天然气动态仿真真实数据处理技术研究现状_天然气动态仿真真实数据处理技术研究现状

1.南海天然气水合物调查技术研究

2.中国南海北部天然气水合物

3.刘展的人物经历

4.关于燃气锅炉应用的几点探讨:锅炉燃气

5.相干体技术在天然气水合物解释中的应用及研究

天然气水合物除少部分分布在陆上寒冷的永久冻土带外，绝大多数分布在300～3000m水深的海底沉积物中，勘探开发非常困难。近十几年来，天然气水合物的勘探技术日趋成熟，对评价预测全球天然气水合物的潜力有重要的作用。

一、天然气水合物评价预测技术

目前天然气水合物的评价预测技术有地震技术、测井技术、地球化学技术和标志矿物法等。

1.地震技术

地震勘探是目前最常用、也是最为重要的天然气水合物勘探手段。天然气水合物沉积层具有较高的速度，而天然气水合物沉积层下的地层一般为烃类气体(游离气)聚集区，声速较低，这样水合物底界的强声阻抗就会产生强反射，在地震反射剖面上显示出一个独特的反射界面。此外，由于天然气水合物稳定带界线大致分布在同一海底深度上，因此水合物稳定带底面的反射也大致与海底平行，这种技术由此被命名为似海底反射层(BSR)技术(图10-10)。随着多道反射地震技术的普遍应用和地震数据处理技术的提高，BSR在地震剖面上所呈现的高振幅、负极性、平行于海底并与海底沉积构造相交的特征，是很容易识别的。现已证实，BSR以上烃类气体以固态天然气水合物形式存在，BSR以下烃类以游离气形式存在。BSR是最早也是目前使用最多、最可靠、最直观的确认天然气水合物赋存的地球物理标志，迄今所确认的海底天然气水合物，绝大多数就是通过反射地震剖面上BSR的识别发现的。

图10-10 Blake Ridge地区的BSR(似海底反射)地震剖面

2.测井技术

测井技术的作用主要有:①确定天然气水合物、含天然气水合物沉积物在深度上的分布;②估算孔隙度与甲烷饱和度;③利用井孔信息对地震与其他地球物理资料作校正。同时，测井资料也是研究井点附近天然气水合物主地层沉积环境及演化的有效手段。

在常规测井曲线上，天然气水合物沉积层主要表现为以下异常现象(图10-11):①电阻率较高;②声波时差小;③自然电位幅度不大;④中子测井值较高;⑤高伽马值;⑥井径较大;⑦钻井过程中有明显的气体排放现象，气测值高。

图10-11 天然气水合物层的测井响应特征

3.地球化学技术

地球化学技术是识别海底天然气水合物赋存的有效手段。温度-压力的波动极易使天然气水合物发生分解，因而海底浅部沉积物中常常有天然气地球化学异常。这些异常可指示天然气水合物可能存在的位置，进而可利用其烃类组分比值(如C1/C2)及碳同位素成分，判断其天然气的成因。同时，应用海上甲烷现场探测技术可圈定甲烷高浓度区，确定天然气水合物的远景分布。

在目前技术条件下，利用地球化学方法勘探天然气水合物的主要标志包括:天然气水合物沉积中孔隙水氯度或盐度的降低，水的氧化-还原电位、硫酸盐含量较低，氧同位素的变化等。在分析地球化学数据时，应根据具体实际情况区别对待、综合考虑。

4.标志矿物法

能指示天然气水合物存在的标型矿物，通常是具有特定组成和形态的碳酸盐、硫酸盐和硫化物，它们是成矿流体在沉积作用、成岩作用以及后生作用过程中与海水、孔隙水、沉积物相互作用所形成的一系列标型矿物。

来自海底之下的流体以喷溢或渗流形式进入海底附近时，产生一系列的物理、化学和生物作用。当含有饱和气体的流体从深部运移到海底浅部时，快速冷却形成天然气水合物，并伴生有自生碳酸盐岩和依赖于此流体的化学能自养生物群。这些流体由于其温度较低，被称为“冷泉”流体，以区别于地壳深部高温流体，是寻找天然气水合物的最有效的标志矿物之一。

