[发明专利]海域天然气水合物体系地震响应特征的正演物理模拟方法

说明书

本发明属于海域勘探技术领域，公开了一种海域天然气水合物体系地震响应特征的正演物理模拟方法，针对研究区水合物体系的分布特征建立物理模型，确定天然气水合物及下伏游离气的地震响应特征，根据正演物理模拟结果修正天然气水合物体系的地震解释结果，实现海域天然气水合物体系的正演物理模拟。本发明分析地震的振幅、波形等与天然气水合物的饱和度、厚度、赋存区之间的关系，探索不同天然气水合物体系地质模型的地震响应特征与模式，根据正演物理模拟结果来指导地震解释工作中对天然气水合物体系的识别与表征，是国内外天然气水合物体系的正演物理模拟处于初级阶段的背景下进行的前期探索和研究，具有重要指导意义。

技术领域

本发明属于海域勘探技术领域，尤其涉及一种海域天然气水合物体系地震响应特征的正演物理模拟方法。

背景技术

天然气水合物蕴含大量甲烷资源，被认为蕴含有二倍于传统常规能源的资源量，是一种潜力巨大的清洁未来新能源类型，因此被国内外学者广泛研究。我国海域天然气水合物资源量高达800多亿吨油当量。2017年，天然气水合物被自然资源部列为我国第173个矿种，其商业勘探开发及有效利用，作为潜在的替代能源类型对我国能源压力的缓解具有重要意义。

目前研究中，地震资料是用于天然气水合物体系研究的最重要数据类型，由于其覆盖三维空间、成本低、速度快等特征，使其能够为水合物发育区提供高性价比的勘探服务，在目前的天然气水合物研究领域中应用最广泛。天然气水合物体系的地震研究是工作人员提供地震解释、属性分析、反演预测等来识别天然气水合物体系，包括含水合物储层、水合物稳定区底界BSR和水合物下伏游离气区FGZ。通常认为似海底反射层BSR(Bottomsimulating reflection)是天然气水合物稳定区底界的地震标志，具有强振幅、负极性、与海底大致平行，斜切的等时地层等特征。海域天然气水合物通常存在于细粒、疏松未固结沉积物中，多为泥质粉砂岩、细粉砂岩，由于天然气水合物的胶结作用，以及下伏游离气的存在，天然气水合物体系所在沉积地层的岩石物理性质与周围地层存在较大区别。一般情况下，含水合物储层被认为具有高电阻率、高横波纵波速度、低密度等特征，其在地震资料中通常被认为表现为一定的地震响应特征如高振幅、振幅空白区、BSR等，而下伏游离气区FGZ则表现为直接被BSR封堵的高振幅异常反射。以上这些特征被广泛应用于天然气水合物的地球物理识别工作中。

但事实上，地震剖面上地震反射同向轴与水合物体系的真实相界面(如含水合物地层和下伏游离气的顶底等界面)是否具有一一对应关系，BSR的位置是否直接指示天然气水合物稳定区的底界仍存在争议。另外，成藏过程中的地质构造、气源条件、温度压力等条件的差异导致的天然气水合物在不同沉积地层中的分布模式不尽相同。因此有必要探索不同饱和度的水合物/游离气地质模型所对应的地震响应特征，明确地震响应特征与水合物体系(水合物储层和游离气储层)储层物性之间的对应关系。

目前勘探领域的正演研究主要针对常规油气储层开展，目的是建立地震反射同向轴与地下真实地层界面间的一一对应关系。通过调研大量国内外文献资料，发现对天然气水合物体系开展的正演模拟研究工作较少，目前少量的关于天然气水合物体系的正演模拟也是以数值模拟为主，针对发现天然气水合物地震响应特征的正演物理模拟基本属于研究空白带。除成本因素外，制约水合物正演物理模拟的另一个因素是岩心的制作。通常天然气水合物存在于具有高孔隙度、半固结的松散沉积物中，多为泥质胶结的粉砂岩、粉细砂岩，埋藏深度浅，成岩性差，胶结程度低，结构十分疏松，但现有人工砂岩技术制作的岩心样品孔隙度一般在30％以下，且为完全固结样品，与原位地层的物性参数相比具有差异较大、尺寸较小以及孔隙均匀性差等不足。因此为解决以上问题，需要探索高孔隙弱胶结人工砂岩制备技术。

基于上述分析，总结现有技术存在的问题及缺陷如下：

(1)地震剖面上地震反射同向轴与水合物体系的真实相界面是否具有一一对应关系，BSR的位置是否直接指示分隔含水合物地层和下伏游离气天然气水合物稳定区的相界面，仍不明确。