一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法技术

本发明专利技术公开了一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法，属于天然气水合物勘探技术领域，该方法可以精确判断全球海域水合物发育区的BSR界面与海底的相交位置，从而掌握海洋天然气水合物稳定区向陆一侧分布边界，即水合物稳定区的最浅水深位置。本方法操作简单，精度可靠，不考虑地温梯度和海水温度变化曲线，只利用海底温度压力参数，结合水合物相平衡条件即可计算得出，具有很强的普适性。若将该方法应用于全球海域的水合物发育区，绘制出全球海域水合物稳定区向陆一侧的浅部边界，则对全球的海底灾害、生态和气候变化等方面的研究都具有重要意义，可广泛应用于天然气水合物勘探中。

A study method for determining the intersecting position of the BSR interface with the seabed of gas hydrate

The invention discloses a method for determining gas hydrate BSR interface and method of location of the submarine intersection, which belongs to the technical field of natural gas hydrate exploration, the method can accurately determine the location of the intersection of global gas hydrate Development Zone of the BSR interface and the bottom of the sea, so as to grasp the marine gas hydrate stability zone on the landward side of the distribution boundary, namely the hydrate stability the most shallow deep position. The method is simple and reliable, without considering geothermal gradient and sea temperature variation curve. It can be calculated only by using the temperature and pressure parameters of the seabed, combined with the hydrate equilibrium conditions, and has strong universality. If this method is applied to the global sea gas hydrate Development Zone, draw the global sea hydrate stability zone to the shallow continental side of the border, it is important to study the global ocean disasters, ecological and other aspects of climate change, which can be widely used in the exploration of natural gas hydrate.