二、天然气水合物开发技术

从已经形成天然气水合物的地层中开发天然气，实际上是满足天然气水合物发生分解反应的过程。降低地层压力或者升高温度，均可使天然气水合物中的甲烷分子和水分子之间范德华力减弱，从而使固态的天然气水合物释放出大量的甲烷气体。天然气水合物的开发技术目前主要有3种:热激发技术、降压技术和化学抑制剂技术。

1.热激发技术

在天然气水合物稳定带中安装管道，对含天然气水合物的地层进行加热，提高局部储层温度，从而造成天然气水合物的分解。主要是将蒸汽、热水、热盐水或其他热流体从地面泵入水合物层，也可用开重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器。电磁加热法比上述常规方法更有效，并已在重油开发方面显示出它的有效性，其中最有效的方法是微波加热方法。热激发法主要的缺点是热损失大、效率很低，难点是生成气体不好收集。

2.降压技术

通过降低天然气水合物层的压力，促使天然气水合物分解。一般是通过钻井井眼的压力降或水合物层之下的游离气聚集层的平衡压力，形成一个天然气“囊”(由热激发法或化学试剂作用)，与天然气接触的水合物变得不稳定，分解为水和天然气。降压开发特别适用于天然气水合物与常规天然气气藏相邻的情况，适合于开发渗透率高和深度大于700m的天然气水合物聚集。该技术的特点是经济，无需增加设备和昂贵的连续热激发作用，可行性较高;缺点是作用缓慢，不能用于储层原始温度接近或低于0℃的天然气水合物聚集，以免分解出的水结冰堵塞气层。

3.化学抑制剂技术

通过注入化学抑制剂(如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等)，可以改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度，改变天然气水合物稳定带的温压条件，导致部分天然气水合物的分解。该方法十分简单，使用方便，但费用昂贵，作用缓慢，且不适合开压力较高的海洋水合物。

从以上各方法的使用来看，仅用某一种方法来开水合物是不明智的，只有综合不同方法的优点，才能达到对水合物的有效开。降压法和热激法技术的联合使用是目前最受推崇的方案，用热激发法分解气水合物，而用减压法提取游离气体。单从技术角度来看，开发天然气水合物已具可行性，但尚未找到一种在当前的技术条件下比较经济而合理的开方案，天然气水合物的开发现在基本上仍然处于探讨阶段。

三、天然气水合物潜力

1.极地-冻土带天然气水合物

在适宜的高压低温条件下，天然气和水两种常见物质就组合成像冰一样的可燃物质。海洋和极地的广大地区都满足天然气水合物生成的条件，大量的现场研究业已表明，天然气水合物广泛分布于永久冻土带和陆缘的海底沉积物中(图10-12)。全球储存在水合物聚集中的天然气量大，目前预测的天然气量跨度也很大，超过3个数量级，从2.8×1015m3至8×1018m3(表10-3)。最新估算结果认为(江怀友等，2008)，全球天然气水合物量约(0.1～2.1)×1016m3。尽管各种估算都带有推测性和不确定性，即使根据最保守的估算，天然气水合物的勘探潜力也是巨大的。目前，较为公认的是3000×1012m3。通常认为，全球98%的天然气水合物分布在海底沉积物中，只有2%分布在陆地冻土层中。

表10-3 全球天然气水合物中的天然气量评价

续表

注:天然气量的单位为m，标准压力和温度条件:1atm和20℃。

图10-12 永久冻土带和陆缘海洋沉积物中实际勘测和推测的天然气水合物位置

全球极地-永久冻土带地区(北极、南极和青藏高原)的陆地面积为1.1×107km2，天然气水合物量在1.4×1013m3至3.4×1016m3之间(Meyer，1981;McIver，1981;Trofimuk et al.，17;MacDonald，1990;Dobrynin et al.，1981)。青藏高原多年冻土带面积广阔，占高原总面积的61%，世界多年冻土面积的7%，达1.588×106km2，陆相盆地和海相盆地都具有良好的生油气条件，具有天然气水合物形成的条件，有可能形成具有一定规模的水合物聚集，其中羌塘盆地、可可西里陆相盆地区、祁连多年冻土区等都是较好的勘探靶区(黄朋等，2002;陈多福等，2005;祝有海等，2006;卢振权等，2010)。

