海域天然气水合物开采的井中可控源电磁监测三维正演模拟

为掌握海域天然气水合物在大范围开采过程中的分解范围和分解程度, 应用有限元软件COMSOL, 对采用井中可控源电磁方法监测天然气水合物开采过程进行正演模拟。通过构建含高阻天然气水合物储层的三维地层模型, 在比较井中垂直源监测系统相对于传统拖曳式水平源优势的基础上, 分析垂直源监测系统中金属套管、垂直源深度、频率、观测误差和噪声等参数对海底电场响应的影响。模拟结果表明, 金属套管、垂直源深度和电流发射频率对井中电磁监测效果的影响较大, 在有套管时, 垂直源的布设深度应位于天然气水合物储层之下, 并采用1 Hz的低频发射电流; 在小收发距时, 监测系统的观测误差和噪声对有套管监测系统的性能影响不大。天然气水合物开采范围扩大时, 井中垂直源监测系统可以确保海底接收器探测到相应的电场信号变化, 并有效地识别开采范围的横向边界。因此, 采用井中可控源电磁方法对海域天然气水合物开采过程进行储层动态监测是可行的。     

海域天然气水合物监测井技术进展与挑战

海域天然气水合物是一种极具潜力的可替代清洁能源,但开采难度大、容易导致地质灾害,因此在开发过程中对水合物储层的监测不仅能为开发方案的动态优化提供基础数据支持,而且对于评价开发过程对环境的影响尤为重要。监测井可以对水合物储层进行原位监测,是一项关键技术,但应用于海域水合物时目前可以采用的地球物理监测仪器非常有限。结合中国神狐海域水合物储层为开发难度高的低渗透率黏土质粉砂的现实,需要研发更低功耗、更高精度的长期原位温度压力监测仪器,同时需要积极开发新的监测技术,例如可以尝试在监测井中加入示踪剂指示来自监测井的流体运移,构成生产井之外水合物分解的直接证据,从而提供水合物分解范围的科学依据。     

海洋天然气水合物综合地球物理识别方法评述

海洋天然气水合物资源量丰富,具有很大的开发潜力,而如何精准识别水合物是开展勘探和开采面临的首要问题.本文首先总结了基于地震和测井资料等地球物理手段的天然气水合物定性识别和定量评价技术,详细阐述了水合物底界的似海底反射特征,剖析水合物储层典型地震属性和测井响应特征;其次,对基于地震反演的水合物定量评价方法进行阐述,对比时...     

太阳能加热开采天然气水合物研究

在分析了目前国内外天然气水合物开采方法优缺点的基础上,提出了利用太阳能加热开采天然气水合物的原理和方法,给出了开采系统的组成,包括太阳能加热采集、汇集、传输、光热转化和天然气分解产出等过程.利用所述的太阳能加热开采水合物方法,不需额外热源,具有经济、高效、清洁无污染等特点.运用传热学、热力学等学科知识和对储层的适当简化,建立了模拟计算数学模型,并进行了实际计算.计算结果表明,利用太阳能加热天然气水合物储层,可使储层温度有较大升高,能够使水合物快速分解,为今后进一步研究提供了理论基础和技术支持.     

高孔低胶结砂岩储层饱和度和压力变化的时移地震AVO响应

研究了X油田高孔低胶结砂岩储层在含油饱和度和压力变化时纵、横波速度计算方法,并将计算数据与实际测井资料进行了对比。岩石物理参数计算和时移地震振幅随偏移距变化(AVO)正演模拟表明,X油田油藏含油饱和度变化时,地震纵波速度变化十分明显,而横波速度变化较小;储层顶反射P-P波AVO曲线变化明显,而P-S转换波AVO曲线变化很小。油藏有效压力变化对地震纵、横波速度有近似程度的影响,储层顶反射P-P波AVO曲线在入射角较小(θ<20°)时变化明显,而P-S转换波AVO曲线在入射角中等(30°<θ<50°)时变化明显。模拟结果对分析X油田时移地震可行性,确定油藏变化范围,区分油藏含油饱和度和压力变化,乃至真正实现时移地震定量解释都具有重要意义。     

