Las marcas de identificación sísmica de hidratos de gas son de gran importancia para la exploración e investigación de hidratos de gas marinos. Con base en los resultados de investigaciones de exploración extranjeras, se analizaron en detalle los signos de identificación sísmica y las características del hidrato de gas marino D, como BSR, amplitud en blanco, polaridad negativa y zona anormal de alta velocidad.
Palabras clave hidrato de gas natural; marca de identificación; onda de reflexión similar al fondo marino
1 Introducción
El hidrato de gas ha atraído la atención de la gente debido a sus enormes reservas y su amplia distribución. Con gran interés y atención, se considera ampliamente como un enorme mineral energético con mayor potencial que el petróleo, el gas natural y el carbón convencionales. El hidrato de gas natural es una mezcla similar al hielo formada en un entorno específico de baja temperatura y alta presión. Está compuesto por moléculas de agua y moléculas de gas (principalmente metano) formando complejos. Los hidratos de gas natural se distribuyen por todo el mundo, pero debido a limitaciones de presión, condiciones de temperatura y contenido de gas, se distribuyen principalmente en el permafrost terrestre y océanos de aguas profundas, especialmente en los bordes exteriores de las plataformas continentales, taludes continentales y continentes. con profundidades de agua superiores a 300 a 500 m en sedimentos elevados [1]. Según las estadísticas, se han descubierto directa o indirectamente hidratos de gas natural en 52 zonas marítimas de todo el mundo, de las cuales se han descubierto 16 núcleos que contienen hidratos de gas natural [2]. Estados Unidos, Rusia, Canadá, Alemania, Japón y otros países han trabajado mucho en la investigación y la investigación de los hidratos de gas natural, sin embargo, el trabajo de nuestro país en este campo apenas ha comenzado en los últimos años, y la investigación sobre los hidratos de gas natural. Los hidratos de gas pronto comenzaron el auge de la exploración y la investigación. A finales de 1999, los departamentos pertinentes llevaron a cabo un estudio sísmico experimental de los hidratos de gas natural marinos. Tras el procesamiento de datos y el análisis de interpretación, se confirmó inicialmente que en aguas chinas existen hidratos de gas natural, un mineral energético potencial. Yao Bochu (1998) señaló por primera vez que pueden existir hidratos de gas en la parte norte del Mar de China Meridional mediante un análisis cuidadoso de los perfiles sísmicos multicanal existentes y los datos de sonoboyas [3]; Se cree que el Mar de China Meridional tiene condiciones favorables para la formación de hidratos de gas. Las condiciones, especialmente las amplias aguas profundas y los taludes y crestas continentales en los lados norte y sur, probablemente contengan abundantes hidratos de gas natural [4]; al. (2000) analizó datos sísmicos de la cuenca sur de Gabi y otros lugares y encontró que esta área tiene características sísmicas de hidratos de gas natural [5]. Entonces, ¿cuáles son los signos de los hidratos de gas en el océano? ¿Cómo utilizar datos de estudios sísmicos para encontrar hidratos de gas? Este es el tema principal en la investigación y la investigación de hidratos de gas. Para ello, basándose en los resultados de investigaciones de exploración extranjeras, se analizaron en detalle los signos de identificación sísmica y las características de los hidratos de gas marinos, como los reflectores simulados del fondo marino (BSR), los espacios en blanco de amplitud, las inversiones de polaridad y las zonas de alta velocidad. Se espera que pueda proporcionar una referencia útil para la investigación y la investigación de los hidratos de gas natural marino en mi país.
Dos reflectores simulados en el fondo)—BSR
A menudo aparece una onda de reflexión continua con una fuerte amplitud en el perfil de reflexión sísmica de la formación que contiene hidratos de gas. Esta onda de reflexión es consistente con la. Reflexión del fondo marino Las olas son aproximadamente paralelas, por lo que se denominan reflectores simulados del fondo marino (BSR), que representan aproximadamente el límite inferior de la zona de estabilidad de los hidratos. Los resultados de investigaciones extranjeras muestran que el límite inferior de la zona de estabilidad de los hidratos representa una superficie específica de presión y temperatura. Dado que la presión de la formación debajo del fondo marino no cambia mucho, pero la temperatura geotérmica cambia mucho (hay un gradiente geotérmico), las fluctuaciones del fondo marino causarán las fluctuaciones de la superficie isotérmica de la formación, formando así el límite inferior de la estabilidad de los hidratos. zona. Por lo tanto, la BSR es generalmente paralela a la topografía del fondo marino, pero oblicua al plano de formación (cuando el plano de formación está inclinado hacia el fondo marino) o paralela (cuando el plano de formación es paralelo al fondo marino).