2.陆缘天然气水合物

陆缘包括被动与活动大陆边缘，全球海洋天然气水合物的量在0.2×1015m3至7.6×1018m3之间(Meyer，1981;Milkov et al.，2003;Trofimuk et al.，17;Klauda et al.，2005;Kvenvolden，1988;MacDonald，1990;Kvenvolden et al.，1988;Dobrynin et al.，1981)，主要分布在:①分隔的大洋外部，包括主动大陆边缘或被动大陆边缘地区;②深水湖泊之中;③大洋板块的内部地区。例如西太平洋海域的白令海、鄂霍次克海、千岛海沟、日本海、日本四国海槽、南海海槽、冲绳海槽、台湾西南部海域、台湾东部海域、环南中国海的东沙海槽、西沙海槽、南沙海槽与南沙海域、苏拉威西海、澳大利亚西北海域及新西兰北岛外海;东太平洋海域的中美海槽、美国北加利福尼亚-俄勒冈岸外海域、秘鲁海槽;大西洋西部海域，即美国东南部大陆边缘的布莱克海台、墨西哥湾、加勒比海及南美东部岸外陆缘海;非洲西海岸岸外海域、印度洋的阿曼湾、孟加拉湾、北极的巴伦支海和波弗特海、南极的罗斯海和威德尔海、内陆的黑海和里海等。

3.中国海域天然气水合物

我国海域蕴藏有丰富的水合物，具有水合物形成所需温压条件的主要是南海(南海陆坡面积大于120×104km2)和东海(东海陆坡即冲绳海槽西坡面积约为6×104km2)。

根据BSR的出现，将南海海域划分为11个水合物远景区，统计各区的水合物有效分布面积，最后得出整个南海海域BSR有效分布面积为125833.2km2，水合物稳定带的厚度介于47～389m之间(杨木壮等，2008)。姚伯初等(2006)、杨木壮等(2008)预测南海海域的水合物量分别为6.435×1013m3、6.9305×1013m3和7.632×1012m3。

对于东海海域，杨木壮等根据该海域的海底温度、地温梯度、海水深度和盐度参数，计算水合物稳定带的分布面积为5250km2，稳定带厚度介于50～491.7m，最终预测东海海域的水合物量约为3.53×1011m3。

估算海底天然气水合物中甲烷量，一般考虑天然气水合物分布范围、水合物稳定带厚度、沉积层的孔隙度、水合物在空隙中的浓度，以及水合物分解甲烷的膨胀系数等因子，其中水合物稳定带厚度在天然气水合物评价中具有重要意义(Xu et al.，1999)。天然气水合物稳定带是指在特定的温度-压力条件下，天然气与水合物可以达到相平衡，结合形成天然气水合物地区带。根据水深、海底温度和地温梯度这3个重要参数，即可计算确定特定区域天然气水合物稳定带的厚度。在此基础上，根据天然气水合物烃气系统的综合特征，再进一步确定可形成高丰度天然气水合物聚集的可能勘探靶区。最有利的现实勘探方向是处于水合物稳定带中的极地砂岩储层和海洋砂岩储层，当然还要具体分析天然气的源岩品质、天然气的供应量是否充足、运移通道是否发育等因素，最后确定勘探目标。

天然气水合物的能量密度高、杂质少、储量规模大，是一种洁净型能源。勘探开发天然气水合物，增加天然气产量，可以逐步改变我国能源结构现状，同时也可以减少大量燃煤造成的环境污染，具有广阔的勘探前景。

南海天然气水合物调查技术研究

一、国家基础地质数据库建设

1.战略背景

从20世纪60年代中期开始，尤其开展新一轮国土大调查以来，以提高地质调查和社会化服务水平为目标，以数据支撑体系和技术支撑体系为基础，加速实现地质调查主流程信息化的建设思路，地质调查工作信息化建设取得了重大进展。开展了中小比例尺基础地质图件、观测、监测、科学研究、成果资料等国家地学数据的数据库建设，形成了区域地质数据库、基础地质数据库、水工环地质数据库、矿产地质数据库、地球物理及遥感数据库、海洋数据库、各类专题和研究类数据库、元数据目录及工作程度数据库等103个全国性数据库，总数据量达到100TB级，数据的积累得到了较大的提高。这些数据为地质调查工作的全面深入开展起到了很好的支撑作用。