高孔低胶结砂岩储层饱和度和压力变化的时移地震AVO响应

研究了X油田高孔低胶结砂岩储层在含油饱和度和压力变化时纵、横波速度计算方法,并将计算数据与实际测井资料进行了对比.岩石物理参数计算和时移地震振幅随偏移距变化(AVO)正演模拟表明,X油田油藏含油饱和度变化时,地震纵波速度变化十分明显,而横波速度变化较小;储层顶反射P-P波AVO曲线变化明显,而P-S转换波AVO曲线变化很小.油藏有效压力变化对地震纵、横波速度有近似程度的影响,储层顶反射P-P波AVO曲线在入射角较小(θ＜20°)时变化明显,而P-S转换波AVO曲线在入射角中等(30°＜θ＜50°)时变化明显.模拟结果对分析X油田时移地震可行性,确定油藏变化范围,区分油藏含油饱和度和压力变化,乃至真正实现时移地震定量解释都具有重要意义.     

海洋天然气水合物测井评价研究进展

资源量巨大的天然气水合物越来越引起人们的重视。针对目前海洋天然气水合物储层的测井评价问题,介绍了海洋天然气水合物的晶格结构、物理性质、分布形式和形成条件,结合天然气水合物的物理性质和储层特征,分析了海洋天然气水合物的常规测井响应特征。根据大量文献调研,得出目前利用测井方法求取天然气水合物储层的孔隙度和饱和度等参数的主要方法,对南海神狐海域含天然气水合物储层的实例站位进行泥质含量、天然气水合物饱和度评价。提出实验室合成人工岩芯研究天然气水合物时,需考虑泥质的存在。通过总结海洋天然气水合物测井评价研究进展的调研成果,为今后大规模海洋天然气水合物的储量预测及勘探开发提供重要依据,对天然气水合物资源的有效开采具有重要现实意义。     

盐水体系中天然气水合物降压开采数值模拟

考虑盐浓度的分布,根据质量守恒、能量守恒、天然气水合物的分解动力学等方程建立天然气水合物储层降压开采的数学模型,该模型可描述三相八组分水合物储层开采的多相非等温渗流过程.利用该模型对一维条件下纯水和含盐富水相体系水合物的开采动态进行模拟计算.结果表明:模拟结果与试验结果具有较好的一致性;在盐水体系的水合物藏中,盐影响了水合物的相平衡,加快了水合物的分解,压力传播比纯水体系的快得多,并使得试验和模拟的瞬时产气量波动很大.     

基于储层保护的天然气水合物间接置换开采方法

物质运移和热量传递的效率低下以及储层稳定是天然气水合物高效开采面临的难题之一.提出了基于储层保护的间接置换开采方法.采用重力筛分介质分离天然气水合物分解和二氧化碳水合物合成的反应界面并在界面间分离和运移反应物,形成物质的单向运移通道;提高物质运移效率,使天然气水合物分解和二氧化碳水合物合成分区同时进行.将储层环境热、注入流体的敏感热和二氧化碳水合物合成释放的热作为天然气水合物分解的热源,保持热传导距离相对反应界面恒定,优化供热效率.通过主动降温固结井周地层流体,封堵地层裂隙和强化地层.利用二氧化碳水合物重塑储层强度.在矿床中留设支撑结构/矿柱分担水合物分解区的上覆岩重.优化布井参数和开采时空顺序来协调地层整体变形,维持地层相对完整.通过保护地层结构相对完整和封堵地层裂隙维持储层的密封性能和开采井的压力控制能力.该方法对于实现天然气水合物安全高效开采具有借鉴作用.     

