南海神狐海域天然气水合物及气源条件海洋可控源电磁成像

地震剖面的似海底反射(BSR)指示了天然气水合物的底边界,并已得到钻探的验证。南海神狐海域是天然气水合物(简称水合物)研究的热点区域。然而,由于地质构造的复杂性且钻井数量有限,仅仅依靠地震与钻探研究不能完全描述区内天然气水合物及气源通道的分布。含水合物地层比围岩具有更高的电阻率,海洋可控源电磁(MCSEM)数据获得的电阻率能为水合物和气源通道检测提供重要依据。本文在神狐海域开展MCSEM探测研究,沿一条测线采集了15个站位的海洋可控源电磁场数据,通过数据处理与二维反演,实现了研究区海底二维电阻率成像。然后,通过灵敏度分析,检验了MCSEM反演结果的可靠性。结合SH-W07-2016随钻测井(LWD)和地震数据,对二维电阻率剖面进行解释,推断了剖面上水合物和游离气分布,划分了两种形式的水合物储层结构,分析了其构造成因。

天然气水合物准三维地震勘探电缆动态定位精度研究

在我国某海域对天然气水合物研究过程中,使用了单源单缆准三维地震勘探方法,获得了较好的天然气水合物矿体三维成像效果。影响天然气水合物矿体三维成像的因素很多,其中,电缆动态定位精度是最直接的影响因素之一。在大量试验数据的基础上,研究了罗盘对电缆动态定位精度的影响,研究结果与海试资料及国内外资料非常吻合,这对天然气水合物准三维调查具有一定的指导意义。根据该研究结果,在保证一定定位误差的前提下,最终确定了电缆的排列长度为2400 m(192道),获得了较高的动态定位精度。2007年在该海域实施了钻探,国内首次发现了水合物样品。钻探结果与地震资料的吻合证实了准三维地震方法定位精度已达到较高的程度。

对海上高分辨率二维地震作业的认识

1994～ 1996年 ,广州海洋地质调查局承担了南海西部石油公司在北部湾的部分高分辨率二维地震调查工程 ,调查船使用设备为 1993年从美国引进的 OYO地震仪 (型号为 DAS- 1) ,施工过程前期进行了参数选择试验。本文介绍了高分辨地震调查参数选择依据、高分辨率二维采集中的一些注意事项、高分辨率地震资料的采集方法以及一些参数设定的原因。

天然气水合物准三维地震调查面元参数优化研究

在我国某海域对天然气水合物研究过程中,使用了单源单缆准三维地震勘探方法,获得了天然气水合物矿体较好的三维成像效果。影响天然气水合物矿体三维成像的因素很多,其中,面元参数的选取是最直接的影响因素之一。本文分析了大量试验数据,结果表明,在确定了电缆的排列长度为2400m(192道)的前提下,面元横向最佳优化尺寸应为50m,处理面元为原始采集面元大小的1/2(即面元大小为12.5m×25m)时,可以兼顾地层的真实性和连续性。以此为基础可获得较高质量的准三维地震处理资料。

天然气水合物准三维地震调查电缆排列长度研究

地震勘探方法是研究海洋天然气水合物的主要方法之一。在我国某海域对天然气水合物研究过程中,使用了单源单缆准三维地震勘探方法,获得了天然气水合物矿体较好的三维成像效果。影响天然气水合物矿体三维成像的因素很多,其中,电缆排列长度是最直接的影响因素之一。在大量试验数据的基础上,研究了电缆排列长度对野外采集资料的影响,研究结果与海试资料及国内外资料非常吻合,最后通过理论分析与试验资料对比,基本确定了在南海某海域天然气水合物准三维地震调查时最佳的排列长度及电缆段划分等参数,对天然气水合物准三维调查具有一定的指导意义。

南海天然气水合物远景区海洋可控源电磁探测试验

为了测试我国自主设计与研发的海洋可控源电磁仪器性能及其在水合物探测中的适用性,本文从海洋可控源电磁法基本原理出发,首先根据试验海域水合物地质特征,建立简化地电模型开展理论研究,确定海洋可控源电磁试验的技术方案;利用研发的海洋可控源电磁仪器,在南海天然气水合物远景区开展探测试验,首次获得了我国深水海域的海洋可控源电磁数据.通过对采集数据进行处理与反演,获得了试验剖面的海底电性结构模型,揭示了4号测点下方存在一个50m厚的高阻层,其电阻率为25Ωm、顶部埋深为181m,为该区天然气水合物调查提供了有价值的电性参考资料.研究结果表明,自主研发的海洋可控源电磁仪器性能达到了预期的设计指标,这标志着我国海洋可控源电磁探测技术向实用化进程迈出了重要一步.

