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环保型弱凝胶护壁护心钻井液研究与应用

地质与勘探 2024年第3期60卷 581-591页

作者：李晓东熊正强付帆邹志飞李艳宁北京探矿工程研究所北京100083 天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广东广州510075

海域浅层气地质调查和盐湖环境科学钻探在松散砂岩钻探取样工程中,存在孔壁易坍塌、成孔率低等技术难题,为此开展了松散砂岩地层环保型弱凝胶护壁护心钻井液技术研究。通过弱凝胶结构研究及成胶剂、交联剂及抗盐降滤失剂等材料优选,研... 详细信息

海域浅层气地质调查和盐湖环境科学钻探在松散砂岩钻探取样工程中,存在孔壁易坍塌、成孔率低等技术难题,为此开展了松散砂岩地层环保型弱凝胶护壁护心钻井液技术研究。通过弱凝胶结构研究及成胶剂、交联剂及抗盐降滤失剂等材料优选,研发了一套环保型弱凝胶护壁护心钻井液,评价了钻井液的流变性、滤失性、抑制性、护心性能、环保性能等性能,并在山西某盐湖环境科学钻探工程进行现场应用。室内测试及现场应用结果表明:研制的弱凝胶护壁护心钻井液具有良好的流变性、降滤失性、抑制性(岩屑回收率96.3%)、护壁护心性能及环保性能(BOD5/COD比值24.6%,EC50值47950 mg/L),能有效解决松散砂岩类地层孔壁坍塌、岩屑不易携带等问题,在松散地层钻探工程中具有广阔的应用前景。

关键词：弱凝胶护壁护心钻井液松散砂岩地层环保性能取心钻探弱凝胶

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南海北部高饱和度水合物矿藏的烃类气体来源与成因机制

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地学前缘 2024年

作者：赖洪飞匡增桂方允鑫许辰璐任金锋梁金强陆敬安广州海洋地质调查局天然气水合物勘查开发国家工程研究中心

天然气水合物形成的物质来源对揭示其富集成藏机制至关重要。南海北部已钻探证实存在大量高饱和度天然气水合物矿藏，但其成矿烃类气体来源与成因机制仍未被系统阐明，制约着主力气源的判识和未来勘查部署。本文以南海北部琼东南和神狐... 详细信息

天然气水合物形成的物质来源对揭示其富集成藏机制至关重要。南海北部已钻探证实存在大量高饱和度天然气水合物矿藏，但其成矿烃类气体来源与成因机制仍未被系统阐明，制约着主力气源的判识和未来勘查部署。本文以南海北部琼东南和神狐海域典型的高饱和度水合物矿藏为研究对象，采用气体地球化学、沉积物有机地球化学、地质微生物组学、地震地质综合解释多手段综合研究方法，探讨了其烃类气体的来源和成因机制。结果显示南海北部水合物气体的成因类型具有多元化特点，原生型、次生型微生物气和热解成因煤型气、油型气均有发现，不同水合物矿藏中热解成因气体遭受了不同强度的微生物降解改造作用：神狐W11-17矿藏> 神狐W18-19矿藏>琼东南GMGS5-W08矿藏。水合物气源层由浅部微生物气源层（20-85℃）和深部热解成因气源层(镜质体反射率Ro＞0.5%)组成，目前已钻遇的300mbsf以浅的微生物气源层产气潜力相对较低，但热解成因气源由于具备一定规模的烃源灶和正处于成熟阶段的煤系烃源岩等条件而表现出较高的产气潜力。深部热解成因烃源灶、中部常规油气藏、浅部微生物气源层和复合型输导通道（控洼断裂、气烟囱、管状渗漏、微裂缝等）构成了南海北部高饱和度水合物矿藏的气源供给体系，深部热解气的贡献极为关键，但大部分热解气运移经过微生物气源层（20-85℃）遭受了微生物次生改造，最后转化为次生型微生物甲烷为水合物成矿供源。南海北部高饱和度水合物矿藏中的烃类气体具有3种成因：一是从深部热解成因烃源灶直接运移而来，即未降解热解气；二是深部来源热解成因烃类运移至微生物气源层后经微生物厌氧降解产甲烷过程生成，即次生型微生物气；三是浅部微生物气源层中的微生物利用原地沉积物有机质直接生成，即原生型微生物气。

