参量阵浅地层剖面的处理方法及在识别浅层天然气水合物中的应用

近年来,参量阵浅地层剖面以其简便的野外采集方式、高分辨率的浅部地层成像能力,迅速发展为海底浅层天然气水合物探测的有效方法。为了更好地获取东海浅层天然气水合物赋存区的地质信息,针对参量阵浅地层剖面数据开展了精细化处理。首先将异常振幅压制和空间振幅均衡等方法有机结合,解决了数据中的各种噪音和能量不均衡等问题,然后利用Hilbert变换提高地层分辨率,最后利用信号增强技术进一步提高同相轴连续性,获得了波组特征更清晰的地震剖面。处理后的参量阵浅地层剖面具有信噪比较高、连续性好、地层结构清晰等特点,可以更好地揭示空白带、气烟囱、亮点和火焰状异常等地震反射特征,为识别浅层天然气水合物赋存区地质信息奠定基础。对精细处理后的数据进一步开展曲率属性、瞬时振幅属性、相干属性等地震属性分析,结果显示,与浅层天然气水合物渗漏相关的声学异常能够被清晰地识别出来。此项研究一方面验证了参量阵浅地层剖面数据处理方法的可行性,另一方面也探索了属性分析技术在海底浅层天然气水合物识别方面的应用。

水平井段内不同丰度天然气水合物固相颗粒的运移规律

在采用水平井对不同丰度天然气水合物(以下简称水合物)层进行钻进的过程中,含水合物的固相岩屑容易导致水平段固相颗粒沉积或黏附聚并,从而造成携岩不畅。为此,依据水平井多相流条件下的岩屑受力与运移规律及颗粒运移理论,建立了考虑水合物凝聚力条件下水平段岩屑滚动(正常钻进)和跃移(停泵沉砂)时钻井液临界返速模型并进行了数值模拟,分析了正常钻进和停泵条件下钻屑起动的影响因素和运移规律。结果表明:(1)起动临界流速随水合物丰度的增大而降低,该值在考虑水合物凝聚力条件下比不考虑该条件下要高,且水合物丰度越高水合物凝聚力的影响越明显;(2)水合物丰度小于85%时,起动临界流速随钻屑颗粒粒径的增大而增大,水合物丰度超过85%后,起动临界流速随钻屑颗粒粒径的增大而减小;(3)起动临界流速随钻井液密度、黏度的增大而减小;(4)相同条件下跃移所需临界返速约为滚动条件的1.28倍。结论认为,正常钻进条件下应考虑滚动模型,而停泵沉砂后再循环应考虑跃移模型的工艺思路,该成果对于优化水合物钻井施工参数以及降低钻井安全风险均具有重要意义。

深水浅层天然气水合物采掘导向装置技术现状

天然气水合物的固态流化开采新方法和射流采掘破碎新工艺为海底浅层水合物的潜在商业开采提供了一种新思路,其商业化推进的关键是提高采掘速率,而采掘装置导向又是决定水合物商业开采效率的关键技术。针对旋转导向的转角、软体机器人材料和连续体机械臂的本体结构开展了相关导向技术应用于水合物采掘的适用性评价,论证了连续管超短半径导向工具和水力喷射采掘近钻头导向机器人技术的可行性。基于此,提出现有导向技术应用于海底浅层天然气水合物采掘导向存在的科学问题是地层及井壁稳定性、井径制约的装备尺寸、高曲率转向、原位实时探测、开采区域水合物储层地图构建和未开采区域路径规划;未来潜在的发展方向是采掘导向装置本体结构的轻量化、小尺寸、高灵活性、高强度材料的智能性和水合物储层位置实时监测与评估。

琼东南盆地天然气水合物与浅层气共生体系成藏特征

继我国在神狐海域两次天然气水合物试采成功之后,近几年来在琼东南盆地的勘探证实了天然气水合物的存在,而且钻探表明其与浅层气具有复杂的共生关系.为揭示琼东南盆地深水区天然气水合物与浅层气共生体系成藏特征,结合岩心、测井及三维地震数据,阐明了天然气水合物与浅层气的空间分布特征,研究结果表明,天然气水合物主要赋存在海底以下200 m范围内的沙质沉积物中,且其形成过程与浅层气的垂向运移有关.对天然气水合物与浅层气共生体系成藏特征的深入分析表明,深部热成因气和浅部生物成因气是其重要的气体来源,第四系未固结沙层是良好的储层,且天然气水合物和浅层气共生体系的分布主要受深部气烟囱和断层的控制.浅层气藏为天然气水合物提供稳定的气源条件;第四系块体流沉积与含天然气水合物地层能有效地封堵浅层气的纵向运移,进一步促进浅层气的成藏.因此,天然气水合物的形成与浅层气的发育具有正反馈的相互作用关系,有利于形成更大规模的天然气水合物矿体和浅层气藏,具有良好的商业开发潜力.

