肖 昆 鄒長(zhǎng)春 鄧居智 盧振權(quán) 張 華

(①東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330013； ②中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地下信息探測(cè)技術(shù)與儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； ③中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100029)

·測(cè)井技術(shù)應(yīng)用·

利用聲波測(cè)井估算裂縫型水合物儲(chǔ)層水合物飽和度

肖 昆*①②鄒長(zhǎng)春②鄧居智①盧振權(quán)③張 華①

(①東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330013； ②中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地下信息探測(cè)技術(shù)與儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； ③中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100029)

肖昆，鄒長(zhǎng)春，鄧居智，盧振權(quán)，張華﹒利用聲波測(cè)井估算裂縫型水合物儲(chǔ)層水合物飽和度.石油地球物理勘探，2017,52(5):1067-1076.

水合物飽和度參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)水合物資源量的評(píng)價(jià)至關(guān)重要。本文提出利用超聲波測(cè)井資料與兩端元層狀介質(zhì)模型相結(jié)合的方法，可有效評(píng)價(jià)祁連山凍土區(qū)鉆孔地層的水合物飽和度變化特征，并在典型裂縫型水合物鉆孔DKXX-19進(jìn)行了應(yīng)用。研究區(qū)鉆孔地層裂縫內(nèi)充填水合物體積分?jǐn)?shù)的變化對(duì)縱、橫波速度影響較大，而裂縫傾角的變化對(duì)縱、橫波速度影響較小，可將利用兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬得到的縱波相速度直接轉(zhuǎn)換為縱波群速度；通過正演模擬識(shí)別出5個(gè)井段存在水合物；水合物賦存井段地層的水合物飽和度變化范圍為14.1%～89.9%，平均值為69.4%，與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果接近。研究結(jié)果可為祁連山凍土區(qū)水合物地層測(cè)井評(píng)價(jià)和地震勘探提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

祁連山凍土區(qū) 裂縫 超聲波成像測(cè)井 兩端元層狀介質(zhì)模型 水合物飽和度

1 引言

水合物是由水分子和天然氣(通常以甲烷為主)構(gòu)成的籠型結(jié)構(gòu)固態(tài)晶體，主要賦存于海底和極地永凍土中[1]。在陸地，水合物賦存于地下200～2000m的永凍土地區(qū)；在大洋，水合物賦存于300～3000m的深水盆地、陸架坡折帶等水合物穩(wěn)定域內(nèi)[2，3]。水合物作為一種儲(chǔ)量巨大、潔凈的新型替代能源受到普遍關(guān)注，目前世界上已經(jīng)在100多個(gè)地區(qū)間接或直接發(fā)現(xiàn)了水合物賦存區(qū)[4]。中國(guó)于2008年11月在祁連山凍土區(qū)鉆獲水合物樣品[5，6]，這是中國(guó)凍土區(qū)首次鉆獲并檢測(cè)出水合物實(shí)物樣品，也是世界上第一次在中緯度高原凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)水合物，這里有望成為中國(guó)最具潛力的水合物戰(zhàn)略勘探區(qū)[7]。

祁連山凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)的水合物具有凍土層薄、埋深較淺、氣體組分復(fù)雜、橫向分布連續(xù)性較差等顯著特點(diǎn)，不同于國(guó)外極地凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)的水合物，應(yīng)為一種新類型水合物[8]。因此，中國(guó)陸域凍土區(qū)水合物勘探有其自身特殊性，與國(guó)外極地凍土區(qū)水合物勘探相比更為困難。近年來，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在青海省天峻縣木里煤田組織實(shí)施了水合物專項(xiàng)調(diào)查研究，開展了綜合地球物理勘查工作，以期建立切合中國(guó)實(shí)際的陸域凍土區(qū)水合物地球物理探測(cè)技術(shù)、資源綜合評(píng)價(jià)技術(shù)及各種找礦標(biāo)志，為中國(guó)凍土區(qū)水合物資源的勘探開發(fā)提供切實(shí)可行的技術(shù)支撐。由于中國(guó)陸域凍土區(qū)水合物調(diào)查研究起步較晚，迄今為止相關(guān)的地球物理勘查方法還很少用于凍土區(qū)水合物勘探，在水合物儲(chǔ)層物性參數(shù)研究、地球物理響應(yīng)特征研究及水合物飽和度估算研究等方面，相關(guān)的研究成果鮮有報(bào)道[9-13]。中國(guó)凍土區(qū)水合物的相關(guān)研究還處于水合物資源勘查的起步階段，滯后于國(guó)外相關(guān)研究。

