12 / 2022-11-28 20:42:37

含水合物沉积物的CT-声速实验考察

岩石物理,天然气水合物

海域水合物储层中，由于水合物的存在，含水合物沉积物的声速显著高于无水合物层。因此，地球物理测井中常用声波速度估算水合物储层的饱和度。然而，跟常规油气储层不同，水合物是一种固体，具有多种赋存形式。常见的水合物微观分布形式包括孔隙填充型、承载型和胶结型。根据岩石物理模型计算结果，相同饱和度情况下，不同水合物微观分布形式造成的纵波速度的差异可高达70%。由此可见，在基于声速的水合物饱和度定量估算中，水合物微观分布形式的效应是必须考虑的。要明确水合物微观分布形式对声速的影响，需要定量的观察水合物微观分布形式并同时测量其声波速度，这就需要开展含水合物沉积物的CT-声速实验联测。我们在青岛海洋地质研究所开展了CT-声速联测实验。实验结果表明，水合物生成阶段声速随水合物饱和度变化大体分为三个阶段：（1）水合物饱和度较低时，声速对水合物饱和度增加变化不大，CT图像表明水合物主要分布在孔隙流体中，水合物不与颗粒直接接触，其微观分布形式为孔隙填充型；（2）随着水合物饱和度升高，含水合物沉积物的声速出现了“台阶式”增长，CT图像表明水合物开始接触颗粒，结合岩石物理诊断推断水合物胶结了骨架。（3）随水合物饱和度进一步升高，含水合物沉积物的声速随着水合物饱和度缓慢升高。结合CT图像和岩石物理诊断，推断水合物微观分布形式为承载式，水合物饱和度的增加会减少骨架的孔隙度。此时水合物对骨架的影响类似于“减孔”效应。而水合物分解阶段声速随水合物饱和度变化大体分为两个阶段：（1）随水合物分解，含水合物沉积物的声速随水合物饱和度降低而缓慢阶段，其声速-水合物饱和度关系可以使用承载型声速模型较好地刻画。因此。推断承载型水合物分解导致骨架性质变化导致声速降低。（2）随水合物进一步分解，含水合物沉积物的声速随水合物饱和度迅速降低（水合物饱和度小于10%），这一过程可以被胶结型声速模型较好的刻画，因此推断这一过程中发生了胶结弱化，骨架从固结状态重新变为了松散沉积物。本次研究开展的实验有利于进一步认识含水合物沉积物的声速和水合物微观形式之间的关系，为基于声速的水合物的微观分布形式诊断提供了实验依据。