关键词：次生型微生物气气体成因气源供给体系成藏过程天然气水合物

南海北部陆坡天然气水合物钻探发现及成藏特征

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地学前缘 2024年

作者：匡增桂任金锋邓炜赖洪飞谢莹峰天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广州海洋地质调查局

天然气水合物因其潜在的能源价值而备受关注，我国自上个世纪90年代开始在南海开展水合物调查，截止到目前已实施了9个水合物钻探航次，取得了一系列水合物找矿突破。钻探结果证实，南海北部发育多种类型水合物，神狐海域主要发育扩散... 详细信息

天然气水合物因其潜在的能源价值而备受关注，我国自上个世纪90年代开始在南海开展水合物调查，截止到目前已实施了9个水合物钻探航次，取得了一系列水合物找矿突破。钻探结果证实，南海北部发育多种类型水合物，神狐海域主要发育扩散型水合物，东沙海域发育复合型水合物，琼东南发育渗漏型及砂质型水合物。本文结合钻探成果，详细阐述了各种类型水合物的地震反射特征以及测井响应特征。扩散型天然气水合物在地震上主要表现为显著的BSR以及BSR之上的强正极性反射，在测井上主要表现为高电阻率、高纵波速度、高横波速度，如出现水合物与游离气共存的混合层则在测井上表现为高电阻、低纵波速度、高横波速度、中子-密度反交等特征。渗漏型水合物在地震上通常不发育典型的BSR，BSR之上发育亮点反射或者浅部地层发育上拉反射以及柱状的空白反射，海底发育显著的异常地貌，如丘状体和麻坑，在测井上表现为极高的电阻率、稍微增高的纵波及横波速度、高角度层理等特征。砂质水合物在地震上表现为极强的BSR和指示砂质水合物的强正极性反射，测井上表现为低伽马、极高的电阻率、极高的纵横波速度、略微增高的密度、略微降低的中子孔隙度等特征。最后总结了神狐及琼东南水合物成藏控制因素，认为神狐海域发育的深大断裂以及倾斜的天然堤沉积控制了神狐海域高丰度天然气水合物藏的发育，而琼东南海域水合物发育受古潜山及差异压实作用控制。

关键词：水合物钻探扩散型水合物渗漏型水合物砂质水合物南海北部

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裂缝填充型天然气水合物识别及饱和度预测

地质学报 2024年

作者：路允乾孟大江王利杰文鹏飞广州海洋地质调查局天然气水合物勘查开发国家工程研究中心

天然气水合物通常以孔隙和裂缝两种充填形态存在于自然界中,不同赋存形态的水合物具有不同的岩石物理性质,判别天然气水合物赋存形态对更好地进行资源评价和开发具有重要意义。速度、密度和电阻率是反映水合物物理特征最常用的三个参数... 详细信息

天然气水合物通常以孔隙和裂缝两种充填形态存在于自然界中,不同赋存形态的水合物具有不同的岩石物理性质,判别天然气水合物赋存形态对更好地进行资源评价和开发具有重要意义。速度、密度和电阻率是反映水合物物理特征最常用的三个参数,本文基于岩石物理模型构建了含天然气水合物沉积物纵横波速度、密度、电阻率随水合物体积分数变化的数值模型,发现在相同水合物含量的背景下,含裂隙填充型水合物沉积层的纵波速度比孔隙型的稍低,密度明显小于孔隙型,但其电阻率却高得多。由此构建了水合物赋存类型的判别图版,并以南海典型水合物为例进行了验证,实际数据与理论图版吻合良好,成功识别了天然气水合物赋存形态并计算了裂缝填充型水合物的饱和度,证明此方法可以用于南海裂缝填充型天然气水合物的判别及资源量计算。

关键词：天然气水合物赋存类型岩石物理模型数值模拟中国南海

南海北部琼东南盆地砂质天然气水合物储层沉积特征及成藏模式

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地学前缘 2024年

作者：任金锋陈雨核徐梦婕李廷微王笑雪赖洪飞谢莹锋匡增桂广州海洋地质调查局天然气水合物勘查开发国家工程研究中心中国地质大学(武汉)海洋学院

砂质水合物储层是国际上水合物勘查试采的首选目标，我国在南海北部琼东南盆地钻探发现了高饱和度砂质水合物。通过三维地震、测井、岩心及测试分析资料，证实了规模化成藏的砂质水合物藏。砂质水合物储层表现为低自然伽马、低西格玛、... 详细信息