在祁連山凍土區(qū)已鉆獲的水合物實(shí)物樣品中，水合物存在兩種明顯不同的產(chǎn)出方式，即孔隙充填和裂縫充填。產(chǎn)出于裂縫內(nèi)的水合物并不占據(jù)孔隙空間，而是迫使地層巖石張開形成裂縫并充填其中，呈肉眼可見的白色冰狀薄層[14]。由于含水合物層段的裂縫傾角一般較大，且裂縫的發(fā)育分布通常受區(qū)域構(gòu)造主應(yīng)力控制，一般呈定向排列而導(dǎo)致水合物賦存層段出現(xiàn)各向異性特征[15]。此時(shí)如果使用孔隙型水合物儲(chǔ)層模型，假設(shè)水合物均勻充填于各向同性的巖石孔隙中，正演模擬得到的速度用于水合物飽和度反演會(huì)產(chǎn)生較大誤差[16-19]。為了給祁連山凍土區(qū)水合物儲(chǔ)層測(cè)井識(shí)別與水合物飽和度的求取提供技術(shù)支持，同時(shí)也為該地區(qū)水合物資源量的評(píng)價(jià)提供參考，針對(duì)研究區(qū)裂縫型水合物儲(chǔ)層，采用合理的速度模型開展聲波速度與水合物飽和度變化特征研究顯得尤為重要。

本文首先利用超聲波成像測(cè)井圖像和鉆井巖心資料分析了研究區(qū)裂縫型水合物的儲(chǔ)層特征；然后根據(jù)研究區(qū)裂縫型水合物的實(shí)際賦存地質(zhì)條件，通過對(duì)水合物儲(chǔ)層進(jìn)行聲波測(cè)井方法的建模，利用兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬了水合物儲(chǔ)層的聲波速度特征，識(shí)別了水合物賦存井段；最后利用正演模擬得到的聲波速度反演估算了水合物儲(chǔ)層的水合物飽和度。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

2.1 大地構(gòu)造及地層特征

祁連山地處青藏高原北部，大地構(gòu)造單元分為北祁連構(gòu)造帶、中祁連陸塊和南祁連構(gòu)造帶等三大構(gòu)造單元(圖1)。自震旦紀(jì)以來，祁連山先后經(jīng)歷了大陸裂谷階段(震旦紀(jì)—中寒武世)、洋底擴(kuò)張及溝弧體系階段(晚寒武世—中奧陶世)、造山階段(中奧陶世之后的俯沖造山、碰撞造山和陸內(nèi)造山等)等演化階段，形成了現(xiàn)今的地質(zhì)構(gòu)造格局[20]。

