祁连山冻土区天然气水合物储层地球物理响应特征数值模拟研究

发布时间：2020-11-16 07:55

【摘要】：天然气水合物(以下简称水合物)是一种储量巨大、洁净的新型替代能源,我国已在祁连山冻土区发现并钻获了实物样品。与国外极地冻土区发现的水合物相比,祁连山冻土区水合物成藏规律和控制因素更为复杂,使得野外地球物理勘探方法遇到了困难,而基于岩石物理的数值模拟是一种研究水合物储层地球物理响应特征的有效手段。本文依据祁连山冻土区水合物的实际赋存地质条件,基于不同的地球物理方法进行建模,并利用建立的模型开展数值模拟,对水合物储层的地球物理响应特征进行了探索。利用有限单元法(FEM)通过对水合物储层电阻率、赋存规模、埋深变化时的音频大地电磁测深(AMT)响应特征进行模拟,结果表明孔隙度小于5%、水合物饱和度大于70%、赋存规模小于50m、埋深超过500m时,AMT方法难以识别与圈定水合物储层;利用非线性共轭梯度算法(NLCG)通过对不同测线长度、测点间距、频点数对水合物储层的AMT反演结果影响规律进行模拟,结果表明在水合物可能赋存区域,最佳的采集参数为:3倍区域宽度的测线长度,11个测点数,4个高频段(100~1000Hz)的频点数。利用基于岩石物理模型的等效介质理论建立的正演模拟速度模型和射线追踪理论,对水合物储层孔隙度、层厚、水合物饱和度变化时的地震反射波振幅随偏移距变化(AVO)的响应特征进行模拟,结果表明孔隙度变化对AVO属性的分区较好,水合物饱和度变化对AVO属性的区分空间较小,层厚变化与AVO属性呈线性关系;由水合物储层水合物饱和度和岩性的变化对不同弹性参数敏感性的模拟结果可知,μ-E交会图识别水合物储层效果良好,μ和λ/μ进行交会可区分水合物储层岩性。基于等效介质理论的弹性波速度模型和两端元层状介质模型,分别对孔隙和裂缝充填型水合物储层的声波速度和水合物饱和度特征进行模拟,结果表明DKXX-13孔为典型孔隙充填型水合物储层,水合物饱和度变化范围为13.0~85.0%,平均值为61.9%,与利用标准阿尔奇公式估算的结果基本一致;DKXX-19孔为典型裂缝充填型水合物储层,水合物饱和度变化范围为14.1~89.9%,平均值为69.4%。祁连山冻土区水合物储层地球物理响应特征的获取,对于指导野外水合物地球物理勘查和实测资料的处理与解释具有重要意义,为我国冻土区水合物资源的勘探开发提供了切实可行的技术保障。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.13;P631
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 选题意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 天然气水合物AMT数值模拟
        1.2.2 天然气水合物AVO数值模拟
        1.2.3 天然气水合物声波测井数值模拟
    1.3 主要研究内容
    1.4 主要创新点
    1.5 发表文章
第二章 天然气水合物成藏地质条件
    2.1 区域地质及天然气水合物钻探工程概况
        2.1.1 区域构造背景
        2.1.2 地层概况
        2.1.3 天然气水合物钻探概况
    2.2 天然气水合物地质条件
        2.2.1 构造条件
        2.2.2 沉积条件
        2.2.3 气源条件
第三章 天然气水合物AMT数值模拟研究
    3.1AMT工作方法及数值模拟理论
        3.1.1 AMT工作方法
        3.1.2 AMT数值模拟理论
    3.2 地层电性关系研究
        3.2.1 电阻率计算模型
        3.2.2 地电模型
    3.3 天然气水合物储层AMT响应特征研究
        3.3.1 天然气水合物层状地层模型响应特征
        3.3.2 天然气水合物高阻异常体模型响应特征
    3.4 采集参数对AMT反演结果的影响研究
        3.4.1 天然气水合物典型高阻异常体正演模拟
        3.4.2 测线长度
        3.4.3 点距
        3.4.4 频点数
    3.5 本章小结
第四章 天然气水合物AVO数值模拟研究
    4.1 AVO数值模拟技术
        4.1.1 AVO基础理论
        4.1.2 经典近似公式
    4.2 天然气水合物地层物性参数研究
        4.2.1 天然气水合物岩石微观模型
        4.2.2 天然气水合物微观模型速度分析
        4.2.3 天然气水合物储层正演模拟速度模型
        4.2.4 天然气水合物储层基本模型
    4.3 AVO正演响应规律研究
        4.3.1 AVO属性提取
        4.3.2 斜率、截距特征
        4.3.3 反射系数特征
    4.4 弹性参数敏感性研究
        4.4.1 天然气水合物储层识别敏感参数
        4.4.2 岩性区分敏感参数
    4.5 本章小结
第五章 天然气水合物声波测井数值模拟研究
    5.1 声波测井数值模拟技术
        5.1.1 孔隙型储层数值模拟
        5.1.2 裂缝型储层数值模拟
    5.2 孔隙型储层声波速度与天然气水合物饱和度估算研究
        5.2.1 DKXX-13孔测井资料分析
        5.2.2 声波速度特征分析
        5.2.3 天然气水合物饱和度估算
    5.3 裂缝型储层声波速度与天然气水合物饱和度估算研究
        5.3.1 DKXX-19孔测井资料分析
        5.3.2 声波速度特征分析
        5.3.3 天然气水合物饱和度估算
    5.4 本章小结
第六章 结论及展望
    6.1 结论和认识
    6.2 下一步工作
参考文献
致谢
个人简历以及攻读学位期间主要研究成果

【参考文献】

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本文编号：2885821