海洋天然气水合物的地球物理研究(ⅰ)：岩石物性.pdf

2001 年6 月 地 球 物 理 学 进 展 第16 卷 第2 期 ( Ñ) : 1, 2 2 3 1 宋海斌 松林修 吴能友 郝天珧 ( 1. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100101; 2. 日本地质调查所, 筑波3058567;3. 广州海洋地质调查局, 广州510760) :本文综述 水合物沉积物的岩石物性模型, 讨论水合物饱和度与岩石物性的关系. 关于纵 波速度与水合物饱和度的关系, 有一些简单模型, 如孔隙度降低模型、时间平均方程、时间平均) Wood 加权方程, 也有复杂模型, 如根据弹性模量计算的模型、根据等效介质中地震波传播理论的 模型. 本文还介绍 水合物沉积物的电阻率、电导率模型与 游离气沉积物的岩石物性. : 天然气水合物; 岩石物性;饱和度 :P313. 1 :A : 100422903(2001)022 01182 09 1 前 言 岩石物性是地球物理方法的基础. 虽然已在世界大陆边缘与冻土带通过钻探采获了水 合物岩样, 科学家们也能在实验室里合成水合物, 但由于水合物在常温常压环境下是不稳定 的, 因此至今为止仍没有很好地了解 水合物沉积的岩石物性[1- 25] . 值得指出的是, 对纯水 合物已有较多的岩石物性测量数据(表1) . 但对 水合物沉积, 则缺少实验室、现场的测量, 尤其是纵波速度与饱和度关系、横波速度、泊松比等更是如此. 根据纯水合物的岩石物性与 孔隙流体、大陆边缘不 水合物与游离气沉积物的岩石物性对比, 一般认为沉积物中水合物 的存在可造成纵波速度、横波速度的增加、密度减小或基本不变、电阻率增加、热导率减小. 但它们与水合物饱和度的定量关系仍在探索阶段. 另外, 由于水合物在沉积物中的存在方式 也有多种, 如分散状、结核状、层状、块状; 在沉积物孔隙中, 水合物与颗粒有可能接触, 也有 [ 8] 可能没有接触, 这些都影响 水合物沉积的岩石物性 . 虽然困难重重, 人们仍试图建立 水合物沉积岩石物性与水合物饱和度的关系, 以认识各种地球物理特征, 估算水合物的蕴藏 量. 本文综述 天然气水合物岩石物性方面的研究现状. 对地震岩石物性而言, 纵波速度有 较多研究, 对横波速度、泊松比则很少研究. 关于纵波速度与水合物饱和度的关系, 有一些简 单模型, 如孔隙度降低模型、时间平均方程、时间平均) Wood 加权方程, 也有复杂模型, 如根 据弹性模量计算的模型、根据三相介质波传播理论的模型. 这些模型各有长短, 前者缺乏严 :14; : 200123220. : 国家自然科学基金 、中国科学院全国优秀博士学位论文专项资金和STA Fellows ip. : 宋海斌, 1968年生, 男, 博士, 中国科学院地质与地球物理研究所副研究员, 主要从事海洋地球物理研究. 第 16 卷 第2 期 宋海斌等:海洋天然气水合物的地球物理研究( Ñ) :岩石物性 # 119 # 密的理论依据, 但简单可用, 后者理论严密, 但涉及太多参数, 且很难确定实际情况下这些参 数的值. 由于缺乏沉积物中颗粒尺度意义下水合物分布的资料, 因此常常采用简单的沉积物 速度与孔隙中水合物饱和度模型. 除本文介绍的一些模型外, 还有考虑粘土的四相加权方 [17] [26] 程 、基于Kuster2Toksoz(K2T)方程 , 从各组分体积模量与剪切模量计算 水合物沉积物