海底天然气水合物的海洋CSEM法CMP域反演研究

摘要

21世纪以来，对石油和天然气的勘探重点已经由陆地转向海洋。天然气水合物作为一种潜在的新型绿色能源，其勘探和开发日趋被人们所重视。海底天然气水合物探测也将会是未来海洋能源探测、海洋环境保护的重要内容。
　　近年来，海上地震勘探一直被视为海洋油气资源主要勘探手段。海上地震勘探可以根据地震剖面上的似海底反射层(BSR)来判断海底天然气水合物的存在。但是，海上地震方法对于海底盐丘、火山岩覆盖、碳酸盐礁脉等区域的应用效果欠佳且钻井方法成本昂贵。为了更好、更准确的探测海底天然气水合物，利用海洋CSEM方法勘探天然气水合物将是未来的海底天然气水合物勘探的热点。
　　本文从海洋CSEM法的正演算法出发。首先对海洋CSEM法的一维正演算法进行理论推导，通过对海洋CSEM一维模型的正演响应进行分析，进而讨论了海洋CSEM法的等值性问题。然后对海洋CSEM法的2.5维自适应非结构有限元数值模拟算法进行理论的推导，在此算法基础上实现海洋CSEM法的发射源并行算法提高了计算效率，并且经过海洋CSEM二维模型的正演验算。在海洋CSEM二维模型正演响应分析的基础上通过借鉴地震勘探中的共中心点方法(CMP)实现了海洋CSEM法的CMP域数据转换方式。在海洋CSEM法的一维反演算法的基础上结合海洋CSEM法的CMP域方法实现了海洋CSEM法的CMP域快速反演方法。
　　对海底天然气水合物模型分别进行海洋CSEM的一维和二维模型验算，结果表明海洋CSEM法对海底高阻体有较好的分辨能力，对海底天然气水合物的探测是有效的。分析海洋CSEM法的CMP域数据转换方式可以发现海洋CSEM法CMP域处理方法可以给海底二维电性结构的CSEM法的定性解释提供横向上较好的分辨高阻储层的方法，并且可以将海洋CSEM二维模型的响应在CMP域单元内表达为一维模型的响应。通过对实际资料建立的验证模型进行海洋CSEM法的CMP域快速反演，结果表明海洋CSEM法的CMP域快速反演能够有效的反演出测试模型的地电结构，地电参数吻合较好。基于埋藏浅，电阻率差异小的水合物模型进行CMP域反演，对不同分量，不同频点的反演结果表明对此模型多分量的反演结果并不优于单分量的反演结果，而多频点的反演结果要优于单频点的反演结果。设计相邻水合物储集体模型进行CMP域快速反演，结果表明海洋CSEM法CMP域反演能够有效的反演出多水合物储集体模型的地电结构。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 天然气水合物研究现状

1．2．2 海洋CSEM研究现状

1．3 研究内容和意义

2 海洋CSEM法正演模拟

2．1 海洋CSEM法勘探方法

2．2 一维正演模拟

2．2．1 麦克斯韦方程

2．2．2 格林函数

2．2．3 水平电偶源的电磁响应

2．2．4 一维模型验算

2．2．5 等值性问题

2．4 二维正演模拟

2．4．1 控制方程

2．4．2 有限元模拟

2．4．3 发射源并行算法

2．4．4 二维模型验算

2．5 小结

3 海洋CSEM的CMP域反演方法

3．1 CMP域方法

3．2 CMP域响应分析

3．2．1 单一水合物模型响应

3．2．2 相邻水合物模型响应

3．3 CMP域反演

3．3．1 反演基本理论

3．3．2 Occam一维反演

3．3．3 一维模型反演验算

3．4 小结

4 CMP反演算例

4．1 反演算法测试

4．2 单一水合物模型反演

4．2．1 单频点单分量反演

4．2．2 单频点多分量反演

4．2．3 多频点单分量反演

4．3 左右相邻水合物模型反演

4．4 小结

5 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文