基于超声波实验研究压力及流体对致密岩石横波衰减特征的影响

我国致密油气储层勘探前景广阔,开采价值高,但其储层岩石具有低孔、低渗、强非均质性等特征,建立储层波响应与岩石物性参数之间的联系仍面临挑战,针对致密储层波响应规律的研究有待深入开展。孔隙流体性质及围压会影响岩石的剪切模量及横波衰减,本文对部分饱和的8块致密岩石在不同围压条件下开展了超声波实验观测,采用谱比法估算岩石的横波衰减。结果显示,横波衰减随围压上升而下降,且饱水岩石的横波衰减大于饱油,饱气状态衰减最弱。气、水部分饱和岩石的测量结果中,岩石样本的横波衰减在中间含水饱和度达到峰值,此外,横波衰减随孔隙度、渗透率上升均有增大的趋势。基于实验测量的岩石物性参数,结合Voigt-Reuss-Hill(VRH)平均、微分等效介质模型和喷射流模型构建了致密岩石衰减模型,分析了不同围压条件下含流体岩石的衰减特征,结果显示,该模型可合理描述横波衰减特征。在完全饱和与部分饱和条件下,模型预测的横波衰减显示出明显的压力及流体敏感性。以样本TS1-19为例,在完全饱和、变围压条件下,模型预测的横波衰减峰值在11.6~69.5范围内,衰减峰值随着围压增大而降低,且峰值频率有向高频端移动的趋势。在部分饱和、围压30MPa条件下,模型预测的横波衰减峰值在15.5~39.8范围内,衰减峰值随着含水饱和度增大而增大,且峰值频率向低频端移动。对于所有样本,以30MPa围压为例,所预测的横波衰减在5.6~38.6范围内,其中在饱和条件下,模型预测横波衰减随着孔隙度增大而增大,随着围压增大而减小;在气水部分饱和条件下,随着含水饱和度的增大,基于模型及Voigt和Reuss边界法预测的横波衰减整体呈增大的趋势,而实验观测到的横波衰减在中间饱和度达到极大值。

Genome-resolved metagenomics of Venice Lagoon surface sediment bacteria reveals high biosynthetic potential and metabolic plasticity as successful strategies in an impacted environment

Bacteria living in sediments play essential roles in marine ecosystems and deeper insights into the ecology and biogeochemistry of these largely unexplored organisms can be obtained from‘omics’approaches.Here,we characterized metagenome-assembled-genomes(MAGs)from the surface sediment microbes of the Venice Lagoon(northern Adriatic Sea)in distinct sub-basins exposed to various natural and anthropogenic pressures.MAGs were explored for biodiversity,major marine metabolic processes,anthropogenic activity-related functions,adaptations at the microscale,and biosynthetic gene clusters.Starting from 126 MAGs,a non-redundant dataset of 58 was compiled,the majority of which(35)belonged to(Alpha-and Gamma-)Proteobacteria.Within the broad microbial metabolic repertoire(including C,N,and S metabolisms)the potential to live without oxygen emerged as one of the most important features.Mixotrophy was also found as a successful lifestyle.Cluster analysis showed that different MAGs encoded the same metabolic patterns(e.g.,C fixation,sulfate oxidation)thus suggesting metabolic redundancy.Antibiotic and toxic compounds resistance genes were coupled,a condition that could promote the spreading of these genetic traits.MAGs showed a high biosynthetic potential related to antimicrobial and biotechnological classes and to organism defense and interactions as well as adaptive strategies for micronutrient uptake and cellular detoxification.Our results highlighted that bacteria living in an impacted environment,such as the surface sediments of the Venice Lagoon,may benefit from metabolic plasticity as well as from the synthesis of a wide array of secondary metabolites,promoting ecosystem resilience and stability toward environmental pressures.

