南海北部外陆架灾害地质因素及其对海底管道的影响研究

发布时间：2020-05-12 16:38

【摘要】：随着海洋油气资源的开发,大量的海底管道铺设于海底,在油气的集运输过程中起到了重要作用。部分海底管道铺设于地质条件复杂的海底底床上,底床上发育的活动性沙波、滑塌、麻坑、隆起脊和沟槽等多种灾害地质因素可能会引起管道的悬跨和疲劳破坏等威胁管道安全运行的问题。为了研究南海北部陆架珠江口盆地油气开发区灾害地质因素的分布和控制因素,确定管道悬跨的成因,从而有针对性地对管道进行维护,从而达到减少管道破坏失效的目的,本文对珠江口盆地油气开发区PY30-1平台与HZ21-1B平台中间区域的活动性沙波、滑塌、麻坑、隆起脊和沟槽等潜在灾害地质因素的分布、成因及其对海底管道的危害进行了系统的研究。研究区位于香港东南160-240km,南海北部外陆架珠江口盆地100-200m水深区域,水深和地貌类型变化较大。本项研究在研究区采集了18个海底表层沉积物样品,应用筛析法和激光粒度分析法对研究区表层沉积物类型和粒度参数分布特征进行了研究；通过SONIC2024多波束测深系统对研究区的全覆盖水深调查,获取了高精度的地形数据,借助Surfer和Global Mapper等地质绘图软件,获取了各种灾害地质因素的几何形态参数和分布规律。在沉积物粒度参数和底流数据的基础上,采用底流流速与形成沙波的临界流速相比较的方法和底形相图方法,定性分析了沙波的形成时代；在底质粒度参数、沙波形态参数和底流数据的基础上,使用Rubin和改进的Hardisty公式计算了不同区域沙波的移动速率。通过对沙波和滑塌等灾害性地质因素分布情况与ROV调查获取的管道悬跨分布情况的对比分析,讨论了不同区域管道悬跨的成因。研究结果表明,该区域表层沉积物类型主要为砾、砂质砾、砾质砂、砾质泥质砂、含砾砂、含砾泥质砂、含砾泥七种类型。沉积物平均粒径在-1.1-2.2Φ之间,由外陆架向内陆架方向,平均粒径变小,分选性变差,偏态更加正偏,频率分布曲线由单峰变为双峰,物源多源化增强。外陆架表层沉积物物源主要为残留沉积物,愈向内陆架方向靠近,台湾岛、华南大陆和澎湖水道输运而来的沉积物所占比例增大。研究区发育脊线走向为NE-SW的直线型沙波,陡坡倾向有NW和SE两个方向,波高0.5m以下的沙波在全区都有分布,沙波波高由内陆架向外陆架方向增大,波高最大5.67m,波长、陡坡倾角和对称指数都随之增大。底流流速极值与沙波形成临界流速相比较的结果表明,研究区沙波为现代活动沙波,底形相图分析的结果也得到同样结论。沙波的移动是在极端环境下的偶发事件,而非常态化的。沙波的移动速率较小,内陆架0.5m高小沙波的年移动距离约为2.27m,外陆架2.5m高沙波的年移动距离仅0.31m,属于弱活动性沙波的范畴。研究区发育6处海底滑塌,滑塌多紧邻陆架外缘转折线、古三角洲前缘和古海岸线附近的地形坡折线分布。滑塌区地形平均坡角0.4°-1.2°,滑塌走向以NE-SW向为主。研究区南部发育5条与相邻地形高差4-12m的隆起脊,脊线走向为NE-SW向和近E-W向,隆起脊和沟槽可能是侵蚀或断裂构造活动形成的。管道KP268-KP273区段附近存在大面积的麻坑地貌,麻坑的直径30-100m,深度1.0-3.0m,麻坑是由于浅层气逸出后地层塌陷造成的。海底沙波造成的悬跨数量多,麻坑造成的悬跨数量少,分布范围小,海底滑塌尚未对海底管道造成危害,隆起脊和沟槽引起的海底悬跨较少,但产生的跨距和跨高都较大,对管道的安全运行危害较大。
【图文】：

平台,海底地质,油气开发,边缘海

研究区为南海北部珠江口盆地油气开发区PY30一1平台与Hz21一1B平台之间的区域，处在 20012‘一 21022‘N， 114050‘一115“30‘E坐标范围内，位于香港东南约160一240腼(图2一1)，水深100一ZIOm，NE一SW向长度约134km，NW一SE向宽度在平台周围区域约22knl，在管道路由区宽度约6.5knl，总面积超过1850腼“。PY30一1一Hz21一IB段管道所在区域正处于从大陆架向急剧变陡的陆坡过渡的地带，海底地质构造和沉积历史复杂，这是本海域地形地貌特征复杂、易于发育滑塌等各种灾害性地质因素的根本原因。南海是西太平洋面积最大的边缘海，面积约为300xl了kinZ

分布图,底层流,频率分布,分布图

水分为表层、中层、次底层和底层进行了流速和流向统计，不同层流场是不一样的，流速表现为上下高、中间低的特点，，各层流向也不一致。对海洋工程关系最大的是底层流速，底流流向以W向至SE向之间居多(图2一2)，调查期间监测到的底流流速最大值达到90c耐s，方向SE。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P736.12;P756.2

【引证文献】