【技术实现步骤摘要】
一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法
本专利技术涉及天然气水合物勘探
，尤其涉及一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法。
技术介绍
水合物主要形成于低温高压的环境条件下，其稳定性对温压条件十分敏感。地震资料上的似海底反射层(Bottomsimulatingreflection简称:BSR)一般被认为是天然气水合物存在的地震指示标志，代表了水合物稳定区(Gashydratestabilityzone简称:GHSZ)的底界。一般认为，海洋环境的水合物稳定区GHSZ范围是从海底到BSR，为一个向海增厚的楔状体。但并非GHSZ都发育有天然气水合物，除稳定温压条件外，水合物的形成还需要充足的气源条件。目前，关于水合物稳定区的研究主要集中在水合物稳定区的厚度上，即水合物稳定曲线和地温梯度曲线交点的深度，地震资料上表现为海底到BSR。但水合物稳定区底界(地震资料上表现为BSR)随海底变浅而变浅，当BSR变浅至接近海底的位置时，甲烷厌氧氧化作用(AnaerobicMethaneOxidation简称:AMO)在一定程度上消耗了甲烷，导致很多地区的地震资料在沉积地层浅部都缺失BSR，未见BSR与海底的相交位置。而天然气水合物BSR界面与海底相交的位置，即水合物稳定区最浅水深位置，对海底的温度变化事件敏感，容易造成由水合物分解而导致的地层破坏甚至滑坡。另外，由于水合物的埋藏深度变浅或者海底水温增高，导致该位置的水合物分解程度增大，甲烷释放通量增加，有利于珊瑚礁和碳酸盐建造的形成。该位置的甲烷渗漏至海水或大气中，还会对生态环境和气候造成严重影响。因此对BSR界面与海底相交位置的研究具有十分重要的意义，这也是目前天然气水合物勘探领域中的一个研究热点和重点，更是本专利技术得以完成的出发点和动力所在。
技术实现思路
本专利技术人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，从而完成了本专利技术。具体而言，本专利技术针对目前水合物勘探领域研究较为薄弱较的水合物稳定区向陆一侧分布边界，提供一种结算天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法，是一种确定水合物稳定区最浅水深位置的方法，对水合物引起海底滑坡，对海洋生态及大气气候的影响等研究具有重要意义。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是，提供一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法，包括以下步骤：步骤①：选择水合物发育且地震资料上BSR特征明显的研究区，在BSR向陆一侧分布的浅部位置选取沿斜坡方向的地震剖面；步骤②：确定天然气水合物的相平衡稳定曲线以及水合物稳定边界处的温压关系，其稳定边界条件如下：Log10Pe＝aTe2+bTe+c(1)式中，Pe和Te分别为水合物稳定底界处下的压力和温度值，a、b、c为经验常数，分别为a＝0.000309℃-2,b＝0.040094℃-1andc＝0.478626；步骤③：确定地震剖面上海底各点的深度值Hsb：Hsb＝VswTsb/2(2)式中，Vsw为海水速度；Tsb为海底各点的双程走时，单位是s，通过地震剖面读取；步骤④：通过WorldOceanDatabase等数据库查询，确定地震剖面上海底各点的温度值Tsb；步骤⑤：计算BSR发育深度处的温度：Tbsr＝Tsb+GG(Hbsr–Hsb)(3)式中，GG为该地区的地温梯度，Hbsr为地震剖面上海底各点到相应BSR的深度，单位是m；步骤⑥：地震剖面上海底各点所对应的BSR发育深度的压力值为静水压力：Pbsr＝ρswgHbsr(4)式中，ρsw为海水密度，g是重力加速度；步骤⑦：通过公式(1)(2)(3)(4)模拟不同地温梯度背景下的BSR位置，其中，除地温梯度GG外其他参数均为确定参数，通过模拟结果得出，BSR界面与海底的相交位置与地温梯度无关；步骤⑧：计算地震剖面上海底各点的压力Psb：Psb＝ρswgHsb(5)步骤⑨：BSR界面与海底相交位置可通过公式(1)(2)(5)并结合海底温度数据Tsb计算得出；步骤⑩：在全球海域水合物发育的地区，包括BSR地震反射特征不明显的地区，通过进行②③④⑧⑨五个步骤，测出不同地区水合物BSR界面与海底的相交位置。采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果为：(1)该计算方法可在其他水合物发育但BSR地震反射特征不明显的海域进行应用，预测水合物BSR界面与海底的相交位置；(2)由于水合物BSR界面与海底的相交位置与地温梯度无关，主要受由气体组分决定的水合物相平衡曲线、海底温度和海底压力的控制。因此，地温梯度的不确定性不会给本计算方法造成误差，BSR界面与海底的相交位置的计算结果较为可靠；(3)确定了合适的水合物相平衡曲线和海底温压参数，可利用该方法计算全球海域任意水合物发育区的BSR界面与海底的相交位置，从而绘制出全球海域水合物稳定区向陆一侧的浅部边界，这对全球的海底灾害、生态和气候变化等方面的研究都具有重要意义；(4)本方法操作简单，精度可靠，不考虑地温梯度和海水温度变化曲线，只利用海底温度压力参数，结合水合物相平衡条件即可计算得出，具有很强的普适性：(5)结合全球海平面变化曲线和具体工区的沉积速率，还可进行古地貌恢复，通过调研海底古水温数据，再应用公式(1)(2)(5)对过去某一时间的老BSR界面与当时老海底的相交位置进行预测。附图说明图1为本专利技术实施例的流程图；图2a地震剖面显示BSR在工区的分布特征，在向陆一侧与海底相交；图2b为水合物相平衡示意图，显示了BSR的位置是由水合物相平衡曲线和地温梯度曲线的相交位置决定的；图2c对剖面a在不同地温梯度下的模拟结果，显示BSR界面与海底相交位置不受地温梯度的影响；图3为西非地区水合物BSR界面与海底相交位置的计算结果，等值线为转化的双程走时时间TWT，单位为ms。具体实施方式下面结合附图，通过具体的实施方式对本专利技术进行详细说明，但这些列举性实施方式的用途和目的仅用来列举本专利技术，并非对本专利技术的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本专利技术的保护范围局限于此。如图1所示，本专利技术公开了一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法，包括以下步骤：步骤①：选择水合物发育且地震资料上BSR特征明显的研究区，在BSR向陆一侧分布的浅部位置选取沿斜坡方向的地震剖面，具体可参考参考图2a；步骤②：确定天然气水合物的相平衡稳定曲线以及水合物稳定边界处的温压关系，以纯甲烷形成的水合物为例，其稳定边界条件如下(Makogon，1997)：Log10Pe＝aTe2+bTe+c(1)式中，Pe为水合物稳定底界处下的压力，Te为水合物稳定底界处下的温度值，a、b、c为经验常数，分别为a＝0.000309℃-2,b＝0.040094℃-1andc＝0.478626；步骤③：确定地震剖面上海底各点的深度值Hsb：Hsb＝VswTsb/2(2)式中，Vsw为海水速度，以Vsw＝1450m/s较为常用；Tsb为海底各点的双程走时，单位是s，可通过地震剖面读取；步骤④：通过WorldOceanDatabase数据库查询，确定地震剖面上海底各点的温度值Tsb；步骤⑤：计算BSR发育深度处的温度：Tbsr＝Tsb+GG(Hbsr–Hsb)(3)式中，GG为该地区的地温梯度，Hbsr为地震剖面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤①：选择水合物发育且地震资料上BSR特征明显的研究区，在BSR向陆一侧分布的浅部位置选取沿斜坡方向的地震剖面；步骤②：确定天然气水合物的相平衡稳定曲线以及水合物稳定边界处的温压关系，其稳定边界条件如下：Log10Pe＝aTe

【技术特征摘要】
1.一种确定天然气水合物BSR界面与海底相交位置的研究方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤①：选择水合物发育且地震资料上BSR特征明显的研究区，在BSR向陆一侧分布的浅部位置选取沿斜坡方向的地震剖面；步骤②：确定天然气水合物的相平衡稳定曲线以及水合物稳定边界处的温压关系，其稳定边界条件如下：Log10Pe＝aTe2+bTe+c(1)式中，Pe和Te分别为水合物稳定底界处下的压力和温度值，a、b、c为经验常数，分别为a＝0.000309℃-2,b＝0.040094℃-1andc＝0.478626；步骤③：确定地震剖面上海底各点的深度值Hsb：Hsb＝VswTsb/2(2)式中，Vsw为海水速度；Tsb为海底各点的双程走时，单位是s，通过地震剖面读取；步骤④：通过WorldOceanDatabase等数据库查询，确定地震剖面上海底各点的温度值Tsb；步骤⑤：计算BSR发育深...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金秀，王民，卢双舫，肖佃师，张天宇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37