早古生代期間，祁連山地區(qū)為介于柴達(dá)木地塊和華北地塊之間的一個(gè)小型洋盆，志留紀(jì)晚期的加里東運(yùn)動(dòng)使古洋盆封閉并開始隆升剝蝕； 石炭紀(jì)時(shí)又開始下沉形成廣闊的淺海陸棚或陸表海環(huán)境； 三疊紀(jì)時(shí)南祁連仍為海盆環(huán)境，沉積了一套海相砂泥巖夾灰?guī)r建造； 晚三疊紀(jì)末，受印支運(yùn)動(dòng)影響，古特提斯海洋完全封閉，整個(gè)祁連山抬升成陸，成為剝蝕區(qū)； 早燕山運(yùn)動(dòng)使得祁連山地區(qū)局部拉張，形成一系列條帶狀的山間斷陷盆地，并沉積了一套侏羅系河湖沼澤相含煤碎屑巖[21]。白堊系和古近系、新近系以細(xì)粒紅色碎屑巖、粘土巖為主； 第四系在盆地內(nèi)分布廣泛，以冰水—洪積相和冰川堆積物為主[22]。

圖1 祁連山凍土區(qū)水合物大地構(gòu)造綱要圖[14]

祁連山是中國(guó)西部多年凍土廣泛分布的地區(qū)之一，多年凍土區(qū)面積約105km2。研究區(qū)地處青海省天俊縣木里煤田內(nèi)(圖1)，該區(qū)海拔4000～4300m，年平均氣溫為-5.1°C，多年凍土層廣泛發(fā)育，呈島狀分布，凍土層平均厚度為95m，相當(dāng)一部分地區(qū)多年凍土層厚度大于100m[23]，為水合物的形成提供了有利的封蓋條件。研究區(qū)出露的地層除第四系外，主要包括中侏羅統(tǒng)江倉(cāng)組(J2j)和木里組(J2m)。兩套地層中均含多個(gè)可采煤層。其中，江倉(cāng)組以黑色、灰色油頁巖、泥巖為主，夾灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖；木里組以灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖為主，夾深灰色油頁巖。油頁巖的有機(jī)碳含量為0.98%～5.76%，兩套地層均已達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，且已進(jìn)入過成熟階段，以產(chǎn)氣為主，具有良好的氣源條件[5，6]。

2.2 水合物地質(zhì)特征

2008～2009年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織實(shí)施了水合物科學(xué)鉆探工程，在研究區(qū)共鉆探8口科學(xué)鉆探孔(圖2)，并成功鉆獲水合物實(shí)物樣品。鉆獲水合物實(shí)物樣品的鉆孔包括DK-1、DK-2、DK-3、DK-7、DK-8，在DK-4、DK-5、DK-6鉆孔中僅發(fā)現(xiàn)一些水合物存在的異?，F(xiàn)象[7]。2013～2015年，為了進(jìn)一步研究祁連山凍土區(qū)水合物的形成條件、控制因素及分布規(guī)律，神華集團(tuán)聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局和青海煤炭地質(zhì)105勘探隊(duì)在祁連山凍土區(qū)補(bǔ)充實(shí)施了部分科學(xué)鉆探孔，目前已在DKXX-19、DKXX-13、DKXX-11鉆孔成功鉆獲水合物實(shí)物樣品，為研究區(qū)開展相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)[24，25]。目前所鉆獲的水合物實(shí)物樣品均產(chǎn)于凍土層之下，埋藏深度介于133～396m，層位上屬于中侏羅統(tǒng)江倉(cāng)組[5，6]。

研究區(qū)水合物主要以兩種方式賦存。當(dāng)水合物賦存層段裂縫較發(fā)育時(shí)，通常以網(wǎng)狀、結(jié)核狀或脈狀賦存于粉砂巖、泥巖和油頁巖的裂縫中，肉眼可觀測(cè)到水合物呈乳白色晶體狀[17]；另一種是以浸染狀賦存于粉砂巖和細(xì)粉砂巖的孔隙中，肉眼難辨水合物晶體，但紅外熱像儀呈現(xiàn)地溫異常，水合物分解時(shí)含水合物巖心不斷滲出水珠，并將其投入水中會(huì)冒出一連串氣泡，水合物分解完后在巖心上殘留蜂窩狀構(gòu)造等[26，27]。與國(guó)外凍土區(qū)水合物相比，祁連山凍土區(qū)水合物具有埋深淺、凍土層薄、氣體組分復(fù)雜、熱解氣為主等明顯特征，是一種新類型水合物，具有重要的科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義[5，6]。