用于研究东海天然气水合物的地震资料处理方法

通过对东海海域二维地震，单道地震，浅层剖面等资料进行的综合研究表明：用于研究天然气水合物的地震资料处理应提高速度分析精度和分辨能力，进行子波估算，压制多次波，相对保持振幅，DMO，AVO及波阻抗特殊处理等。在地震剖面上天然气水合物主要特征有：BSR，振幅异常，速度异常，AVO异常等标志特征，据此，可对天然气水合物进行识别和预测，东海海域是天然气水合物可能赋存的有利部位，其中冲绳海槽是天然气水合物成藏的目标区域。     

非均质薄储层强化开采时延地震监督分析

通过对非均质砂泥岩薄储层中含油和含气时地震数据进行偏移叠加处理和互均衡化处理,总结不同流体所表现的频率、振幅等地震响应特征及时延地震监督差异属性。研究结果表明,薄储层中含气和含油两种不同流体时,薄储层中地震反应具有明显不同的特征,时延地震差异属性明显,为揭示气驱前缘波及范围、剩余油气的分布,确定不同流体（如油、气等）之间弹性差异的大小和管理监督油气藏提供了依据。     

神狐海域水合物藏降压开采的数值模拟

目前在降压法开采水合物藏方面,主要侧重于对降压生产规律、水合物藏地质参数敏感性、降压法开采有效性及开发潜力等的研究,实际上在降压开采过程中,开采参数也会影响水合物藏的开采动态。根据神狐海域水合物藏现场资料,应用数值模拟的方法,进行了神狐海域2017年水合物试采试验的拟合,验证了所建地质模型的可靠性,在此基础上创新性地研究了降压幅度和降压速度对水合物藏开采动态的影响。研究结果表明:水合物未完全分解前,降压幅度越大,水合物分解速度越快,同一时刻产气速度也越快;降压速度越快,产气峰值越大且越早出现,同一时刻累产气越多。因此建议开采神狐水合物藏时降压幅度至少应为初始压力的0.5倍,并考虑实际操作工艺和设备安全性,选择较快的降压速度。     

降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响分析

为研究降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,使用天然气水合物多相流数值模拟软件TOUGH＋HYDRATE进行水合物降压开采模拟,通过不同情况下的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量分析了降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,并通过不同情况下的储层压力、储层温度和水合物饱和度分布分析了其影响机理。数值模拟结果表明：①随着降压幅度的增大,储层中压力降低范围逐渐增大,而且压力降低幅值逐渐增大,储层与开采井之间的压力梯度越大,导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量都逐渐增大;降压幅度的增大对短期开采的累积产气量有明显提高,而对长期开采的产气量影响不大,而降压幅度的增大可能导致出砂堵塞以及水合物二次生成,因此实际开采时应设定一个合理的降压幅度并辅助升温等其它措施;②随着出砂堵塞的加剧,井周附近的渗透率逐渐降低,储层中压力降低范围逐渐减小,而且压力降低幅值逐渐减小,储层与开采井之间的压力梯度越小,另外井周渗透率的降低还会导致气体的流速的降低,从而导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量逐渐减小;出砂堵塞会对产气量持续产生影响,导致产气量随时间成比例减少,因此实际开采时应进行储层改良减轻出砂问题或采取防砂措施避免出砂堵塞。     

天然气水合物相关的Slipstream海底滑坡体速度结构模型反演

针对目前用于建立二维速度结构模型的RAYINVR软件对四分量海底地震仪(OBS)记录的转换横波无法自动反演, 建模效率低的问题, 采用MATLAB遗传反演算法, 对RAYINVR软件进行改进, 实现对横波速度结构模型各层和层中区块泊松比的自动同步反演, 可以为天然气水合物勘探调查提供泊松比和杨氏模量等重要弹性参数。利用采自Slipstream海底滑坡的OBS数据, 通过同步反演方法, 获得该地区较为精细的纵波和横波速度结构模型, 并可与附近U1326钻孔的测井数据进行对比, 验证了横波速度结构同步反演建模方法的有效性。模型揭示了两个泊松比差异大的结构面: 代表水合物稳定底界的似海底反射界面(BSR)(海底之下230±10 m)以及浅部异常高速体(有可能是高饱和度水合物富集的砂体)的底界(海底之下75~100 m), 后者与滑脱面大致重合, 指示水合物与Slipstream海底滑坡的形成有关。     