砂质水合物储层是国际上水合物勘查试采的首选目标，我国在南海北部琼东南盆地钻探发现了高饱和度砂质水合物。通过三维地震、测井、岩心及测试分析资料，证实了规模化成藏的砂质水合物藏。砂质水合物储层表现为低自然伽马、低西格玛、高电阻率、高声波速度和T2谱信号幅度急剧降低等测井响应特征，同时纵波及横波信号均明显衰减。砂层呈楔形近水平席状分布。岩性为粗粉砂-细砂为主，属于深水浊积体系末端的朵体沉积。剖面上，水合物和游离气具有同层分布、横向过渡的特点。平面上，水合物藏呈现椭圆形分布，中部发育伴生游离气，外围发育水合物。与世界其他海域钻探发现的倾斜砂质水合物储层不同的是，该水合物藏是在稳定域底界附近的水平砂层，在下伏气烟囱背景下局部高热流驱动和上覆细粒沉积地层的封盖下，充足游离气由中部向外横向长运移而形成大面积高饱和度水合物。

关键词：砂质水合物气烟囱深水朵体沉积横向接触成藏琼东南盆地

高铁地震波场的高精度密集观测及应用前景:基于通讯光缆的观测和处理结果

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 521-527页

作者：何向阁石永祥苏青青张敏卢海龙北京大学地球与空间科学学院北京100871 北京大学北京天然气水合物国际研究中心北京100871 中国电子科技集团公司第二十三研究所上海201900

利用高清分布式光纤声波传感(HD-DAS)系统,进行高铁地震波场的高精度分布式采集。传感单元采用结构简单、成本低廉的通信光缆即可实现很好的监测效果,可以方便地根据实际环境进行布设,大大提高了野外观测的效率。采用多光缆并行布放,信... 详细信息

利用高清分布式光纤声波传感(HD-DAS)系统,进行高铁地震波场的高精度分布式采集。传感单元采用结构简单、成本低廉的通信光缆即可实现很好的监测效果,可以方便地根据实际环境进行布设,大大提高了野外观测的效率。采用多光缆并行布放,信号叠加后可有效地抑制噪声,提高高铁地震信号的信噪比。对HD-DAS系统采集到的高铁地震信号进行数据分析,发现高铁地震信号呈现分立谱特性。通过分析地震波信号的衰减规律,并通过频率-波数谱得到地震波在近地表的传输速度,表明光纤采集的高铁地震波信号可用于探测地下结构,并进一步实现对介质状态变化的监测,从而保障高铁的运行安全。

关键词：分布式光纤声波传感高铁地震应变量分立谱

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南海北部渗漏型水合物成藏系统的发育特征及其形成演化规律

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地学前缘 2024年

作者：陈雨核任金锋李廷微徐梦婕王笑雪廖远涛中国地质大学(武汉)海洋学院广州海洋地质调查局天然气水合物勘查开发国家工程研究中心

渗漏型水合物成藏系统往往发育中-高饱和度的水合物及其下伏伴生气，是海域广泛分布的一类水合物资源，也是海底灾害、冷泉系统和气候变化的重要研究对象。因此，认识其分布规律和形成机制具有重要意义。本文通过南海北部海底观测、岩... 详细信息

渗漏型水合物成藏系统往往发育中-高饱和度的水合物及其下伏伴生气，是海域广泛分布的一类水合物资源，也是海底灾害、冷泉系统和气候变化的重要研究对象。因此，认识其分布规律和形成机制具有重要意义。本文通过南海北部海底观测、岩心、测井、地震及测试分析资料，系统总结了渗漏型水合物成藏系统发育的地貌、地质、地球物理与地球化学方面的识别标志，发现渗漏型水合物主要分布在渗漏通道内。按照渗漏通道形成的机械失稳方式不同将其分为两类：构造圈闭控制的水力破裂型渗漏通道，呈集群状分布；高角度断层控制的剪切破裂型渗漏通道，呈线状分布。在渗漏型水合物成藏系统中，深部气体沿气烟囱、断层等运移并聚集在甲烷水合物稳定带底部附近。当流体压力大于上覆细粒沉积地层的破裂力时，游离气向上突破形成渗漏通道，在渗漏通道内的高角度裂隙网中形成中高饱和度裂隙充填型水合物，在穿越的薄砂层中形成高饱和度孔隙充填型水合物。游离气在渗漏通道内的长距离运移过程可能受到三种机制的影响，即排盐效应维持的热力学三相平衡、水合物壳的形成使得甲烷扩散受限和高甲烷通量导致的水合物动力学生长速率受限。与活动冷泉相关的渗漏型水合物的形成过程可划分为三个阶段：①盖层破裂阶段，在超压作用下可能受水合物动力学生长速率的影响；②向上突破阶段，局部升高的盐度和温度维持了热力学三相平衡；③当流体到达海底后，地温趋近背景值，进入稳定渗漏阶段，排盐效应和水合物壳导致的甲烷扩散受限控制了水合物的生成。当冷泉停止活动后，盐度随着的不断扩散而降低，渗漏通道的底部逐渐有新的水合物再次形成。