En cuanto a la formación y evolución de BSR, Kvenvolden (1993) cree que existen dos modelos. El primer modelo: el metano es generado por microorganismos en la zona estable de hidratos (Claypool y Kaplan, 1974), y la formación y deposición de hidratos ocurren simultáneamente. A medida que la zona de hidrato de metano se espesa y profundiza, su límite inferior eventualmente se hunde en un rango de temperatura que causa inestabilidad de los hidratos, dentro del cual se puede generar gas libre. Si existen canales de migración adecuados, estos gases regresarán a la zona de estabilidad de hidratos que se encuentra encima (Kvenvolden). El resultado de este modelo es que se formarán hidratos en toda la zona de estabilidad de hidratos, con o sin gas libre por debajo del BSR.
El segundo modo: el metano producido por microorganismos en el fluido de los poros del fondo migra hacia arriba hacia la zona estable de hidratos para formar hidratos (Hyndman y Davis, 1992) [9]. El resultado de este modelo es que los hidratos se acumulan en el fondo de la región estable cerca de la BSR, sin gas libre debajo de la BSR.
Aunque la forma del BSR es simplemente paralela al fondo marino, su amplitud y continuidad son a menudo variables, y se producen varias reflexiones del BSR en los perfiles sísmicos. Según la intensidad y continuidad de la amplitud de la onda reflejada, la BSR se puede dividir en tres categorías: S-BSR (BSR fuerte), W-BSR (BSR débil) e I-BSR (BSR presunta) (Tucholke et al., 1977). ; Kvenvolden, 1993).
S-BSR tiene una gran amplitud y es fácil de identificar en perfiles sísmicos. La mayoría de los S-BSR son combinaciones de valle-pico de fuerte amplitud (picos dobles, que aparecen en pares) en lugar de picos y valles aislados. La forma de onda bimodal es una respuesta sísmica típica de una capa delgada de baja impedancia en una capa de alta resistividad. W-BSR se caracteriza por un pico de valle con amplitud débil. Debido a su baja amplitud, la BSR oeste suele ser difícil de identificar en secciones sísmicas a menos que sea adyacente a la BSR sur. Sin embargo, W-BSR está ampliamente disponible.
La Figura 1 es un perfil sísmico poco profundo apilado de 6 canales de la Cordillera Negra a lo largo de la costa sureste de los Estados Unidos. La S-BSR se muestra entre B y C, que es una BSR típica que ocurre en sedimentos de aguas profundas (Shipley et al., 1979; Dillon y Paul, 1983) [8]. En la figura, W-BSR está entre A y B, adyacente a S-BSR, lo que muestra un pico de valle de amplitud débil y el coeficiente de reflexión aparente del valle es inferior a -0,05.
Se especula que BSR (I-BSR) es una interfaz de reflexión discontinua ubicada cerca del límite inferior teórico de la zona de estabilidad de hidratos, generalmente el límite inferior de la zona en blanco. La Figura 2 es también una sección sísmica de Black Ridge de la costa sureste de los Estados Unidos, que muestra la BSR prevista (I-BSR), la conexión entre D y e. Dado que el coeficiente de reflexión aparente de I-BSR suele ser inferior a -0,05, es difícil identificar directamente I-BSR. La posibilidad de la existencia de I-BSR se infiere principalmente del eje de eventos de reflexión de amplitud anormalmente fuerte bajo I-BSR. En los perfiles sísmicos, I-BSR generalmente se interpreta como una línea (que se muestra como la línea de conexión entre D y E en la Figura 3) que conecta las fuertes reflexiones ascendentes y descendentes en la zona de hidratos que están en fase. Estos eventos de fuerte reflexión inclinada son causados por formaciones llenas de gas cuyos extremos que se sumergen hacia arriba están taponados por sedimentos cementados con hidratos (Lee et al., 1993) [7].
Figura 1 Perfiles de reflexión sísmica de la BSR sur y BSR occidental (Black Ridge, EE. UU.) Figura 1 Perfiles de reflexión sísmica de la BSR sur y BSR occidental (basado en Lee et al., 1993).
Figura 2 Perfil de reflexión sísmica I-BSR (Black Ridge, EE. UU.) Figura 2i-Perfil de reflexión sísmica BSR (basado en Lee et al., 1993).
