地球物理技術(shù)在天然氣水合物分布區(qū)預(yù)測中的應(yīng)用

張美華

摘 要：本文先分析了天然氣水合物發(fā)布區(qū)構(gòu)造沉積的特征，并從這一特征對地球物理響應(yīng)出來的敏感性分析為切入點，對地震的屬性以及陡傾角底層轉(zhuǎn)速度場的建立進(jìn)行研究，并分析天然氣水合物預(yù)測在這些地球物理技術(shù)中的實際應(yīng)用和效果。進(jìn)而采用了信息聯(lián)合策略，將地球物理技術(shù)進(jìn)行集成，最終形成一套預(yù)測技術(shù)方法。通過實踐分析，反射強(qiáng)度以及相對波阻抗等都是能夠識別天然氣水合物的，并成為一種有效的技術(shù)組合。在原始地震剖面和相對波阻抗等特證被應(yīng)用時，它們能夠?qū)μ烊粴馑衔镉懈玫淖R別性，這種技術(shù)的應(yīng)用還是有很多優(yōu)點的。

關(guān)鍵詞：地球物理技術(shù)；天然氣水合物；應(yīng)用

最為一種接替能源，天然氣水合物物是一種水包氣籠型的固態(tài)物，它形成在特定的溫度下以及壓力條件下，多數(shù)都是在深海地區(qū)或者兩極兩區(qū)分布。分布在深海區(qū)的時候，通常都是在外大陸架邊緣斜坡上，以及陸隆沉積物中；分布在兩極地區(qū)時，它通常都是在濱岸大陸的沉積物中，還有海大陸架的沉積物永凍層之中。從相關(guān)研究中得出，在地震記錄上顯示的天然氣水合物是團(tuán)狀以及楔狀的，并呈現(xiàn)出分段性的空白反射，其底部有產(chǎn)狀似海底反射面（BSR），從而根據(jù)相關(guān)信息對天然氣水合物進(jìn)行分析和預(yù)測，并應(yīng)用地球物理技術(shù)，獲取更多有價值信息。

一、天然氣水合物分布預(yù)測中應(yīng)用地球物理技術(shù)

1、地震屬性的提取和分析技術(shù)。在巖石發(fā)揮物理特性和變異時就此產(chǎn)生了地震記錄信號，這也是它的一個信號特征，在這個過程中主要的反映就是巖石巖性、流體成分等一些信息。從地震的綜合信息中，利用數(shù)學(xué)變換將地震波幾何形態(tài)、統(tǒng)計信息以及相關(guān)的動力學(xué)信息給分離出來，巖石儲集層環(huán)境對這些信息是很敏感的，還表現(xiàn)在的儲集層的空隙流體中，對這些信息進(jìn)行目標(biāo)體的解釋和突出的信息，也就是我們所說的地震屬性分析。從這些屬性中能將的“三瞬”等屬性給提取分析出來，并能在天然氣水合物的分布區(qū)識別以及預(yù)測中進(jìn)行應(yīng)用。

2、AVO分析技術(shù)。這個技術(shù)是的勘探天然氣最主要的手段，它的直線截距能將縱波反射系數(shù)給反映出來，而縱波反射振幅還是通過炮檢距的梯度變化能能斜率給反映出來，并確定它和泊松比有一定關(guān)系，這個泊松比是從橫縱波速度的函數(shù)比得出來的，從而得出寫橫縱比速度比是很容易受到斜率剖面影響的，也就是說含氣儲集層是能用斜率剖面進(jìn)行指示的。如果斜率和截距的乘積的數(shù)據(jù)能放大到一定范圍，其清晰率就能提高，這樣一來就對預(yù)測油氣有著較好的效果，還有的人將這種分析稱為碳?xì)渲甘?。流體的性質(zhì)主要是由流體因子的剖面反映出來的，要是孔隙中的流體呈現(xiàn)水狀時，那么流體因子就是為零，要是孔隙中的流體呈現(xiàn)油氣狀時，那么流體因子就是為負(fù)，絕對值還會增大，儲集層就有很大幾率被判定為氣層，這種分析技術(shù)是能夠?qū)α黧w進(jìn)行預(yù)測并作出詳細(xì)分析的。

3、速度場建立技術(shù)。在水合物分布區(qū)的地球物理預(yù)測中，速度是很重要的參數(shù)，因為地震波在水合物中的傳播速度比在圍巖中的傳播速度高，若下伏地層中存在游離氣則地震波傳播速度會降低導(dǎo)致疊加速度反轉(zhuǎn)，利用此現(xiàn)象可初步檢測水合物與游離氣。在速度突變帶和斷距較大的斷層附近，可以完全模擬地震波的傳播路徑，最終得到與實際地震記錄較為吻合的疊加速度，可以保證反演層速度的準(zhǔn)確性。