圖2 祁連山凍土區(qū)水合物科學(xué)鉆探選區(qū)圖[8]

3 數(shù)值模擬方法

3.1 聲波速度正演

對(duì)于定向排列裂縫導(dǎo)致的地層各向異性，前人開展了相關(guān)研究，提出了多種簡(jiǎn)化模型，主要包括層狀介質(zhì)模型[28]、裂縫嵌于孔隙介質(zhì)模型[29，30]、周期性薄互層與擴(kuò)容模型[31]等。針對(duì)裂縫型水合物儲(chǔ)層，前人已利用兩端元層狀介質(zhì)模型對(duì)墨西哥灣和印度半島出產(chǎn)于裂縫的水合物進(jìn)行了聲波速度特征模擬和飽和度估算，取得了較好的應(yīng)用效果[17-19]。因此，針對(duì)祁連山凍土區(qū)裂縫型水合物儲(chǔ)層，本文選用兩端元層狀介質(zhì)模型進(jìn)行相關(guān)研究。

祁連山凍土區(qū)水合物科學(xué)鉆探工程在部分鉆孔實(shí)施了超聲波成像測(cè)井，能夠有效地識(shí)別地層裂縫并分析裂縫產(chǎn)狀，為裂縫型水合物儲(chǔ)層聲波測(cè)井?dāng)?shù)值模擬研究提供了極大便利。圖3a所示為研究區(qū)水合物鉆孔鉆獲水合物實(shí)物樣品的一段超聲波成像測(cè)井圖像。從圖像上可知該層段裂縫非常發(fā)育，且以高角度裂縫為主，水合物主要出產(chǎn)于這些高角度裂縫內(nèi)。圖3b給出了相對(duì)應(yīng)的裂縫型水合物儲(chǔ)層的兩端元層狀介質(zhì)模型，用來模擬賦存于裂縫內(nèi)的水合物聲波速度特征。

圖3 水合物賦存井段超聲波成像測(cè)井圖像(a)和兩端元層狀介質(zhì)模型(b)

裂縫型水合物儲(chǔ)層的兩端元層狀介質(zhì)模型由Ⅰ和Ⅱ兩個(gè)端元組成(圖3b)。其中端元Ⅰ是各向異性的裂縫介質(zhì)，裂縫內(nèi)100%充填水合物；端元Ⅱ是各向同性的孔隙介質(zhì)，孔隙內(nèi)完全為飽和水。端元Ⅰ裂縫介質(zhì)所占的體積分?jǐn)?shù)為η1，裂縫孔隙度為φ1，且假設(shè)φ1=100%；端元Ⅱ孔隙介質(zhì)所占的體積分?jǐn)?shù)為η2，飽和水孔隙度為φ2。對(duì)于裂縫型水合物儲(chǔ)層的彈性參數(shù)，定義

〈M〉≡η1M1+η2M2

(1)

(2)

式中M為圖3b中端元Ⅰ和端元Ⅱ任意彈性參數(shù)或彈性參數(shù)的組合。對(duì)于端元Ⅰ裂縫介質(zhì)，由于水合物完全充填于裂縫，故各彈性參數(shù)可用水合物的彈性參數(shù)替代；對(duì)于端元Ⅱ孔隙介質(zhì)，各彈性參數(shù)可用孔隙型水合物儲(chǔ)層基于等效介質(zhì)理論的彈性波速度模型來計(jì)算。因此，裂縫型水合物儲(chǔ)層的縱波相速度和橫波相速度可由拉梅常數(shù)λ和剪切模量μ來表示[32]

(3)

(4)

(5)

其中

(6)

(7)

(8)

(9)

N=〈μ〉

(10)

ρ=〈ρ〉

(11)

