水合物矿体三维地震与海底高频地震联合采测技术

天然气水合物

本文为中国地质调查百项技术中的水合物部分——天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震联合采测技术。

联合采集技术主要包括天然气水合物海底地震观测系统、海底宽带高频地震仪（HF-OBS）、导航定位技术等，此外还包括地震资料联合处理技术、矿体综合评价技术，并开发了资料处理和矿体评价软件。

由 广州海洋地质调查局 张光学，伍忠良、张明，梁金强、王伟巍，谢城亮等专家撰写。

中国地质调查百项技术之

天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震联合采测技术

一、基本情况

2006年12月-2010年12月，广州海洋地质调査局牵头，联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国地质大学(北京)、中国地质科学院矿产资源研究所、长安大学和中南大学等单位，依托“十一五”“863”计划“天然气水合物勘探开发关键技术”重大项目支持的重点课题，瞄准海域天然气水合物地震勘探技术前沿，直接针对海域天然气水合物矿体外部形态及其内部结构探测这一核心问题，在三维地震与海底高频地震联合采集、资料处理及定量评价技术方面开展了创新性研究。

同时，坚持“技术研发一硬件研制一软件井发一系统集成一应用验证”的技术思路，实现了三维高分辨率地震勘探与海底高频地震仪记录联合采集，形成了“地震联合采集、资料综合处理和矿体定量评价”的技术体系，形成了一套适合于我国南海北部陆坡的天然气水合物三维地震与海底高频地震联合探测技术。

该技术首次应用于我国海域天然气水合物矿体探测，成功获得了我国首幅“天然气水合物矿体的外形及内部结构特征”图像，与目前世界上相关领域已公布的结果相比，整体达到了国际先进水平，多项创新性技术成果达到了同期国际领先水平，荣获2014年度“国土资源科学技术奖"二等奖。

二、技术主要内容

1.  天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合采集技术

（1） 天然气水合物海底地震观测系统

天然气水合物海底地震观测系统是在充分研究国内外相关技术方法的基础上，采用射线追踪、波动方程正演模拟及双聚焦理论等方法，针对天然气水合物特定目标体，设计研制面成，适用于天然气水合物矿体识别的联合采集。

海底高频地震仪采用矩阵分布、分布问距250m，以小于500m为宜，且分布间距越小越好;线间距500m。炮间距25m，两者越小越好。可提高OBS采集数据的覆盖次数；电缆排列长度2.4km，震源沉放深度5m，电线沉放深度5m。

经实际海试应用，取得了良好的效果。

（2） 海底宽带高频地震仪(HF-OBS）

海底宽带高频地震仪(HF-OBS)是新一代海底高频地震仪，包括高采样率的模数转换模块设计、姿控检波器的设计与性能优化、微功耗和大容量存储介质设计、海底耦合研究与海底高频地震仪结构设计。经多次湖泊试验、海底试验及技术改进，设备稳定性达到了预期效果。经多次海试并经地勘生产实际验证，仪器的回收率达到80%以上，采集数据的频带范围达到4.5-250Hz，动态范国达到120dB，优于国外同类产品。

（3） 导航定位技术

利用多路海底高频地震仪精密计时器，解决海面三维与海底地震数掘采集时间同步问题，实现了海底高频地震仪地震数据数据原始剖面（同向轴)时间连续性，计时精度为1×10^-7秒，计时描确，性能稳定，适应温度宽，可连续无故障稳定运行2个月以上。

（4） 联合采集技术

为了满足天然气水合物纵横波勘探需要，面过对震源结构、激发能量、震源沉放深度等参数的综合研究，研制了540Cu.in.GI枪组合震源，保证了三维地震勘探频率、频宽、主频、波泡比等震源特性，提高了震源的输出能量及稳定性，形成了三维高分辨阵地震与海底高频地震仪联合同步采集技术，完成了三维(面积约120km^2)与海底地震（13个HF-OBS台站)联合采集试验，取得了品质较高的地震数据。

同步联合采集技术的应用不仅有效提高生产效率，使这一技术能达到工业应用的程度，并从地震勘探源头上解决纵横波数据成像中地震信号各种特征的匹配同题，提高处理成果的可行度并减小地质解释的不确定因素。

2.  天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震资料联合处理技术

（1） 天然气水合物矿体的三维地震资料精细处理技术

以南海天然气水合物一维地震调査数据为基础，开展了保幅、叠前去噪、子波处理、高分辨率成像、高精度速度分析和叠前时间偏移等一系列处理技术方法研究，形成一套针对天然气水合物矿体的三维地震资料精细处理技术。

（2）海底高频地震多参量地震资料精细处理与解释反演技术

针对南海神狐海域海底高频地震多分量地震数据，研发了波场分离、水平分量生标旋转等海底地震数据处理软件模块，形成一套适合于南海天然气水合物矿体特点的海底高频地震多参量精细处理技术;在充分借鉴国外利用海底地震数据获取地震速度方法的基础上，通过层位对比、时间及深度模型建立，重点分析了走时层析反演和相干反演方法，开展了研究区含天然气水合物地层的纵横渡速度的反演、天然气水合物地层岩性参数分析等方面研究，为天然气水合物的识别提供了有力的技术支撑。

（3） 天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震多参量检测技术

在精细处理的基础上，围绕监测天然气水合物的地震异常信息目的，开展三维地震与海底高频地震资料的高密度地震速度提取、地震属性聚类分析及多信息联合分析等相关技术的研发，并综合集成为一套天然气水合物矿体的地震异常信息多参量检测技术。