高分辨率小道距处理技术及属性分析在水合物识别中的应用

天然气水合物资源在能源勘探中扮演着越来越重要的地位,浅表层天然气水合物的类型特征和成藏模式日益受到学者的广泛关注。浅表层天然气水合物一般赋存于近海底地层中,在勘探过程中要求有更高的分辨率,常规多道地震由于主频较低难以满足要求。海洋高分辨小道距地震探测技术具有分辨率高、作业方式灵活等优势,在浅表天然气水合物勘探中得到广泛应用。实际的高分辨小道距资料由于采集设备条件的影响,往往具有低信噪比的特点。本文针对高分辨小道距地震数据的特点开展精细化处理和属性分析。首先采用基于f-x域和曲波域的多域噪声压制方法、基于频率域自适应虚反射压制和基于相干函数控制的虚反射走时电缆等浮校正等关键技术方法,获得了波组特征更清晰的地震剖面。处理后的剖面具有信噪比较高、连续性好、地层结构清晰等特点,可以更好地揭示BSR特征、空白带、气通道等地震反射特征,为识别浅层天然气水合物赋存区地质信息奠定了基础;然后对精细处理后的数据进一步开展瞬时振幅属性、瞬时频率属性、烃类检测等地震属性分析,以此识别浅层天然气水合物的分布类型和成藏规律。

新型相变材料对低热水泥浆性能的影响

深水低温天然气水合物地层固井,需要水泥浆体系在水化过程中少发热,尽量降低水合物地层温度上升的程度。因此,针对深水天然气水合物地层固井,研究了一种用于低热水泥浆体系设计的新型相变材料,并研究了相变材料的热存储性能及其对水泥浆体系性能的影响。实验结果表明,新型相变材料相变峰值温度为15.5℃,相变温度在井下低温与常温之间,且相变潜热较大。当相变材料在77.8℃以下时,具有良好的热稳定性,且在0℃～60℃之间经历多次升降温后,相变材料化学结构没有发生变化。随着相变材料加量的增加,水泥浆的流变数据呈现增大的趋势,但加量达到8%时流变性依然满足固井施工要求。此外,新型相变材料可以改善水泥浆体系的稳定性。相变材料对低热水泥浆体系的抗压强度影响不大,加入8%相变材料的水泥石抗压强度也达到8.9 MPa,抗压强度最大下降幅度小于5%。当加入2%、4%、6%、8%相变材料后,水泥浆体系稠化时间比无相变材料水泥浆体系最大缩短约15 min,水泥浆体系72 h水化热较空白水泥浆体系分别下降5.2%、29.1%、35.6%、47.6%。研究结果为天然气水合物层低热水泥浆体系的设计提供了支持与参考。

P-Cable高分辨率三维地震采集系统的技术分析

P-Cable高分辨率三维地震采集系统采用了密集的短电缆阵列,是海洋地震数据采集和研究领域的一项创新性技术。与传统的地震勘探和现场勘测技术相比,它具有简单、高效和经济的特点。与常规地震数据相比,它应用超短排列、小道间距、窄缆间距的采集方式实现了超小面元的地震勘探,能获得具有更高的水平分辨率和垂直分辨率的超高分辨率三维地震数据。P-Cable高分辨率地震采集系统已经成功应用于浅层天然气水合物勘探、场地特征描述和地质灾害评估等领域。本文根据实例分析了P-Cable三维地震勘探系统在浅层地质灾害识别、冰山犁痕成像研究、浅层天然气水合物的运移与识别的应用和研究,并阐述了该系统在国内将具有的良好应用前景。

Ice-Shielding Models for Self-Preservation of Gas Hydrates

The self-preservation of methane hydrate is a key process in its engineering applications because the hydrate can survive for a significant period under atmospheric pressure and moderate temperature. Some experiments have predicted that the shielding ice formed on the hydrate surface after initial dissociation of the hydrate plays an important role in the self-preservation effect. We propose ice-shielding models of gas hydrates to investigate the dissociation rates quantitatively, including the self-preservation process, at temperatures below the ice-melting point and at atmospheric pressure. Three general models are constructed for two temperature ranges The rate-determining process for the lower temperature range is hydrate dissociation, and those for the higher range are gas diffusion through ice or hydrate layers, which depend on the thickness of the shielding-ice layer. Our models suggest that the extent of self-preservation depends on temperature, original hydrate size, and guest substances, which can explain the experimental results.