Q={ [(A-L)sin2φ-(C-L)cos2φ]2+

(12)

3.2 水合物飽和度反演

由于祁連山凍土區(qū)水合物鉆孔只有實(shí)測(cè)縱波速度測(cè)井資料，因此本文只將兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬得到的縱波速度用于水合物飽和度反演中。圖4為裂縫型水合物儲(chǔ)層利用縱波速度反演水合物飽和度的流程。其反演水合物飽和度具體流程(圖4)如下：先設(shè)定一個(gè)初始水合物飽和度值，再分別輸入端元Ⅰ裂縫介質(zhì)和端元Ⅱ孔隙介質(zhì)的體積模量、剪切模量、孔隙度、密度等參數(shù)，利用式(3)正演模擬得到該水合物飽和度下的理論縱波相速度；再根據(jù)超聲波成像測(cè)井圖像對(duì)水合物產(chǎn)出層段裂縫產(chǎn)狀的統(tǒng)計(jì)，判斷是否需要將縱波相速度轉(zhuǎn)換為群速度；最后計(jì)算得到的理論縱波群速度與實(shí)際測(cè)井縱波速度之差，如果兩者差值在設(shè)定的允許誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)為該水合物飽和度是水合物儲(chǔ)層的實(shí)際水合物飽和度； 反之，則修正飽和度初值，重復(fù)上述步驟直到滿足誤差精度。

圖4 裂縫型水合物儲(chǔ)層水合物飽和度反演流程

4 結(jié)果與討論

4.1 DKXX-19孔測(cè)井資料分析

DKXX-19孔在X10.9～X14.2m井段鉆獲水合物實(shí)物樣品，水合物潛力層層厚達(dá)33.7m(圖5)。對(duì)于水合物賦存井段，常規(guī)測(cè)井曲線在整體上顯示為高電阻率、低聲波時(shí)差的響應(yīng)特征，在部分井段(X11.4～X11.9m、X12.6～X12.7m、X12.8～X12.9m)出現(xiàn)電阻率減小、聲波時(shí)差增大的現(xiàn)象，表明上述井段不存在水合物。對(duì)于井徑曲線，在水合物賦存井段多處顯示井徑波動(dòng)變化，反映該井段地層裂縫發(fā)育，導(dǎo)致地層較為破碎，從而致使井徑曲線擴(kuò)徑。

DKXX-19孔在鉆探過程中實(shí)施了超聲波成像測(cè)井工作，對(duì)該鉆孔裂縫產(chǎn)狀隨深度變化的特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析(圖6)。從圖中可知：全井段共提取1986條裂縫，裂縫密度平均值為33.1條/10m，表明全井段地層裂縫較為發(fā)育；在水合物賦存井段(X10.9～X14.2m)共提取裂縫157條，裂縫密度平均值為46.6條/10m，最大裂縫密度為64條/10m，裂縫傾角主要為50°～70°，屬高角度裂縫，反映水合物賦存井段的高角度裂縫發(fā)育較多，從而表明該井段水合物主要賦存于地層巖石裂縫中，這與常規(guī)測(cè)井曲線的響應(yīng)特征和現(xiàn)場(chǎng)鉆獲的水合物實(shí)物樣品結(jié)果一致。

圖5 祁連山凍土區(qū)DKXX-19孔水合物賦存井段常規(guī)測(cè)井曲線

圖6 祁連山凍土區(qū)DKXX-19孔地層裂縫參數(shù)隨深度變化規(guī)律

4.2 聲波速度特征分析

4.2.1 地層孔隙度估算

由于水合物密度與地層水密度較接近，因此利用密度測(cè)井資料計(jì)算的孔隙度可近似反映地層總孔隙度[34]，包括裂縫充填水合物孔隙度和飽和水孔隙度兩部分[35]。密度測(cè)井測(cè)量的是散射伽馬射線強(qiáng)度，它反映地層的電子密度，因而也反映巖石的體積密度(ρb)。利用密度測(cè)井計(jì)算地層孔隙度的公式[36]