频谱分解技术在勘探应用中的研究综述

基于频谱分解方法的认识和应用研究,综述了频谱分解技术在层序地层分析、沉积储层预测、小断层解释及烃类检测和时移地震监测研究中的应用。在国内外地质勘探实例研究的基础上,总结了在研究层序地层分析、沉积储层预测、烃类检测及时移地震监测领域中应用的频谱分解技术方法。研究分析表明：频谱分解在不同的频带上显示不同级别地质现象,是研究层序地层、沉积储层及小断层解释的有效手段;频谱分解在不同频带显示对烃类不同的响应,是实现烃类检测和时移地震监测的重要手段。随着勘探精度、流体检测和剩余油气挖潜的形势需求,提高频谱分解方法的精度和分辨率以及在各种地质情况下的应用试验,将会不断促进方法研究和实际应用效果改善。     

基于动校正前CRP道集的多波联合AVO反演新方法

叠前AVO反演可以得到地层的弹性信息,继而进行地层岩性和流体类型识别。与速度信息相比,弹性模量信息更有利于储层描述。因此,本文采用叠前AVO反演方法直接反演得到纵波模量反射系数、横波模量反射系数和密度反射系数,联合纵波(PP)资料和转换横波(PS)资料进行AVO反演提高反演结果的精度和稳定性。常规AVO反演方法所采用的数据都是动校正后的CRP道集,动校正处理引入的动校正拉伸效应会影响反演效果,降低反演精度,尤其是密度的反演结果会受到较大影响。本文采用动校正前的CRP道集进行联合AVO反演,在反演过程中引入贝叶斯理论,从而提高反演的稳定性和精度。理论模型试算结果表明,本文提出的反演方法具有更好的稳定性、更高的精度以及更强的抗噪能力。     

天然气水合物藏开采数值模拟技术研究进展

中国天然气水合物资源丰富,实现天然气水合物商业化开采,对于缓解中国能源短缺压力具有战略意义。数值模拟是指导天然气水合物藏安全有效开采的重要技术手段,通过对水合物藏产能预测与动态分析,可以实现对开采方法的优选、可采资源评价和开发方案优化。天然气水合物藏开采过程涉及水合物分解相变与气水在地层内渗流传热等多个物理化学过程之间的复杂耦合机理。重点介绍了水合物藏开采现状、水合物藏开采数学模型优化研究、天然气水合物开采数值模拟应用进展,分析了数值模拟研究的核心问题、取得的进展以及当前亟需解决的瓶颈问题,并指出水合物藏开采数值模拟发展趋势,对于开展天然气水合物数值模拟研究具有较好的指导意义。     

时移岩石物理图版在时移地震定量解释中的应用

岩石物理解释图版通常应用于储层岩性及流体定量预测,取得了较好的应用效果;时移地震则常应用于油藏监测及剩余油气的定性或半定量的解释。随着油气田开发的深入,对剩余油气分布的认识精度需求也越来越高,基于此需求,探讨了一种利用时移地震信息对剩余油气进行定量解释的方法。通过构建油藏流体特征参数（如流体饱和度、压力等）的变化与时移地震敏感参数变化率的关系图版,将表征某个静态时间点的岩石物理解释图版换为一种随流体变化的动态物理解释图版,从而实现了对剩余油层厚度及分布的定量解释,降低了解释多解性。在S油田应用取得较好应用效果,剩余油厚度预测结果与实测结果吻合度高,有效指导了研究区生产井井位优化,降低了开发风险。