关键词：渗漏型水合物渗漏通道机械失稳长距离运移南海北部

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基于EMD的地震数据速度谱优化方法

石油地球物理勘探 2024年第3期59卷 465-472页

作者：刘玉萍张衡张宝金顾元自然资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局广东广州511458 天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广东广州511458

地震波在地层中的传播速度可间接反映地下岩性及地质构造特征,速度的提取与分析影响地震数据处理和解释全过程。目前,速度谱分辨率低,导致拾取的速度不准确,构建的速度模型精度经常不能满足复杂地质构造的地震成像要求。为此,提出基于... 详细信息

地震波在地层中的传播速度可间接反映地下岩性及地质构造特征,速度的提取与分析影响地震数据处理和解释全过程。目前,速度谱分辨率低,导致拾取的速度不准确,构建的速度模型精度经常不能满足复杂地质构造的地震成像要求。为此,提出基于经验模态分解(EMD)的地震数据速度谱优化方法。该方法是一种频移处理技术,能有效提高地震数据低频端能量的信噪比。首先,基于Hilbert变换获得地震数据的瞬时振幅;其次,对瞬时振幅进行EMD;然后,筛选分解后的本征模量(IMF),选择具有有益表达速度谱信息的本征模态模量;最后,构建新的速度谱数据。经过优化后的地震数据频谱分辨率更高,有效频带向低频端移动。实验测试和实际资料处理结果表明,所提方法能有效扩大速度谱拾取的寻优区间,提高速度分析准确性,提升地震资料成像品质。该方法在成果数据处理和速度谱优化方面具有广泛的应用价值。

关键词： Hilbert变换经验模态分解(EMD) 速度谱频移地震数据

南海北部IODP U1500B孔早–中中新世沉积物元素地球化学特征与源区古气候浅析

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北京大学学报(自然科学版) 2024年

作者：耿力黄宝琦路颖晗造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院北京天然气水合物国际研究中心

通过南海北部IODP U1500B钻孔岩芯中1262.6～1288.3 m沉积物的元素地球化学分析，还原中新世早–中期(20～14 Ma)中国西南地区的气候与环境演化历史。沉积物中稀土元素分析结果显示其物源区主要为中国西南的云贵高原，主量元素比值、... 详细信息

通过南海北部IODP U1500B钻孔岩芯中1262.6～1288.3 m沉积物的元素地球化学分析，还原中新世早–中期(20～14 Ma)中国西南地区的气候与环境演化历史。沉积物中稀土元素分析结果显示其物源区主要为中国西南的云贵高原，主量元素比值、CIA、PIA、C值、Sr/Cu以及主成分分析结果共同指示早–中中新世沉积物源区化学风化强烈、气候温暖湿润的特征。中国西南地区距今17 Ma以来的气候基本上与全球一致，但17 Ma之前与全球寒冷干燥的状况并不相同。这可能与晚渐新世–早中新世青藏地区的强烈隆起有关: 高原隆升导致南亚季风大大加强，使中国西南地区在早中新世(20～17 Ma)更加温暖湿润(尽管这段时间南亚季风在全球变冷的影响下略有减弱的趋势); 17～14 Ma，南亚季风的增强持续影响中国西南地区，此时全球气候也处于中中新世气候适宜期(MCO)，所以两者气候变化趋势一致。

关键词：南海北部 IODP U1500B孔元素分析古气候南亚季风