虽然信息的积累和数据库建设已经初具规模，但是信息的积累和开发利用尚不能满足应用需求。一是许多有重要利用价值的基础数据急需建库，例如重要钻孔数据库、1:5万区域地质图数据库等。二是数据综合集成与整合尚显薄弱，数据库分散，没有统筹考虑公益性和商业性、中央和地方地质勘查工作获取的大量有价值地质信息的集成整合，大量的数据散落在地方和社会不同的集主体手中；另外、各类地质调查工作以及不同项目来源的专项工程，均在按照不同的标准分散建库，形成了比较严重的信息“孤岛”，严重制约了信息综合应用。三是信息的管理水平需要加强，已建数据库是在不同时期根据不同的需要分别建立的，这些数据库基本上是一个数据库一个管理系统，多源异构是普遍的现象。给用户需要从多个数据库中提取所需数据造成困难。

2.战略目标

加强信息积累，夯实服务基础，建立完整的国家级地质数据库体系。开展有重要利用价值的地质矿产数据建库工作，集成整合各类地质信息，形成横向覆盖各专业领域、纵向跨多比例尺的国家地质数据库体系，实现国家地质数据库在统一标准下的一体化管理和更新维护，为地质工作提供基础数据支撑。

3.战略任务

（1）国家级地质数据库。开展地质领域数据模型研究，在地质信息共享与服务平台下，按照一体化描述、组织、集成标准，整合区域地质、基础地质、矿产地质、水工环地质、海洋地质、地球物理与遥感等国家级数据，形成逻辑上统一的国家地质数据库体系。

（2）钻孔地质数据库。在钻孔地质资料清理的基础上，选择重要成矿区带、大中型城市、重要经济区和开发区，筛选重要的地质钻孔资料建立数据库。

（3)1:5万区域地质图空间数据库。在已完成的全国1:5万区域地质调查成果基础上，全面完成1:5万区域地质图空间数据库建设。

（4）航空物探遥感数据库。完成4000幅航空物探遥感成果图件数据库、60000幅景观遥感图像扫描建库。

（5）地质数据库更新维护与一体化管理系统。建立地质数据库更新维护机制，按照需要部署相关数据库的更新工作，保证数据的现实性；实现地质数据的一体化管理。

二、重要地质资料集与服务系统建设

1.战略背景

目前，全国原始地质资料共计约有200万档、3000万件。中国地质调查局实施《原始地质资料清理研究》项目，开展了原始地质资料清理试点，开发了原始地质资料清理著录软件系统，起草了原始地质资料管理办法，从技术上为原始地质资料清理、抢救性数字化工作实施创造了条件。已经建成的国家实物地质资料库房，可收藏约60万米岩心，国家实物地质资料库已经投入正式运行，已接收、保管岩矿心总长度为40460.13米；青藏高原1:25万区域地质调查实物标本2676块，薄片11000件。围绕实物地质资料筛选、集、保管、服务和实物资料管理技术法规的研究以及实物地质资料综合研究，重点开展了《实物地质资料集管理》、《实物地质资料运行费》、《实物地质资料管理办法》、《实物地质资料管理信息系统》、《大调查重要岩心、标本筛选与服务体系建设》、《危机矿山勘查项目实物成果集成》等多项重大项目。协助部储量司起草了《实物地质资料管理办法》。初步开展了实物地质资料社会化服务，接待来访和查询人员人数逐年增加。成果地质资料及地学文献信息建设也取得了显著成绩，开展了广泛的社会化服务工作。

目前，存在的主要问题是：原始地质资料保存现状堪忧、共享困难，大量原始地质资料破损严重，管理不到位，服务没有开展，浪费了国家花费巨额经费取得的认识地球的宝贵地质资料财富。实物资料方面，由于管理体制不顺，法规制度和标准体系不够完善、使全国实物地质资料没有实现集群化管理，实物地质资料家底不清，实物地质资料保管体系不健全，实物地质资料的服务还刚刚起步。成果地质资料及地学文献信息方面，集成整合力度较弱，数字化水平不高，不能满足用户需求，网络服务刚刚起步，服务水平有待进一步提高。

2.战略目标

开展国家级重要原始与实物地质资料清理与集工作，建立原始及实物地质资料目录数据库和数字化库，集成整合成果地质资料与地学文献，建立数字化地质资料馆，健全完善地质资料服务体系，做实建强国家实物地质资料中心；实现成果、原始与实物地质资料管理全业务流程的数字化；为地质找矿提供基础资料支撑，为地质资料社会化服务提供基础数据。

