隙,水合物饱和度与赋存模式的不同导致了储层弹性和电性的差异,利用声波和电阻率测井资料联合处理可以进行水合物赋存模式的定量表征。首先利用Simandoux公式计算水合物饱和度,然后通过有效介质模型构建的岩石物理模板识别水合物赋存模式,最后计算储层中不同赋存模式水合物的相对占比。以全球范围内三个典型区域(中国南海神狐海域、北美Blake海台、新西兰Hikurangi边缘)为例,利用水合物储层的实际钻探资料,对水合物赋存模式进行定量分析:(1)中国南海神狐海域SH2站位储层中,水合物主要以骨架支撑模式产出,约占水合物总量的64%;(2)Blake海台994C站位储层中,水合物主要为颗粒胶结和包裹胶结模式,分别占总量的27%和51%;(3)Hikurangi边缘U1518B站位的水合物储层中,水合物主要为包裹胶结和骨架支撑模式,分别占总量的32%和47%。前人针对水合物形成和赋存模式的实验研究显示,水合物更易以颗粒胶结、包裹胶结和骨架支撑模式赋存,从侧面验证了上述分析结果的可靠性。本研究使用的声波和电阻率测井资料联合处理方法可实现海域孔隙型储层水合物赋存模式定量化评价。

元素俘获能谱测井在神狐海域天然气水合物储层评价中的应用

在中国南海北部神狐海域GMGS-3航次的W18井天然气水合物(以下简称水合物)钻探过程中,随钻测井显示上部水合物及其以上层段自然伽马值明显偏低,岩心测试结果却表明在低伽马层段中石英含量并无明显增加,常规测井方法由于难以准确求取地层岩石的碳酸盐矿物含量并确定岩性,因而无法对此作出解释。为此,在分析元素俘获能谱测井原理的基础上,利用W18井元素俘获能谱测井资料处理得到的矿物组成结果作为ElanPlus测井处理的输入,结合其他常规测井资料,精确获取了有关地层的矿物组成,进而确定了该井的岩性剖面;并在此基础上,采用了密度测井和基于元素俘获能谱测井处理得到的矿物组成等2种方法计算了W18井水合物层的孔隙度、水合物饱和度以及地层基质渗透率。研究结果表明:(1) W18井低伽马值层段是由于方解石含量增多造成的,而不是砂质成分造成的;(2)上述两种方法求取的水合物层孔隙度整体上趋势一致,但后者计算结果与岩心分析结果吻合得更好。结论认为,元素俘获能谱测井为全面评价水合物储层提供了一种新的手段和方法,提高了水合物储层测井解释的符合率。

珠江口盆地东部海域含天然气水合物沉积层的地球物理特征

为了弄清珠江口盆地东部海域为何存在渗漏型和扩散型两种天然气水合物(以下简称水合物)类型以及其间的地球物理特征有何区别,根据钻井资料和区域地质条件,对该区地震和测井资料进行了精细分析,总结了不同水合物沉积地层的地球物理特征和构造特征。结果表明:(1)含水合物层的测井曲线具有高电阻率、高声波速度、高中子孔隙度、低补偿密度和低自然伽马值的"三高两低"的异常特征;(2)含水合物层在地震反射剖面上具有似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与地层斜交及眼球状结构等特征;(3)当地震剖面上存在模糊、杂乱反射且BSR之下气烟囱发育、BSR之上有断裂通道时,通道内容易形成渗漏型水合物矿体,而BSR上面连续性较好的振幅空白带所反映的沉积地层则是扩散型水合物矿藏的主要储集层;(4)渗漏型水合物矿藏上、下两层水合物的物性特征存在着显著区别,下层水合物碳氢气体浓度较高,在断层通道内高度聚集形成块状水合物,上层水合物碳氢气体浓度下降,分布范围较广;(5)扩散型水合物由于气体容积扩散导致气体浓度下降,分布范围较大。