Blanco de amplitud de 3
En formaciones que contienen hidratos, debido al aumento en la velocidad de la onda sísmica, el coeficiente de reflexión entre ésta y la formación subyacente aumenta, y aparecen las reflexiones correspondientes en la superficie sísmica. perfil Hay una fuerte interfaz de reflexión, y los estratos que contienen hidratos encima se vuelven "uniformes" porque los espacios de sedimento se llenan y cementan con hidrato, y la diferencia de impedancia de las olas se reduce, por lo que el perfil de reflexión sísmica generalmente muestra una amplitud o débil. área en blanco de amplitud. El grado de vacío es directamente proporcional a la cantidad de hidrato cementado en los poros. Cuanto mayor sea el contenido de hidratos, más débil será la amplitud y mayor el espacio en blanco [8]. Hay bandas de amplitud débil o amplitud en blanco en todos los reflectores, que se interpretan como por encima del BSR en el área de estudio. Por lo tanto, el fenómeno de amplitud en blanco sobre la BSR tiene como objetivo detectar la deposición de hidratos, especialmente en el área sur de la BSR donde no hay indicaciones sísmicas obvias de deposición de hidratos. Al mismo tiempo, la información de amplitud de la deposición de hidratos en perfiles sísmicos puede proporcionar un método para estimar la cantidad de hidratos de gas (Lee, 1993).
Cabe señalar que los huecos de amplitud en los perfiles sísmicos no siempre están asociados a hidratos. Hay muchos factores que causan zonas en blanco de amplitud en los perfiles sísmicos, como el entorno de depósito. Sin embargo, la mayoría de los perfiles sísmicos que muestran la presencia de BSR también muestran diversos grados de bandas en blanco de amplitud, con las bandas en blanco concentradas sobre la BSR.
La Figura 3 es un perfil de reflexión sísmica de un solo canal en la parte superior de la plataforma del Mar Negro, que muestra ondas de reflexión claras S-BSR y ondas de reflexión W-BSR. Hay un área en blanco de reflexión grande o un área de reflexión débil sobre el BSR. El área en blanco se considera una capa sedimentaria de cementación de hidrato continua. El área en blanco básicamente representa el espesor de la zona estable de hidratos (Dillon, 1993).
La Figura 3 muestra una sección sísmica que muestra reflexiones en blanco (según Dillon, 1993).
4 Polaridad negativa
Las características de reflexión sísmica de las ondas de la zona de hidratos suelen mostrar polaridad negativa, que es la llamada inversión de polaridad (opuesta a la reflexión del fondo marino), con una gran Coeficiente de reflexión (Shipley et al., 1979; Li et al., 1993). La Figura 4 es una forma de onda de ondas con una visualización clara de BSR en una sección de Black Ridge frente a la costa sureste de los Estados Unidos. Tiene características típicas de inversión de polaridad, es decir, la polaridad de la onda de reflexión de BSR es exactamente opuesta a la polaridad de. la onda de reflexión del fondo marino (la forma de onda del fondo marino está a la derecha, la forma de onda BSR está a la izquierda). Para facilitar el análisis de las características de reflexión, la amplitud máxima a la derecha se considera el pico (una interfaz de reflexión desde la capa de baja resistencia a la capa de alta resistencia), y la amplitud máxima a la izquierda es el valle ( una interfaz de reflexión desde la capa de alta resistencia a la capa de baja resistencia). Esta interfaz de reflexión anormal aparece como un par de ondas de pico de valle con una gran amplitud, y el coeficiente de reflexión aparente del valle es mayor que -0,1. Este par de formas de onda es una típica respuesta sísmica de alta impedancia de arriba hacia abajo de una capa delgada de baja impedancia, que es probablemente la capa de gas libre debajo de la capa de hidrato. La reflectividad de toda la wavelet es -0,12 ± 0,04, y la reflectividad negativa indica la interfaz reflectante donde la capa de alta velocidad cubre la capa de baja velocidad.
Figura 4 Forma de onda BSR (el rango del perfil sísmico en la Figura 1 es CMP 1000 ~ 1200) Figura 4 Forma de onda BSR (basado en Lee et al., 1993).
5 Zona de velocidad anormalmente alta
La velocidad de formación de las capas que contienen hidratos suele ser mayor que la de las formaciones ordinarias, y su velocidad está relacionada con el contenido de hidratos. Cuanto mayor sea el contenido, mayor será el caudal [9]. En términos de velocidad, el BSR es la interfaz entre los sedimentos cementados con hidratos de alta velocidad sónica y los sedimentos sueltos de menor velocidad. La velocidad sísmica longitudinal de los sedimentos oceánicos poco profundos es generalmente de 1,6 a 1,8 km/s. Si hay hidratos, la velocidad de la onda sísmica aumentará considerablemente, alcanzando 1,85 a 2,5 km/s si hay una capa de gas libre debajo de la capa de hidratos. , la velocidad de la onda sísmica puede caer bruscamente a 0,5 ~ 0,2 km/s. Por lo tanto, en el perfil de velocidad, la tendencia de variación de la velocidad de la capa de hidrato es un patrón típico de tres etapas, es decir, la Tabla 1 se basa en 9. sonoboyas en el norte del Mar de China Meridional Los datos de velocidad del fondo marino poco profundo (Yao Bochu, 1998) calculados a partir de los datos de la estación son 1,95 ~ 2,45 km/s, que es mayor que la velocidad normal de la capa de sedimento marino (1,6 ~ 1,8 km/s).