3.战略任务

（1）通过开展全国原始、实物地质资料清理和全国地质资料摸底调查，制定统一建库标准，开发数据集软件，建立全国地质资料目录数据库。

（2）重要原始地质资料集及数据库建设。在进行原始地质资料清理研究的基础上，选择重要原始地质资料开展数字化建库工作，形成国家级重要原始地质资料数据库，丰富国家级馆藏。

（3）重要实物地质资料集及数据库建设。在进行实物地质资料清理的基础上，选择重要实物地质资料开展数字化建库工作，形成国家级重要实物地质资料数据库，做实建强国家实物地质资料中心。

（4）成果地质资料图文数据库。对馆藏历史成果地质资料进行清理，开展图像扫描和全文数字化建库，开发全文检索系统，建立成果地质资料数据库。

（5）开展服务研究，整合各类信息，开发服务产品，实现地质资料网络服务。

（6）健全完善地质资料汇交、管理和服务体系，完善政策和技术标准，指导全国地质资料管理。

（7）地学文献数据库。收集和购买地学文献信息，以全部在线社会化服务为目标，开展数据化建库工作。

三、地质资料信息服务集群体系建设

1.战略背景

地质资料信息服务集群化体系已显雏形。目前已基本形成了中国地质调查局、局发展研究中心、六个大区地调中心及部分专业中心等单位组成的、基于分布式网络的服务体系，在省级地质调查机构也开展试点工作，搭建了中国地质调查局公众数据服务总体框架，为未来的局互联网门户网站的长远发展奠定了基础。应用先进实用的Web GIS技术，系统整理、加工了系列地质图空间数据库，提供了多种原始数据的浏览和下载服务。基于统一标准的松散耦合（SOA）技术架构的地质调查数据共享与服务平台应用示范系统已经完成，形成了统一标准下的分级、分布式信息管理和信息服务的运行模式。

主要存在问题主要有以下几个方面。一是地质数据共享与服务平台建设刚刚起步，分散在不同专业、不同单位的地质数据尚不能完全统一提供服务，导致用户难以查询，使用困难，无法综合应用；数据管理分散，标准化程度低，大大增加了数据信息的管理和成果应用的难度。二是地质资料信息服务政策和共享机制缺失，没有地质信息产品及用户分级分类管理的管理政策，没有形成地质工作成果信息公开与共享办法。三是信息共享与社会化服务意识比较薄弱，没有信息服务产品和品牌意识，尤其是缺乏系列的、权威的地质信息服务产品。

2.战略目标

（1）由骨干结点和基础结点构成的地质资料信息服务集群化体系。

（2）面向宏观管理、重要矿产勘查区、重要经济区或重点城市的系列专题服务产品和动态服务系统。

（3）面向社会化服务的包括区域地质、基础地质、矿产、水文地质、环境地质、物探、化探、遥感等领域的权威、公益息产品。

（4）地质信息综合服务系统。

基于统一标准的松散耦合技术架构，以信息共享以及协同工作为主线，从空间信息获取、管理、处理、共享、检索、交换与分发等整个信息流程入手，建立地质信息共享与服务平台，实现分级、分布式信息管理和信息服务的运行模式。

以地质工作单位职责、地质调查项目部署为依托，建立地质资料信息服务集群化体系，形成地质资料汇交和管理体系、地质调查数据更新维护体系与地质资料信息服务集群化体系相互融合、相互支撑的地质信息化体系。

以国家地质数据库为基础，面向应用需求，利用数据仓储、信息挖掘技术和多目标分析技术，建立专业应用模型，开发专题信息服务产品和服务系统。

3.战略任务

（1）建立地质资料信息服务集群化体系。以中国地质调查局发展研究中心（全国地质资料馆）、中国地质调查局各专业中心、大区中心、31个省级地质资料信息机构以及相关行业部门为骨干结点，各省地调院、环境监测院（站）等公益性地质调查单位为基础结点，构建地质资料集群化服务体系。在各服务结点部署地质数据共享与服务平台，各结点完成各自专业或区域的数据集、集成整合以及相应的数据更新维护工作。结合各自结点的专业或区域特点，建立相应的服务系统，由骨干结点完成综合集成。