(13)

式中：ρma為巖石骨架密度，根據(jù)巖石骨架的礦物組分計(jì)算得ρma=2.64g/cm3；ρf為流體密度，取為地層水的密度ρf=1.00g/cm3。由于該鉆孔水合物賦存井段地層泥質(zhì)含量較高，因此需進(jìn)行泥質(zhì)校正，則式(13)改寫為[36]

(14)

其中

(15)

(16)

式中：Vsh為泥質(zhì)的體積含量； SH為泥質(zhì)含量指數(shù)；ρsh為泥質(zhì)的密度； GR、GRmin、GRmax分別為目的層、純砂巖層和純泥巖層的自然伽馬測(cè)井值， GCUR為Hilchie指數(shù)，對(duì)北美古近系、新近系地層取3.7，老地層取2.0[37]。

利用式(14)計(jì)算了DKXX-19孔X10.0～X15.0m井段的地層孔隙度，結(jié)果見圖7。從圖中可以看出：X11.5～X11.9m和X12.8～X12.9m井段地層孔隙度為0，指示地層巖性為泥巖； X10.9～X14.2m井段地層孔隙度基本在5.0%～20.0%之間變化，平均值為11.9%，說明DKXX-19孔水合物賦存井段地層孔隙度相對(duì)較高。

圖7 祁連山凍土區(qū)DKXX-19孔X10.0～X15.0m井段密度測(cè)井計(jì)算孔隙度結(jié)果

4.2.2 水合物儲(chǔ)層縱波速度特征

對(duì)于裂縫型水合物儲(chǔ)層，由于充填于裂縫內(nèi)的水合物含量和裂縫傾角的變化均會(huì)影響兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬的縱橫波速度，因此有必要分析這兩個(gè)參數(shù)與縱、橫波速度的變化關(guān)系。

表1 祁連山凍土區(qū)水合物儲(chǔ)層各組分彈性參數(shù)

圖8 縱橫波速度隨水合物體積分?jǐn)?shù)(a)與裂縫傾角(b)的變化曲線

通過以上分析可知：在地層孔隙度φ<30.0%的情況下，裂縫內(nèi)充填水合物體積分?jǐn)?shù)的變化對(duì)縱、橫波速度的影響較大，而裂縫傾角的變化對(duì)縱、橫波速度的影響較小。由于DKXX-19孔X10.0～X15.0m井段地層孔隙度均值為11.9%，裂縫傾角主要為50°～70°，故該井段利用兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬得到的縱波相速度，可將裂縫傾角近似轉(zhuǎn)換為垂直裂縫，從而可以將縱波相速度直接轉(zhuǎn)換為縱波群速度。

利用兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬了DKXX-19孔X10.0～X15.0m井段地層(泥巖段除外)飽和水情況下的縱波速度(圖9)。從圖中可知：在不含水合物井段(X10.0～X10.9m和X14.2～X15.0m)，兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬的飽和水縱波速度曲線與實(shí)際測(cè)井縱波速度曲線趨勢(shì)基本一致，且在X10.6～X10.8m和X14.6～X14.7m井段兩曲線重合，可知該速度模型及參數(shù)的設(shè)置是合理的，能夠用于分析研究區(qū)裂縫型水合物儲(chǔ)層的縱波速度特征。

圖9 兩端元層狀介質(zhì)模型縱波速度正演模擬

在X10.9～X14.2m井段，多處曲線(X11.1～X11.3m、X11.9～X12.2m、X12.5～X12.6m、X12.7～X12.8m和X12.9～X14.2m)顯示實(shí)際測(cè)井縱波速度高于飽和水縱波速度，表明上述井段存在水合物；在X10.1～X10.6m、X14.3～X14.6m和X14.7～X15.0m井段，實(shí)際測(cè)井縱波速度也比飽和水縱波速度有一定的增大，但圖5中常規(guī)測(cè)井電阻率曲線在上述井段并沒有顯示電阻率值增大，推斷這些異?？赡転樗衔锶诮庖鸬貙与娮杪式档退?。