一种简化的计算频域有限差分自适应系数的方法

频域有限差分(finite difference frequency domain,FDFD)方法是地震波场模拟的常用方法,FDFD地震波场模拟的关键之一是构造能有效压制数值频散的FDFD系数。在已有的构造地震波场模拟FDFD系数的方法中,随一个网格内的波长个数变化的自适应FDFD系数可以最大程度地压制数值频散。目前计算自适应FDFD系数的方法涉及角度积分、共轭梯度优化、顺序初值选取、光滑正则化等问题,不仅较难实现而且计算效率较低。为了简化自适应FDFD系数的计算并提高相应计算效率,本文提出一种新的计算自适应FDFD系数的方法。所提方法首先将不同离散传播角度的平面波解代入FDFD格式,构造相应的最小二乘问题。由于该最小二乘问题较为病态,常规的基于正规方程组的求解方法难以得到光滑的自适应FDFD系数,本文提出通过QR矩阵分解求解相应超定线性方程组来求解该最小二乘问题。相比已有的基于角度积分、共轭梯度优化、顺序初值选取的计算自适应FDFD系数的方法,所提方法在可以得到光滑自适应FDFD系数的基础上,不仅计算过程更简洁,且计算效率明显提高。数值波场模拟结果表明,基于QR矩阵分解的自适应系数FDFD方法可以达到与基于角度积分、共轭梯度优化、顺序初值选取的自适应系数FDFD方法相同的精度,同时所需的计算时间更少。

Geophysical evidence of a large occurrence of mud volcanoes associated with gas plumbing system in the Ross Sea(Antarctica)

Seafloor and buried reliefs occur along continental margin of the Ross Sea(Antarctica).These features are several kilometres wide and tens of metres high,exhibiting cone or flat-top dome shapes.Previous studies have proposed a volcanic or glacial origin for these formations,but these hypotheses do not account for all the available evidence.In this study,we use morpho-bathymetric data,intermediate resolution multichannel seismic and high resolution chirp profiles,as well as magnetic lines to investigate these clusters of mounds.By employing targeted processing techniques to enhance the geophysical characterization of the seafloor and buried reliefs,and to understand the underlying geological features,we propose that the reliefs are mud volcanoes.Some of these formations appear to be associated with a plumbing system,as indicated by acoustic anomalies linked to sediment containing gas.These formations are likely fed by clayey source rocks of Miocene age.Additionally,other reliefs might be the result of mud mobilisation caused by gravity instability and fluid overpressure.

基于微观孔隙结构特征的致密砂岩部分饱和岩石物理模型研究

储层的复杂微观孔隙结构对于弹性波诱导的孔隙流体发生流体流动的影响十分复杂。深入的调查流体流动机制有利于更加精确的描述储层弹性波传播特征与规律。在油气藏勘探开发过程中,实际储层大多是部分饱和的,因此,需要开展部分饱和储层弹性波传播机理的研究。本文基于等效介质理论,利用不同压力下干燥状态的超声波实验数据,获取岩石微观孔隙结构特征。将部分饱和理论模型与考虑不同裂隙纵横比喷射流模型进行结合,形成部分饱和-扩展Gurevich喷射流弹性波传播模型。通过数值模拟分析了含水饱和度、外部球体半径及粘度等参数对弹性波传播特征的影响。选取鄂尔多斯盆地庆阳地区致密砂岩样本,开展不同压力下部分饱和岩石的超声波实验观测,并利用理论模型对实测数据进行分析。相比于部分饱和模型,本文模型综合考虑了部分饱和效应与不同裂隙纵横比喷射流效应对弹性波传播的影响,所预测的纵波速度与衰减结果更符合于实验测量结果。

龙马溪—五峰组富有机质页岩三维岩石物理模板分析及“甜点”预测

为识别四川盆地丁山区龙马溪—五峰组目的层富含页岩气的“甜点区”,本文对页岩的有机碳含量、脆性、孔隙度及微裂隙等核心指标进行分析研究.对页岩展开岩石物性特征和岩石物理分析,结果显示“甜点区”具有TOC含量高、高孔隙度、低密度、脆性高(石英含量高)的特点,此外储层的拉梅常数和密度的乘积λρ分布范围是18~30 GPa·g·cm^(-3),泊松比υ范围是0.18~0.22,剪切模量μ范围是13~18 GPa.根据储层的岩石物理特征,同时考虑孔隙度、裂隙纵横比和矿物组分对优质页岩敏感弹性参数的影响,采用等效嵌入体应力平均(EIAS)理论模型构建适合页岩气储层的三维岩石物理模板,进而预测储层的孔隙度、裂隙纵横比和石英矿物含量.基于测井数据,对构建的三维岩石物理模板进行校正,将校正后的模板应用到研究工区,选取过三口井的二维测线和三维区块,进行孔隙度、裂隙纵横比和石英矿物含量的定量预测.对比实际资料分析得出的优质页岩储层孔隙度预测范围与测井结果吻合较好,过三口井的目的层产气情况与预测结果一致性良好,目的层页岩具有高孔隙度、低裂隙纵横比和高石英含量的特征,可有效地指示优质页岩储层分布.