（2）地质信息服务产品开发。面向宏观管理、重要矿产勘查区、重要经济区或重点城市的系列专题服务产品和动态服务系统；面向社会化服务的包括区域地质、基础地质、矿产、水文地质、环境地质、物探、化探、遥感等领域的权威、公益息产品；重点开展以下5个专题信息产品开发：国土管理综合应用产品开发；国家重要矿产勘查区地质资料信息产品开发；国家重点行业领域地质资料信息产品开发；社会公开利用地质资料信息产品开发；经济社会发展特殊需求地质资料信息产品开发。

四、全国矿产潜力评价

1.战略背景

自2006年纳入国土大调查实施以来，全国矿产潜力评价目前整体工作有序推进，组织管理机构、项目人员组成、工作经费基本落实，各项技术准备工作全面到位，省级工作全面展开并取得实质性进展，典型示范工作取得成效并及时应用于矿产勘查年度工作安排和“十二五”规划部署研究。截至2009年7月底，全省级基础图件总体完成66.3%，其中1:25万实际材料图、建造构造图分别完成65%和42%，重力类完成78%、磁测类完成73%、化探类完成70%、遥感类完成72%、重砂类完成80%。铁、铝、铜、磷、钾、钨、锑、稀土、铅锌、金等典型矿床成矿要素、预测要素等图件平均完成27%，预测工作区地质构造专题底图完成23%，区域成矿要素图、预测要素图等完成9%。

存在的主要问题：一是由于前期省级工作中人员不足、资料共享不畅、经费配套不及时等问题，造成整体工作进展慢；二是各省工作进展仍存在不平衡，个别省至今未按要求全面落实配套经费或项目人员。

2.战略目标

（1）提交全国煤炭、铀、铁、铜、铝、铅、锌、锰、镍、钨、锡、钾、金、铬、钼、锑、稀土、银、硼、锂、磷、硫、萤石、菱镁矿、重晶石等25种矿产的潜力定量评价结果。

（2）圈定一批找矿远景区，为缓解矿产勘查后备基地不足，早日实现找矿更大突破提供基础依据。

（3）进一步全面系统总结我国成矿地质特征，深化成矿规律认识，提交重点成矿区带矿产潜力评价成果报告和矿产勘查工作部署建议。

（4）提交全国成矿地质背景、地球物理、地球化学、遥感和矿产等系列基础图件，以及重点成矿区带的成矿规律与成矿预测、矿产勘查工作部署建议等系列图件。

（5）完成全国成矿远景区的地学空间数据库，完成基于Map GIS平台的全国矿产潜力预测评价升级系统，为矿产管理、矿产勘查工作部署提供信息数据和信息支撑。

（6）培养一批地质与科研的复合型人才。

3.战略任务

（1）基础数据库整理维护。对已有各类数据库进行数据整理和维护，补充集各种新的数据资料，最终形成可以提取各类找矿信息的符合各项技术标准的基础数据库。在已有数据库成果基础上，包括矿产预测所需要的各种大比例尺数据资料、矿区勘查资料、专题研究资料。

（2）区域成矿地质背景研究。主要包括沉积岩区、火山岩区、侵入岩区、变质岩区和综合地质构造研究等内容。

（3）物探、化探、自然重砂、遥感综合信息研究。分省级和全国汇总两部分工作进行。

（4）区域成矿规律研究。主要包括成矿地质构造环境研究、区域成矿特征研究、典型矿床研究、建立典型矿床（矿床式）成矿模式、划分成矿系列和亚系列、划分成矿区带、建立区域成矿模式、建立区域成矿谱系、编制区域成矿规律图等。