海底可控源电磁接收机及其水合物勘查应用

海洋可控源电磁法在国外已成为海底天然气水合物调查的有效手段之一.为实现我国海域深水条件下水合物的海洋可控源电磁探测,本文从方法原理出发,采用低功耗嵌入式控制、前端低噪声斩波放大、高精度时间同步和水声通讯等技术,设计并开发了由承压舱、玻璃浮球、采集电路、电场与磁场传感器、姿态测量装置、声学释放器、USBL定位信标、测量臂、水泥块等部件组成的海底可控源电磁接收机,实现了海洋微弱电磁场信号的高精度采集.海底可控源电磁接收机具有高可靠性、低噪声、低功耗和低时漂的特点.利用研制的海底可控源电磁接收机,在琼东南海域进行水合物勘查,采集得到了可靠的人工源电磁场数据.通过数据处理及反演,获得了研究区海底的电阻率模型,结合地震资料,对高阻异常体进行推断解释,其结果为天然气水合物钻探井位布置提供了电性依据.

琼东南盆地天然气水合物及其成藏模式的海洋可控源电磁研究

南海琼东南盆地是天然气水合物重要远景区之一.由于盆地大部分地区海底地形平缓、地层近于水平,增加了利用地震反射剖面识别似海底反射(BSR, bottom simulating reflector)的难度,从而影响了对水合物的评价.为了进一步开展琼东南盆地水合物调查研究,本文在研究海域进行了海洋可控源电磁探测试验,将自主研发的10台接收机以500 m的间距,投放至水深约为1360 m的海底,完成了一条4.5 km剖面的电磁数据采集.通过对采集的数据进行处理与二维(2D)反演,获得了研究剖面海底的电阻率断面图.反演结果显示,研究区海底60～330 mbsf (meter bottom of seafloor)的地层中,存在多个横向不连续分布的高阻异常体,电阻率介于2～10Ωm之间;在海底330 mbsf之下,横向上发育了电阻率为2～4Ωm的3个高阻体.根据研究区热力学条件,本文估算了生物成因气与热成因天然气的水合物稳定带(GHSZ, gas hydrate stability zone)厚度,结合高阻体的分布特征推断了地震剖面上BSR的位置.在此基础上,对反演的电阻率断面进行解释,推断了研究区水合物的分布及游离气运移通道.研究表明,勘探区具有形成天然气水合物矿藏的地质与地球物理条件,其成藏模式可能属于"断层、裂隙输导的下生上储型",水合物的气源为生物成因气.

南极南设得兰群岛海域地质新进展:“海洋六号”南极科考初步成果

2016—2017年跨年度执行的中国第33次南极科考"海洋六号"航次,首次获取了南极半岛南设得兰群岛北部海域、布兰斯菲尔德海峡以及欺骗岛三个区域的17 850 km^2范围内多波束全覆盖高精度水深数据,地形分辨率高于目前公开的国际数据。多道地震结果显示调查区多处存在天然气水合物地球物理标志BSR。地热测量热流值表明南设得兰群岛以北热流值与全球海洋热流值数据吻合,不存在明显异常,群岛以南热流值数据偏高。沉积物样品为典型的冰海沉积物,在南设得兰群岛与南设得兰海沟之间,沉积物以粉砂-砂为主,夹杂砾石,随水深增加,沉积物粒径变细;而在布兰斯菲尔德海区表层沉积物分布具有不对称性,海槽南部陆架-上陆坡以及海槽东北和相邻陆架,沉积物以砾石、砂质为主;海槽和下陆坡为粉砂质硅质软泥。沉积物顶空气样品现场测试结果表明,表层沉积物50 cm左右深度内的甲烷含量没有明显的差异性,但在岛坡深水区两个测站甲烷含量在270cm左右深度时都存在局部高异常,且两者总甲烷含量的变化趋势有一定的相似性,可能与水合物分解迁移有关。

电缆沉放深度对地震资料品质的影响

南海东北部陆坡深水区地质构造、地球物理特性复杂,进行地震资料采集时,如何获得中生界的高品质地震资料至关重要,而选择合适的地震采集参数是关键。7、10和12 m电缆沉放深度试验表明不论从频率分析,还是从子波特征、子波能量各方面均可发现7 m的沉放深度较优。

南海东北部地震海洋学联合调查与反演

通过地震海洋学联合调查航次,获得了同时采集的高分辨率多道地震数据与水文数据(XBT)联合调查数据.通过针对性处理获得了清晰的海洋水体反射地震剖面,捕捉到南海东北部次表层涡旋,证明了该调查方法的有效性.利用背景场约束反演方法得到海水的波阻抗、声速、密度、温度和盐度剖面,揭示了涡旋具有相对低速、高密、低温与高盐特征.处理和反演结果表明,在浅部和部分噪声较强和无约束反演区域,结果误差较大,可靠性较低.调查结果说明,获得较高信噪比的原始高分辨率地震资料采集技术方法、联合约束数据的获取、针对性的特殊处理方法和有效的反演方法是地震海洋学资料有效分析利用的重要保证.