页岩油层系声电特性及岩石物理模型研究:砂岩与页岩交互层储层参数预测

鄂尔多斯盆地延长组页岩油层系是近年来相关地区非常规油气勘探开发的重点目标,其资源量丰富,具有岩性结构复杂、低孔低渗、微裂隙发育及油水分异不明显的特点。联合岩石声波和电学特性可被用于查明、表征储层岩性、矿物组分、孔隙结构及流体饱和度。本研究针对鄂尔多斯盆地Q区页岩油层系的7块岩心样本,进行X射线衍射、铸体薄片鉴定,以及开展不同围压和流体饱和度下的超声波及电导率实验,分析了声电特性随孔隙度、泥质含量、压力(微裂隙)及饱和度的变化规律。实验结果显示,砂岩的岩石物理响应在含有不同泥质含量的情况下差异显著,其中,纯砂岩的声电特性受微裂隙含量(压力)的影响较大,而对于泥质砂岩,泥质含量成为岩石物理响应特征的主控因素之一。针对工区由砂岩、页岩薄层组成的交互层特点,本研究采用声电等效介质方程及Gurevich喷射流理论,建立砂岩、页岩岩石物理模型,模拟了不同岩性的声电特性随流体类型、孔隙结构、矿物组分的变化特征。基于弹性及电学参数构建了砂岩、泥质砂岩及页岩段的三维声电联合岩石物理图板,并利用岩心样本及工区测井数据对图板进行校正。随后,将建立的声电联合图板应用到研究区目的层,预测各岩性段的储层物性参数,并基于测井解释结果进行验证。对比显示,本文根据岩性构建的声电联合图板能够有效的预测砂岩与页岩互层的储层参数,并且,综合应用声波和电学数据可以提供更多可用于评估岩石属性所需的有用信息,使得预测结果更符合实际地层情况。

末次冰消期南大洋深部流通性增强的罗斯海沉积记录

南大洋因其面积广阔等优势,能够存储更多的热量和二氧化碳(CO_(2)),因此在全球碳循环及气候变化中的地位十分重要。罗斯海作为南大洋第二大边缘海,是研究古海洋演化的理想海域。本研究采用罗斯海陆坡和海盆区的3根插管沉积物岩芯——BC008(水深1063 m,长27 cm,年龄6.0~14.8 ka B.P.)、BC010(水深2055 m,长44 cm,年龄0~15.5 ka B.P.)和BC006(水深2120 m,长54 cm,年龄0~22.3 ka B.P.),通过分析其生物硅含量及浮游有孔虫碳同位素比值(Nps-δ^(13)C)的变化发现,生物硅含量在末次冰消期较高,在约16 ka B.P.达到极大值,这指示了冰消期罗斯海海域深层水上涌增强并在约16 ka B.P.最为剧烈。与此同时,Nps-δ^(13)C的负偏,指示了南大洋上涌的水团将溶解的硅酸盐传递至海洋表层的同时,也将碳同位素等化学信号传递至表层海水。深层水上涌在末次冰消期显著增强的趋势,与大气CO_(2)浓度在冰消期之后的急剧上升十分吻合,这进一步验证了冰消期南大洋深层水上涌的假说及其对大气CO_(2)浓度上升的贡献。此外,本研究进一步讨论了引起末次冰消期南大洋深层水上涌的可能触发机制,主要可能因南北两极热量分布不均,导致南半球西风带位置和强度以及大西洋经向翻转流强度发生变化,进而驱动南大洋深层水上涌。