3. 天然气水合物矿体的高精度地震综合评价技术

（1） 天然气水合物矿体的地震属性分析技术

基于三维地震与海底高频地震资料，研发了井t震联合地震属性分析技术、HF-OBS约束波阻抗反演分析技术、HF-OBS成像数据解释技术、HF-OBS三维速度体及矿体速度结构分析技术，建立了一套利用地震属性进行天然气水合物矿体识别的方法、流程和参数，筛选天然气水合物敏感地震属性，并应用相关技术圈定研究区天然气水合物矿体分布范围。

（2） 天然气水合物矿体的三维可视化技术

为实现各种地震属性数据体的三维雕刻及多属性可视化叠合分析。描述天然气水合物矿体的空间分布特征，精细刻画天然气水合物矿体的内部结构，研发针对天然气水合物矿体评价的三维可视化技术。利用试验区实测数掘，以波阻抗反演数据为基础，以天然气水合物地震主要标志——BSR及地震属性异常平面分布为约束条件，圈定天然气水合物矿体，自主开发三维可视化系统并应用刻画天然气水合物矿体的空问分布形态。

(3) 天然气水合物矿体的定量评价技术

在研究天然气水合物矿体高精度地电定量评价方法、构建以三维空间网格为单元的三维矿体模型的基础上，开发了计算天然气水合物矿体数量、体积、孔隙度和饱和度等的矿体定量评价技术。自主开发软件系统，建立了试验区天然气水合物矿体非均质评价模型，在分析天然气水合物矿体的数量、面积及厚度等参数基础上，定量估算了试验区天然气水合物的储量。

4. 天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震处理及评价软件开发

以“天然气水合物矿体的三维地震资料精细处理技术、海底高频地震多参量地震资料精细处理技术、天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震多参量地震检测关键技术”等三项技术为基础，开发集成了天然气水合物矿体的“三维地震与海底高频地震资料结合处理软件”；以“天然气水合物矿体的地震属性分析技术、天然气水合物矿体的三维可视化技术、天然气水合物矿体的定量评价技术”等三项技术为主体，开发集成了“天然气水合物地震识别和矿体评价软件”。

三、重要意义及应用情况

1. 重要意义

“天然气水合物矿体三维地震与海底高频地震联合探测技术”突出解决“天然气水合物速度分析”这一关键难题，获取天然气水合物矿体的三维速度体、矿体内部结构与及水合物矿体外形产状，从而准确识别水合物矿体，圈定有利勘探目标，为实施钻探、优选钻探目标提供高技术支持。

该技术已应用于国家水合物调査专项中，解决了实际调査工作中的许多技术难题，及时将科研成果转化为生产力，填补了我国海域天然气水合物地震调查中的空白，探索一条天然气水合物目标探测的有效途径，开辟了我国应用该项技术探测天然气水合物的先河。

截止2015年年底，已在南海北部陆坡重点勘查区累计投放OBS 150站位，获得三维地震测线数据50000km，为天然气水合物矿体目标地震评价提供了较完整的解决方案，其可靠性与适用性在2013年和2015年我国南海北部陆坡天然气水合物钻探目标优选中得到验证，具有良好的成用前景。该技术必将在我国海域天然气水合物勘查中进一步得到推广应用，为我国海域天然气水合物勘查与试采目标评价提供技术支撑。

2. 应用情况

广州海洋地质调查局于2012年运用该项技术在南海北部陆坡神狐海域进行了天然气水合物确三维地震与海底高频地震联合采集试验。完成准三维地震调查施工面积119.53km2(二维测线186条，3241.525km)，海底高频地震测线3111.6km，其中，准三维地震与海底高频地震采集测线总工作量为2882.475km（151条），海底高频地震单独试验工作量为229.125km(测线12条），海底高频地震仪13台。

图1 海底高频地震约束三维地震反演速度体

通过水合物矿体的地震联合采集技术确定采集关键参数:

540in3GI枪“点震源”，采集测线间距50m、炮间距25m、电缆排列长度2.4km、震源沉放深度5m，电缆沉放深度5m，海底高频地震仪采用矩阵分布。

海底高频地震仪分布间距250m。对采集的数据进行了联合处理，处理成果包括三维地震处理数据体（图1)，高分辨率海底高频地震纵横波速度随深度变化数据(图2)、海底高频地震成像数据体、纵横波成像剖面等。

图2 天然气水合物地震纵、横波联合反演速度剖面迭合图

通过高精度地震综合评价研究，在试验区圈定天然气水合物矿体地震标志——BSR的分布面积45.2km^2，分析了研究区天然气水合物矿体的外形及内部结构（图3），试验提出的勘查目标靶区并提出了钻探井位。2015年，广州海洋地质调查局在该区域实施23口天然气水合物钻探，均发现天然气水合物，圈定矿藏面积128km^2，控制资源量超过1500亿m^3，相当于海上超大型油气田规模，取得了天然气水合物资源勘查的重大突破。

图3 天然气水合物矿体三维空间雕刻图

天然气水合物

详细内容请参阅地调局地调百年专题：http://www.cgs.gov.cn/ddztt/cgs1 ... 0161021_414314.html

xiaoyao009

感谢楼主分享

xiaoyao009

学习学习哈