4.3 水合物飽和度估算

利用兩端元層狀介質(zhì)模型反演估算了DKXX-19孔X10.0～X15.0m井段地層水合物飽和度，如圖11所示。從圖中可知，在水合物異常井段內(nèi)(X10.1～X10.6m、X14.3～X14.6m和X14.7～X15.0m)，水合物飽和度變化范圍為3.4%～22.5%，平均值為14.5%；在水合物賦存井段內(nèi)，X11.1～X11.3m、X11.9～X12.2m、X12.5～X12.6m、X12.7～X12.8m和X12.9～X14.2m井段估算結(jié)果顯示存在水合物，水合物飽和度變化范圍為14.1%～89.9%，平均值為69.4%，反映水合物賦存井段內(nèi)裂縫充填型水合物飽和度較高，反演估算的水合物飽和度平均值與研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)到的水合物充填于裂縫內(nèi)的水合物含量結(jié)果較接近，一定程度上驗(yàn)證了利用兩端元層狀介質(zhì)模型來反演估算研究區(qū)水合物賦存于裂縫內(nèi)的水合物飽和度是可靠的。

圖10 祁連山凍土區(qū)DKXX-19孔X10.0～X15.0m井段地層縱波速度正演模擬

圖11 祁連山凍土區(qū)DKXX-19孔X10.0～X15.0m井段地層水合物飽和度估算

5 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

(1)利用超聲波成像測(cè)井資料結(jié)合鉆井巖心資料可有效識(shí)別祁連山凍土區(qū)水合物在地層巖石中的賦存類型，識(shí)別出DKXX-19孔為典型裂縫充填型水合物儲(chǔ)層；

(2)利用兩端元層狀介質(zhì)模型對(duì)典型裂縫型水合物儲(chǔ)層DKXX-19孔的聲波速度和水合物飽和度特征進(jìn)行模擬，結(jié)果表明裂縫內(nèi)充填水合物體積分?jǐn)?shù)的變化對(duì)縱、橫波速度的影響較大，而裂縫傾角的變化對(duì)縱、橫波速度的影響較小，可將利用兩端元層狀介質(zhì)模型正演模擬得到的縱波相速度直接轉(zhuǎn)換為縱波群速度；

(3)通過正演模擬的縱波速度與實(shí)際測(cè)井縱波速度對(duì)比，識(shí)別出X11.1～X11.3m、X11.9～X12.2m、X12.5～X12.6m、X12.7～X12.8m、X12.9～X14.2m井段存在水合物，水合物賦存井段地層的水合物飽和度變化范圍為14.1%～89.9%，平均值為69.4%，與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果接近。

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(本文編輯：劉英)

肖昆 講師，1987年生；2010年畢業(yè)于東華理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；2015年獲中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)博士學(xué)位；現(xiàn)在東華理工大學(xué)地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院從事巖石物理學(xué)、非常規(guī)油氣藏測(cè)井理論與方法等方面的教學(xué)與研究工作。

1000-7210(2017)05-1067-10

P631

A

10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2017.05.021

*江西省南昌市經(jīng)開區(qū)廣蘭大道418號(hào)東華理工大學(xué)地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院地球物理系，330013。Email：xiaokun0626@163.com

本文于2016年12月12日收到，最終修改稿于2017年8月3日收到。

本項(xiàng)研究受中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天然氣水合物勘查與試采專項(xiàng)(GZHL20110313)、東華理工大學(xué)博士科研基金項(xiàng)目(DHBK2015314)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41604086)、江西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20161BAB211029)和江西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(GJJ150574)聯(lián)合資助。