4、波阻抗反演技術(shù)。水合物、游離氣對速度信息比較敏感，因而可利用速度信息建立偽井，并進(jìn)行偽井約束的稀疏脈沖反演，得到相對波阻抗剖面的同時得到絕對波阻抗剖面。稀疏脈沖反演的優(yōu)點是能夠直接從地震信息中提取反射系數(shù)，其分辨率、信噪比以及可靠程度完全依賴于地震資料本身的品質(zhì)，因此要求用于反演的地震資料應(yīng)具有較寬的頻帶、較低的噪聲、較高的保真度。為得到準(zhǔn)確的反演結(jié)果可用AVO處理得到的縱波剖面代替疊加偏移數(shù)據(jù)進(jìn)行反演。

二、天然氣水合物分布區(qū)地球物理預(yù)測技術(shù)應(yīng)用效果分析

在瞬時相位剖面，可見所有的反射信息都是均衡的，幾乎沒有差異，但在距海底大約0.25s處有一條清晰的平行于海底的界面穿過地層，這個界面與反射強(qiáng)度剖面上平行于海底的強(qiáng)反射界面是同一個界面。在瞬時頻率剖面雖然沒有較強(qiáng)的反射界面，卻在對應(yīng)于其他剖面的強(qiáng)反射界面（BSR）下面發(fā)育大片的藍(lán)色低頻區(qū)，同樣的位置在能量半衰期剖面上也表現(xiàn)為低值區(qū)，推斷為游離氣富集區(qū)。

AVO各屬性剖面對天然氣水合物及游離氣的識別效果也較明顯，從不同角度反映了天然氣水合物及游離氣的富集程度和分布狀態(tài)。其中，在截距剖面上，高值異常表明上、下層縱波速度差值大，指示上部可能是水合物而下部為游離氣，而且此界面（BSR面）異常值越大，天然氣水合物或游離氣越富集。斜率與截距的乘積剖面上保留了梯度值，但極性變化卻取決于斜率與截距的綜合，由于地震波在含氣砂巖中的傳播速度低于在圍巖中的傳播速度，因而在乘積剖面上有明顯正異常。

在相對波阻抗剖面中，海底以下0.25s處為反射強(qiáng)度及截距剖面的強(qiáng)反射界面，綜合分析認(rèn)為此面即為BSR界面，BSR界面之上的相對波阻抗低值區(qū)（弱反射區(qū)），在速度剖面中為相對髙值區(qū)，速度值大致為1600～ 2200m/s，在絕對波阻抗剖面中此段也表現(xiàn)為為高值區(qū)，可斷定該段為水合物分布區(qū)。BSR界面下部出現(xiàn)低速低阻抗區(qū)域，此段對應(yīng)的流體因子剖面為負(fù)異常，瞬時頻率為高頻吸收區(qū)，能量半衰期為低值區(qū)，綜合分析認(rèn)為是游離氣發(fā)育區(qū)。

統(tǒng)計研究區(qū)34條地震測線的綜合研究結(jié)果，絕對波阻抗剖面在BSR之上表現(xiàn)為高阻抗異常區(qū)的有11條；在相對波阻抗剖面上團(tuán)狀分布表現(xiàn)中等，而其絕對波阻抗剖面上較明顯表現(xiàn)為高值異常區(qū)的有6條；有1條剖面的相對波阻抗剖面與絕對波阻抗剖面異常反應(yīng)均較弱；在相對波阻抗與絕對波阻抗低值異常區(qū)，其對應(yīng)的瞬時頻率剖面也表現(xiàn)為低值異常、能量半衰期剖面上能量衰減快、流體因子為高值的有8條測線。這些分析結(jié)果表明，僅應(yīng)用一種技術(shù)不能準(zhǔn)確唯一地確定水合物、游離氣的分布，綜合應(yīng)用AVO、層速度、“三瞬”、波阻抗等多種技術(shù)可以從不同的角度分析識別水合物，提高預(yù)測的可靠性，降低鉆探風(fēng)險。

三、結(jié)束語

預(yù)測天然氣水合物分布區(qū)的項目中，應(yīng)用地球物理技術(shù)，能對關(guān)鍵性的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化選取，實現(xiàn)了水合物分布區(qū)預(yù)測過程中有效應(yīng)用地震資料的策略建立，取得了較好的成果，達(dá)到了最初的預(yù)想效果。從綜合分析中得出，能夠識別BSR截面最有效的技術(shù)就是反射強(qiáng)度、絕對波阻抗以及相對波阻抗等相關(guān)指標(biāo)，和圍巖相比，BSR截面的可見清晰度、絕對波阻抗以及層速度較高，這些都要高出很多。在的游離氣是否存在的測試中，有效利用了瞬時頻率、層速度以及流體因子剖面等指標(biāo)，最后得出預(yù)測天然氣水合物分布區(qū)時應(yīng)用地球物理技術(shù)是能夠取得更好成果的，也有實際的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉彥君，劉喜武. 地球物理技術(shù)在天然氣水合物分布區(qū)預(yù)測中的應(yīng)用. 石油勘探與開發(fā)，2007

[2]邵宇藍(lán).疊前彈性波阻抗反演在天然氣水合物識別中的應(yīng)用研究. 中國海洋大學(xué)，2014

[3]徐華宇. 井震聯(lián)合分析預(yù)測神狐海域天然氣水合物可能的垂向分布. 地球物理學(xué)報，2014