台西南盆地含天然气水合物沉积层测井响应规律特征及其地质意义

文章分析了台西南盆地渗漏型和扩散型天然气水合物沉积层的测井曲线特征,并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料,结合研究区的区域地质条件、水合物饱和度、钻井岩心资料以及地震反射剖面特征,总结出台西南盆地天然气水合物沉积层的测井响应规律及其地质意义,结果表明:研究区含水合物沉积层的测井曲线有高电阻率、高声波速度、高中子孔隙度、低补偿密度和低自然伽马的"三高两低"的异常特征,渗漏型水合物层测井曲线"三高两低"特征较扩散型明显,渗漏型水合物沉积层内水合物碳氢气体浓度高,在断层通道内高度聚集形成块状水合物,水合物的饱和度最高达到100%,水合物分解后形成碳酸盐层,部分碳氢气体沿裂隙向上运移后再次形成的水合物层,扩散型水合物主要分布在水合物稳定带的底部,水合物呈分散状存在于沉积物中,水合物分布范围较大,气体容积扩散,碳氢气体浓度下降,水合物的最高饱和度为31%,水合物气源主要为微生物成因气,裂解气可能以生物降解气的形式与微生物气为水合物的形成共同提供气源。研究区断层、断裂和气烟囱等构造发育,地震反射剖面上具有似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与地层斜交、穹状反射(速度振幅异常而形成的眼球状结构)等水合物响应特征。

构造应力-流体压力耦合研究进展及其在页岩中的特殊性

构造应力-流体压力耦合(应-压耦合)是影响超压地层天然裂缝发育的重要因素,也是页岩油藏储层裂缝研究的重要内容。本文围绕裂缝发育的应力场因素,总结了目前应-压耦合的理论研究进展及其在裂缝研究中的应用现状,并分析了页岩油藏中超压成因多样性造成的应-压耦合关系的特殊性。分析认为,应-压耦合的理论研究在耦合要素特征及相应的耦合微观机理等方面还有待加强,其在页岩油藏储层裂缝研究中的应用还处于初期探索阶段。并且页岩油藏中超压成因的多样性和复合性,决定了该类油藏储层裂缝研究中的应-压耦合需要考虑超压成因相关的差异性和复合性特征,准确把握与超压演化相关的应-压耦合变化。

王窑南区长6段储层参数及有效厚度下限研究

王窑南区长6段储层是石油勘探开发的重要层位,优化目的层位储层参数解释模型及确定储层有效厚度下限,能对储层特征进行定量评价和避免有效厚度漏失。本次研究通过薄片鉴定、取芯、测井等资料对研究区目的层位的"四性"关系进行了研究,认为长6储层发育高自然伽马砂岩,其在测井响应特征方面与邻近常规储层有一定的差异。因此分别对常规储层和高伽马储层建立泥质含量、孔隙度、渗透率及含油饱和度等油层参数的解释模型,提高了储层参数计算精度;并结合试油及测井资料确定了长6油藏有效厚度下限标准:孔隙度为10.4%,电性下限声波时差为218μs/m,电阻率为10Ω·m,为王窑南区进一步开发提供了科学依据。

南海神狐海域水合物三相混合层测井评价方法研究

天然气水合物降压试采过程中,水合物、游离气和水的三相混合层中的游离气首先被采出,从而提高降压效率,促进水合物分解;因此利用岩心刻度测井的方法开展南海神狐海域水合物三相混合层测井评价方法研究,对水合物矿体储量计算以及产业化开采具有重要意义。三相混合层与水合物层相比,其密度和中子孔隙度值均减小,纵波速度明显下降;与气层相比,其剪切模量仍大于背景值,岩心孔隙水氯离子浓度降低。据此可以识别出三相混合层。水合物的密度和含氢指数与水接近,当岩性和物性相近时,密度和中子孔隙度测井仅受游离气的影响;发现三相混合层岩心分析含气饱和度与密度减少值、中子孔隙度减少值均具有较好的线性相关关系,因此建立密度-中子孔隙度双参数含气饱和度二元线性回归模型。在利用印度尼西亚方程计算地层含水饱和度以及利用双参数含气饱和度模型确定含气饱和度的基础上,即可得到三相混合层的水合物饱和度。计算结果表明,三相混合层的水合物饱和度与氯离子淡化水合物饱和度吻合度较高,说明本次研究的三相混合层测井评价方法是可行而可靠的。

Hamming数学法在产层评价及筛选中的应用

产层影响因素较多,单一因子简单分类难以进行准确而全面的评价。为了综合多因素评价产层的差异性,采用Hamming数学分析方法,选择有效厚度、孔隙度和含油饱和度3个评价影响因子,确定评价标准、隶属度和贴近度,经过多层次计算对各单井产层进行综合分类,优选出最佳产层。研究表明,H油田优质产层以Ⅱ和Ⅲ类为主,4口开发井有2个Ⅱ类和8个Ⅲ类未投产的优质产层。依据评价结果,分析认为部分单井开发效果较差是由产层选择不合理所造成,并提出了堵水或补孔等措施改善生产动态。基于Hamming数学法的产层评价方法综合考虑了多种影响因素,评价结果直观、简单,可为油田产层的优选和调整提供有力依据。