横波勘探在海洋天然气水合物调查中的应用

在地震勘探领域,利用纵波(P-w)、横波(S-w)、转换横波(PS-w)进行联合多波勘探已成为近年来的热点。文中主要介绍了将陆上三分量横波勘探方法引入深海天然气水合物勘探工作中所取得的成果。首先介绍横波勘探在陆上地震中的成熟技术和勘探优势,并结合我国南海海域天然气水合物的地球物理特征和成矿特点,给出了技术应用的可能性,提出了一系列技术方案。最后介绍了广州海洋地质调查局在2000年以来进行三分量海底横波勘探天然气水合物方法的研究进展,并提出了一些设想和建议。

用于天然气水合物勘探的大能量等离子体震源

详细介绍了针对我国天然气水合物勘探需求研制的50k J大能量等离子体震源。该震源结构采用集约型设计,所有设备均集成于一个可移动集装箱实验室内,方便设备运输与使用。海试研究表明,该震源最大地层穿透深度超过1000m。与传统的震源相比,等离子体震源具有更高的地层分辨率,提高了天然气水合物地球物理识别的可靠性。大能量等离子体震源系统的研制成功,打破了国际垄断,对我国海洋工程、海洋地学研究甚至国防均有较大意义。

海上地震系统低频响应与电缆噪音

海上勘探地震采集的数据中低频率成分常常受到外部环境噪音的严重干扰。如何有效地剔除噪音 ,拾取更多的地震数据中低频成分。本文从分析地震仪器低频响应入手 ,得出了地震系统与电缆噪音的一些内在联系 ,就如何有效地压制外围环境噪音等问题 ,提供了有效的方法 。

激发极化测井的三维有限差分模拟

三维柱坐标系下,使用有限差分法模拟激发极化测井,由稳定电流场构造的差分方程,其系数矩阵非对称正定,直接使用共轭梯度法求解各节点电位,计算结果不收敛,这就需要对系数矩阵进行修改。针对这一问题,本文推导出对系数矩阵作预对称的预对称子D和不完全LU分解的L矩阵和U矩阵的构造,采用预对称结合预条件共轭梯度法实现差分模拟程序。通过对比实例模型计算结果与解析式计算结果,验证了差分模拟程序的可行性、有效性。实例结果表明,预对称结合预条件共轭梯度法,不仅使得计算结果收敛,而且大大提高了差分程序的运行速度。

可变阵列震源在海洋"探宝号"地震调查船上的应用

2001年,广州局对"探宝号"船原有震源更新升级为阵列可变的BOLT震源系统。随着更新改造工程的成功,该船已成为具备承担高分辨率、常规、低频深水油气地震调查的多功能地震调查船。本文简单介绍了地震勘探震源的基本工作原理以及三种阵列的分布、波形、频谱等特性。

海底地震仪的时间同步技术

海底地震仪(OBS)是记录海底地震数据的主要仪器。在我国,OBS仍处于研究与实验阶段。时间同步的精准度是海底地震仪的重要指标,直接影响了地震数据分析和地震数据反演的准确性。以法国MicroOBS_Plus为例,对海底地震仪时间同步技术进行深入分析,详细介绍其时间同步原理及实现方法,为OBS在海底地震地壳深部结构调查研究等方面的应用提供参考依据。

PPS-50kJ电火花脉冲震源应用试验

随着海洋高分辨率地球物理调查的迅猛发展,高分辨地震勘探对震源的要求越来越高。本文介绍了一套新研制的PPS-50kJ大容量电火花脉冲震源,并结合野外测试对其进行了分析。该设备在野外实测过程中运行平稳,充放电速率稳定,维护方便,但实测资料发现设备激发信号能量相对比较分散,可能和电极设计有关系,还需要后续进行改进。

南海东北部海域环境因素对海洋地震勘探作业的影响与分析

本文通过2009年8月海上地震勘探作业的实践和所获得的数据,结合南海东北部海域所处的特殊地理位置和自然环境,就地震勘探作业过程中,对所受到的海洋的气象、浪潮,海流、渔业和船只等环境因素的干扰情况进行了统计分析。并结合以往的监测资料,分析了各类环境因素对施工作业所产生的影响程度以及不同干扰信号的来源状况,其中重点分析和量化了海流因素的影响,同时给出了避免或降低诸干扰因素影响程度的建议,为同行在该海域进行野外作业和资料采集提供参考。

范氏气体准静态开放式系统与气枪子波模拟

在范氏气枪模型中,理想气体准静态开放式系统方程通常被直接应用在范氏气体条件下,从而引起模拟结果的偏差。这里详细推导了范氏气体条件下准静态开放式热力学系统方程,并结合气泡振荡方程,应用四阶Runge-Kutta方法进行子波模拟。经过与实际数据对比分析,得到比原范氏气枪模型更接近实测子波的结果。