青海木里地区天然气水合物地震数值模拟与应用

【摘要】：木里地区作为国内外在中低纬度高海拔冻土区首例发现天然气水合物资源的地区,在天然气水合物勘探研究中占有十分重要的特殊地位。该区位于高原冻土地带,具有天然气水合物成藏的天然地质条件。本文以已获得的地质地震资料为依据,通过地震波数值模拟技术对木里天然气水合物储层的地震响应特征进行了研究和探索。首先总结了声波方程、弹性波方程、粘弹性方程的交错网格有限差分格式,利用这些差分格式对简单模型进行了数值模拟,并对所得的波场快照和地表地震记录进行了对比分析;利用佐普利兹方程模拟了不同弹性参数组合时的AVO地震响应特征,总结了弹性参数的变化对AVO曲线的影响规律。为后续地震波数值模拟打下了基础。为给地震数值模拟所用参数提供依据,本文分析了DK-9井速度密度特征。选用更接近实际情况的BGTL理论公式描述木里地区水合物饱和度与弹性参数之间的关系,结果表明水合物储层纵波速度表现为高异常,密度略低,砂泥比大致为1:2。基于此关系建立了不同饱和度条件下的地质─地球物理模型,进行了粘弹性波动方程正演模拟,并对所得剖面进行了时频分析。结果表明当水合物饱和度较高时,所得剖面振幅增大,而相比于不含水合物的地层,含水合物层段由于构造因素影响表现为高频弱振幅的特征。在上述基础上,对木里地区实际地震剖面和井资料进行了分析处理,将DK-9井合成记录与实际地震剖面对应位置进行对比,发现两者基本吻合;通过分析实际地震资料近远道部分叠加剖面振幅特性差异,发现含水合物层段振幅随偏移距增大而增大,结合AVO模拟结果可知木里地区DK-9井附近含水合物层段相比于围岩速度和泊松比都有所增大,这与本文所用BGTL公式所得的结果一致。本文从数值模拟出发,以实际地震资料和测井资料为落脚点,通过正演结论与实际资料特征相结合的方法总结了木里地区天然气水合物反射地震响应特征,对该区天然气水合物的勘探具有理论指导意义。 【关键词】：木里地区 天然气水合物 地震波数值模拟 广义S变换 AVO模拟
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13;P631.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 选题背景及其意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 天然气水合物地震勘探研究现状10-12
• 1.2.2 地震波场数值模拟研究现状12-14
• 1.2.3 地震信号振幅频率特性分析研究现状14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 1.4 主要创新点16-17
• 第2章 波动方程数值模拟方法17-39
• 2.1 有限差分波动方程数值模拟基本原理17-29
• 2.1.1 速度-应力方程17-19
• 2.1.2 交错网格高阶有限差分正演19-22
• 2.1.3 交错网格模型试算22-29
• 2.2 水合物储层AVO正演模拟29-36
• 2.2.1 AVO正演的基本原理30-31
• 2.2.2 AVO正演模型试算31-36
• 2.3 本章小结36-39
• 第3章 陆域天然气水合物储层岩石物理分析39-65
• 3.1 天然气水合物赋存模式39-41
• 3.2 孔隙介质速度参数估计41-51
• 3.2.1 Wyllie时间平均方程41
• 3.2.2 Wood三相速度方程41-42
• 3.2.3 李（Lee）氏权重方程42-45
• 3.2.4 BGTL方程45-51
• 3.3 木里水合物储层地震响应特征数值模拟51-63
• 3.3.1 木里水合物储层地震地球物理特征分析51-56
• 3.3.2 木里天然气水合物储层建模与数值模拟56-63
• 3.4 本章小结63-65
• 第4章 信号时频分析方法与应用65-79
• 4.1 广义S变换65-71
• 4.1.1 短时傅里叶变换65-67
• 4.1.2 广义S变换的运算67-68
• 4.1.3 合成信号试算68-71
• 4.2 广义S变换在天然气水合物模拟分析中的应用71-77
• 4.2.1 单道时频谱对比71-74
• 4.2.2 单频剖面对比74-77
• 4.3 本章小节77-79
• 第5章 祁连山木里地区实际地震资料分析79-85
• 5.1 DK-9 钻孔资料合成地震记录79-81
• 5.2 实际资料AVO特征分析81-84
• 5.3 本章小结84-85
• 第6章 结论85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-93
• 附录93

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