应用电阻率和纵波速度估算印度Mahanadi盆地海洋沉积物天然气水合物饱和度

2006年，印度在国家天然气水合物计划（NGHP）第一航次钻探中于Mahanadi盆地东部大陆边缘发现了天然气水合物。对所获取的岩心进行红外成像分析证实了该区水合物主要以多层分散赋存。本文利用孔隙水化学分析、电阻率测井和声波速度测井来估算Mahanadi盆地三个站位（NGHP-01—08，NGHP-01—09和NGHP-01—19）的天然气水合物饱和度。利用孔隙水氯离子浓度异常估计位于天然气水合物稳定带底界（BGHSZ）之上海底200m以下的水合物饱和度最高为10％，利用电阻率测井和声波速度测井建模这两种方法估算的水合物饱和度值之间具有可比性，估算的值均在10％～15％之间变化。本文还对研究区的地震反射数据进行了分析，以识别天然气水合物存在的证据。该地区的BSR深度变化范围在海底以下200~300m之间，这取决于Mahanadi盆地的水深。基于区域地震资料发现天然气水合物存在与否与深水水道堤坝沉积复合体有关（尤其是在NGHP—01—19站位）。但是每个站位的取心或录井剖面都显示砂组分稀少，这就造成了水合物饱和度不会很高。从地震振幅时间切片来看，Mahanadi盆地所有钻孔均分布在河道体系陡坡地段中，而砂体绕过该地段沉积，所以推断重要的砂体沉积很可能出现在滑坡较远的地段，而从地震数据中可以推断出该较远地段沉积体系为典型的扇形沉积，因此可以预想在该较远地区可能存在更多的天然气水合物。

安达曼海深水盆地天然气水合物聚集证据及利用井震数据估算其资源量

通过对安达曼海深水盆地2D、3D地震反射数据以及测井数据等资料的分析，识别与天然气水合物聚集有关的地球物理标志并估算其饱和度。地震数据分析揭示了该地区存在似海底反射（BSR），并展现了与气体水合物聚集有关的所有典型特征。研究区B的某些地震剖面上还发现了双BSR，表明该地区的压力．温度（P-T）条件在过去发生过巨大变化，这一温压条件变化可以通过该区域水合物稳定带厚度（200～650m）的变化体现。研究区B位于AlcockRise西部的积水填充区，其3D地震数据体经过叠前深度偏移处理。根据深度偏移数据体建立的速度模型可观察到BSR上下的速度（1950～1650m／s）存在反转。BSR之下的低速区（1450m／s）和高振幅表明了水合物层之下存在水合物分解形成的气体或游离气。利用AVO技术对研究区B的BSR进行分析，结果表明反射振幅随偏移距增大而增大，这一趋势与水合物聚集有关的BSR分析结果类似。研究区B的一口已钻油气勘探井的测井数据表明水合物是存在的，与此处根据地震数据的预测结果吻合，从而也证实这一技术在水合物检测中的有效性。根据钻探井的电阻率曲线和声波时差曲线得到的水合物层底界与叠前深度偏移地震剖面所解释的水合物底界是一致的。电阻率和声波时差曲线显示的水合物层深度区间为1865～1895m，厚度为30m，估算的水合物饱和度近30％。研究区B水合物所包含的气体总资源量估计为1．8×10^10m^3，与一个常规的大型天然气田的储量相当。

南海北部神狐海域地质环境综合调查及科学意义

在南海北部神狐海域水合物活跃区域开展了一次综合的海洋地质、物理海洋和生态环境调查,10个站位分布在水深1000~4000 m范围内的陆坡和深水盆地区域,是南海北部油气活跃的重要区域和天然气水合物试采区域.航次主要对10个海底站位进行了表层沉积物箱式和重力活塞柱状取样.针对天然气水合物试采区域,开展了一台"海燕"水下滑翔机的海洋物理环境连续走航剖面观测.利用海底地震仪在两个站位开展了连续海底地震和微振动观测.进行了站位的分层水体和沉积物样品中微生物学实验研究.初步航次结果展示了沉积物为黏土和软泥.站位和水下滑翔机走航观测提供了水体内海洋物理环境参数变化特征.海底地震仪观测展示了研究区天然地震活动和可能与水合物活动有关的微震动和短持续事件记录.微生物学实验揭示了沉积物中的微生物细菌群落特征.