BSR形成机理数值模拟-以神狐海域为例

The study on gas hydrate's geophysical response is an important basic task of the theory of gas hydrate. A bottom simulating reflector (BSR) is a widely described seismic indicator of gas hydrate, but it may fail to delineate gas hydrate deposits and even in the case where it does indicate the presence of hydrate it fails to yield any information on the relative concentration of the hydrate. It is still a controversial subject whether the BSR occurs as a result of accumulation of gas hydrate. Combined with the seismic data, Loging-while-drilling (LWD) data and samples obtained from Shenhu Area in the northern of South China Sea, rock physics- based seismic trace analysis of unconsolidated sediments containing gas hydrate and free gas is used to research the study the propagation of seismic wave in the horizontally layered medium. To observe the effect on acoustic amplitudes and continuity as product of reservoir thicknesses, saturations of gas-hydrate-, free-gas- and water-bearing reservoirs, porosity of gas-hydrate-, free-gas- and water-bearing reservoirs, the texure, different models will be evaluated. To analyze the formation mechanism of BSR, the technology of phase equilibrium of methane hydrates, seismic traveltime tomography and spectrum analysis is applied to build geologic model suitable for studying complex geologic bodies. This study will help not only remove doubts on hydrate explorations, but determinate the relationship between reservoir parameters and seismic attributes, and is the guide to the prediction and exploration gas hydrae.

对海域含天然气水合物沉积层地球物理响应特征的研究是水合物理论研究的基础。BSR被认为是海域水合物最有效、最直接的识别标志，但BSR与水合物并非一一对应。基于BSR进行水合物识别的方法具有很大的不确定性。为提高海域水合物勘探精度，我们拟结合南海北部陆坡神狐海域水合物钻探区的地震、测井及钻井资料，采用基于深水未固结沉积物岩石物性分析的弹性动力学方法，对地震波在层状介质中的传播规律进行研究。通过模拟在不同地震资料频率下，含水合物沉积层和下伏含游离气沉积层的微观结构、 饱和度、孔隙度及地层厚度对BSR振幅和连续性的影响，分析BSR的主控因素。通过水合物相平衡技术、地震走时层析成像技术和频谱分析技术，建立区域地质模型，分析神狐海域BSR形成机理。通过该研究不但能够解释现有水合物地球物理识别技术的不确定性问题，而且能够确定水合物储层参数与地震属性的定量关系，有效指导水合物勘探。

对海域含天然气水合物沉积层地球物理响应特征的研究是水合物理论研究的基础。BSR被认为是海域水合物最有效、最直接的识别标志，但BSR与水合物并非一一对应。基于BSR进行水合物识别的方法具有很大的不确定性。为提高海域水合物勘探精度，本研究结合南海北部陆坡神狐海域水合物钻探区的地震、测井及钻井资料，采用基于深水未固结沉积物岩石物性分析的弹性动力学方法，对地震波在层状介质中的传播规律进行了研究，模拟了原始沉积物物性差异、水合物和游离气对BSR的影响，并重点讨论了水合物和游离气的饱和度、孔隙度及地层厚度对BSR振幅和连续性的影响。研究基于Walton理论建立了一套适用于深水区浅地层沉积物的岩石物性分析方法，确定了研究区岩石物性参数与水合物饱和度和孔隙度关系；推导出基于层状介质理论的海域地层反射系数和透射系数计算公式，并与Zoepprize方程验证比较；数值模拟了神狐海域BSR响应特征，发现其成因与沉积物类型、流体类型、流体孔隙度饱和度及地层厚度密切相关。本研究获取的地质属性与地球物理参数关系数据及不同因素影响下形成的AVA特征曲线数据有效的解释了现阶段基于BSR进行水合物地球物理识别过程中存在的不确定性问题，并揭示了神狐海域不同类型BSR的形成机理，完善了现有的水合物成藏理论，具有重要的科学意义。