6 Discusión
En resumen, el hidrato de gas natural marino tiene signos de identificación sísmica como BSR, amplitud en blanco, polaridad negativa y zona anormal de alta velocidad, especialmente BSR y amplitud en blanco. que se consideran un signo de hidratos de gas natural. Sin embargo, cabe señalar que BSR es como una tecnología de "punto brillante" en la exploración petrolera, y los hidratos no necesariamente existen al mismo tiempo que BSR; al mismo tiempo, muchas formaciones que contienen hidratos no necesariamente tienen BSR; Determinar si se desarrollan hidratos de gas en un área requiere un análisis exhaustivo de varios factores. Además de los signos sísmicos mencionados anteriormente, importantes características elásticas y físicas de las formaciones que contienen hidratos, como anomalías AVO positivas, altas relaciones de velocidad S/P y valores de isótopos de carbono ligeros (δ13C, generalmente menos de -60 ‰ ), también se puede utilizar para emitir juicios integrales. Además, la información geofísica obtenida de registros eléctricos también es información útil para detectar y evaluar intervalos de hidratos de gas (Kvenvolden y Grantz, 1990), incluido el diámetro del pozo, gamma, potencial natural, resistividad, velocidad del sonido y registro de grados de porosidad de neutrones (Goodman, 1990). 1980). Se cree que en un futuro próximo, con la profundización de la exploración y la investigación, obtendremos señales de identificación claras y efectivas de los hidratos de gas natural, revelando así el misterio de los hidratos de gas natural.
Tabla 1 Velocidad, profundidad y espesor de sedimentos poco profundos en nueve estaciones de sonoboyas en el norte del Mar de China Meridional Tabla 1 Velocidad y espesor de sedimentos poco profundos, calculados con base en datos de sonoboyas en el borde norte del Mar de China Meridional Mar.
Referencias
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2.Gornitz, V. et al., 1994, Distribución potencial de hidratos de metano en los océanos del mundo. "Ciclos bioquímicos globales", volumen 8, número 3, páginas 335 ~ 346.
3. Yao Bochu, 1998, Estudio preliminar sobre hidratos de gas en el margen continental norte del Mar de China Meridional, Marine Geology and Quaternary Geology, 1998, Volumen 18, Número 4, 11 ~ 18.
4. Yang Muzhuang et al..1999, Perspectivas de exploración de hidratos de gas en el Mar de China Meridional. IV Congreso Internacional sobre Geología Marina Asiática.
5. Zhang Guang, Wen Pengfei, 2000, Estudio sobre las características sísmicas del hidrato de metano en el Mar de China Meridional, Actas del Primer Foro de Jóvenes Científicos de Guangdong, China Science and Technology Press.
6.JJ Miller..y otros..1991, Análisis de reflexión sísmica del fondo de la zona de hidratos de gas costa afuera del Perú. Boletín de la Agencia de Energía Atómica de los Estados Unidos, Volumen 75, No. 5, 910~924.
7. Li Mingwei et al..1993, Características sísmicas de los hidratos de gas en el margen continental sureste de Estados Unidos. Investigación geofísica marina, volumen 16, 163-184.
8. Shipley.. y otros.. 1979, Evidencia sísmica de capas extendidas de hidratos de gas en taludes continentales y taludes continentales. Boletín A.A.P.G., Vol. 63, No. 12, No. 2204~2213.
9. Hindman R. Spence, G.D., 1992, Estudio sísmico de reflectores simulados del fondo marino de hidrato de metano. Revista de investigación geofísica, volumen 97, número 11. B5, 6683~6698.
Evidencia obvia de hidratos de gas marino
Yang Muzhuang
Resumen
Identificación de evidencia sísmica de hidratos de gas en perfiles de reflexión sísmica, exploración preliminar y la investigación sobre los hidratos de gas marinos son de gran importancia. Basado en los resultados de investigaciones de exploración extranjeras y combinado con los datos recopilados del primer estudio de hidratos de gas realizado en mi país, este artículo busca evidencia sísmica, analiza sus características y señala la existencia de hidratos de gas, como los reflectores simulados del fondo marino (BSR). , espacios en blanco de amplitud e inversiones de polaridad. Rotación anormal y alta velocidad.
Palabras clave: hidrato de gas natural, evidencia discernible, BSR