裂隙充填型天然气水合物形成的控制条件及其饱和度估算方法

The offshore of the Indian Peninsula is one of areas of gas hydrate filled in fractures. We used three dimensional seismic data acquired in the gas hydrate drilling zone to study the distribution of fractures,the activity of fluid flow and fluid potential. We study the assumptions of fractures in different models so that we can analysis the change of elastic velocity versus gas hydrate saturation in aligned fractures. BSR was not prominent or no BSR in the seismic profile of gas hydrate filled in fracture. Identification of gas hydrate based on BSR-guided site selection would have overlooked this gas hydrate accumulation. We will process the seismic data using AVO analysis to obtain the angle gather data.The stochastic inversion was used to calculate the prestack elastic parameters using the rock physics models in fracture medium. We will study the main control factors of gas hydrate filled in fracture due to the distribution and angle of fracture based on regional tectonic environment. The orientations of fractures and faults identified from seismic data and logging data were compared to show the range of fracture in gas hydrate bearing zone. Gas hydrate site selection will be considered having the similar tectonic environment and seismic reflection zone. The rock physics models will be studied using tranverse isotropy medium. The variation of compressional velocity and shear velocity versus gas hydrate saturation in different fracture angle will be studied and gas hydrate saturation method will be provided.

印度海域是世界上裂隙充填型天然气水合物存在的一个典型区域。本项目拟利用水合物勘探采集的三维地震资料、电缆和随钻测井及岩芯分析资料，开展水合物发育区裂隙的空间展布特征及流体活动异常特征、流体势变化，分析裂隙不同介质模型对裂隙假设条件的差异，研究定向排列的裂隙中充填水合物的弹性波速度与水合物含量的变化。裂隙发育区含水合物层BSR不明显，以BSR为寻找水合物方法忽略了该类型水合物，通过对地震资料特殊处理，基于裂隙介质的岩石物理模型，利用多参数同时反演方法，获得裂隙充填型水合物的弹性参数；对比地震上识别裂缝、断层与测井识别的裂缝的方向，确定裂隙内形成水合物分布范围，为将来水合物钻探提供相似构造背景和地震信号的有利靶区。利用横向各向同性纵向各向异性介质的岩石物理模型，基于裂隙倾角分析，研究纵横波速度随水合物饱和度变化，提供含裂隙储层水合物的饱和度估算方法。

该项目通过对印度Krishna-Godavari（KG）盆地及国际典型海域发现的裂隙充填型天然气水合物进行地震、测井与岩芯分析，研究该类型水合物形成的控制因素、识别和定量评价方法，为我国南海北部寻找和评价该类型水合物提供指导。研究中主要是利用印度钻探到的裂隙充填型天然气水合物的随钻和电缆测井资料，研究裂隙充填型水合物的电阻率异常、纵波横波速度、裂隙倾角、水合物饱和度的差异；局部裂隙充填型水合物层纵波速度明显增加，但是有些地层的纵波速度并无明显变化，纵波速度的差异可能与裂隙倾角、水合物饱和度等有关；而地震资料上，裂隙充填型水合物层BSR不明显，形成该类型水合物储层主要为细粒沉积物。研究中利用NGHP01-10井实测资料，通过弹性波方程的交错网格有限差分数值模拟，发现了裂隙充填型水合物在地震资料上呈现明显的各向异性特征。同时，基于各向同性阿尔奇方程和测量的电阻率估算了裂隙充填型水合物饱和度高达80%，远高于压力取心等估算的水合物饱和度，这与裂隙充填型水合物的各向异性有关。而利用层状介质的各向异性速度模型估算裂隙充填型水合物饱和度，把纵横波速度联合反演水合物饱和度和裂隙倾角, 而估算的水合物占孔隙空间的15-25%，裂隙的倾角在60-90°，该研究结果与岩心测试相吻合。为了获得水合物横向分布，基于地质统计学方法和地震资料，利用非线性反演方法估算的水合物平均饱和度约为22.5%；同时，通过地震与测井结合，基于振幅相对偏移距或者入射角变化和岩石物理模拟，半定量估算BSR下伏游离气层饱和度及分布。利用三维地震资料刻画水合物空间分布特征，通过对影响水合物成藏因素进行分析，发现我国水合物相对高饱和度水合物层主要与气源、流体运移和相对较粗沉积物有关。该研究成果对正确认识与评价我国在南海北部钻探发现的脉状、块状等裂隙充填型水合物及其碳酸盐层提供了研究方法的借鉴，利用该方法估算的南海裂隙充填型水合物饱和度与压力取心相吻合。