（5）矿产预测。主要工作是建立预测评价模型、提取预测要素信息、划分预测单元、构置优化预测变量、圈定成矿远景区、预测远景区优选排序、预测量等。

（6)GIS技术应用。主要包括地学基础库维护和整理、基础数据库数据一体化组织、综合信息提取、矿产预测和图件编制与表达等内容。

（7）工作部署建议。包括工作部署原则、基础地质、区域矿产调查、预查、普查等工作部署和预期重大突破地区的工作部署。

（8）未来重要矿产探明趋势及基地战略布局预测。

五、全国矿产利用现状调查

1.战略背景

“全国矿产利用现状调查”是国土部矿产领域当前的三项重点工作之一，是我国重要矿种查明储量利用现状的国情调查。该项工作依据“国土资发〔2007〕192号”文件于2007年7月部署以来，取得了重要进展：建立了部、省（市、区）各级组织领导机构，落实了核查工作承担单位，编制了《全国矿产利用现状调查总体实施方案》并以“国土资发〔2008〕27号”文件下发执行，编制了矿区储量核查有关技术要求并以“国土资厅发〔2009〕24号”文件下发执行，完成了覆盖全国、地区和省（市、区）的矿区储量核查技术要求培训，开展了矿区储量核查试点并取得良好效果，部分省（市、区）完成了一定量的矿区储量核查工作，完成了矿区储量动态监管支持系统建设中部分软件的开发研究。目前，本项工作正在积极推进。

2.战略目标

（1）全面开展我国石油、天然气、煤炭、煤层气、铀、铁、锰、铬、铜、铅、锌、铝土矿、镍、钨、锡、锑、钼、锂、稀土、金、银、磷、钾盐、硫铁矿、硼、重晶石、萤石、菱镁矿28个矿种（类）的储量核查，摸清家底，盘活存量，确保国内持续、稳定供应，为国家经济建设和宏观决策提供基础支撑。

（2）通过调查和核查，更新全国矿产储量库数据，创建一套与国际接轨、适合我国市场经济体制的管理长效机制和储量动态监督管理支持系统，为国土行政管理部门高效履行职能提供技术支撑。

（3）通过综合研究，从、经济、环境和可持续发展的角度为国家能源矿产和非能源矿产规划的制定、宏观调控和国家安全以及“两种，两个市场”战略的实施提出高质量的意见和建议。

3.战略任务

（1）矿区储量核查：包括查明开前累计查明储量、核查后保有储量、已占用保有储量、未占用保有储量、消耗储量、压覆储量等。

（2）未上表调查：包括查明储量及其结构及分布。

（3）部、省两级汇总。

（4）综合性专题研究。

（5）成果数据库建设和储量动态监督管理支持系统建设。

六、信息化支撑能力建设

1.战略背景

（1）地质调查主要领域全过程信息化建设取得明显进展。成功开发了具有自主知识产权的新一代地质调查计算机系统。包括区域地质调查数字填图系统、固体矿产数据集与量估算系统、地下水调查、环境地质调查、地质灾害调查野外数据集系统与处理系统，改变了长期以来野外调查、室内整理的方式，实现了野外观测数据从集、描述、建库、处理、表达和服务的全过程数字化，实现了传统地质调查技术体系向数字化地质调查技术体系的转变。为全面实现地质调查全过程信息化奠定了技术基础。

（2）应用系统建设和应用水平迈上了新台阶。随着信息技术的进步和地质调查信息化建设工作的稳步推进，逐步加强了各种信息技术的集成和对系统的整合，初步形成一批“整装”的信息化产品。通过承担国家重点科技攻关项目，初步建立了地质调查行业3S应用的技术体系和地质调查海量数据管理与服务的空间网格体系。技术的集成促进了遥感技术、GIS技术和GPS技术的规模化应用，提高了应用水平。

（3）制定了地质调查信息化标准体系。从数据描述、数据管理、数据产品与生产、应用系统与网络建设和信息服务等领域制定了40余项跨专业通用标准和专业标准，涉及数据库建设、质量控制、数据描述、数据集等多个方面，有力推进了地学数据库的建设、系统开发，为地质调查信息化工作提供了支撑。

（4）地质调查数据传输网络体系基本建成。形成了中国地质调查局（发展中心）—大区地调中心—部分专业地质调查单位间的网络体系。

（5）前沿信息技术应用研究取得突破。

通过多项高科技攻关项目，突破了多项信息共享、数据集成、信息服务等关键技术，实现了分布式数据、软件、硬件等的共享和协同，并成功进行了示范，开创了我国空间信息网格技术应用的成功先例。

主要存在问题：

（1）实现地质调查评价全过程信息化尚有瓶颈需要突破，各类系统分散开发严重，需要进行集成整合。

（2）虽然已经开发了很多不同应用目的的应用系统，但是尚没有形成支撑地质工作主流程信息化的系列应用软件。

（3）地质调查信息化管理与协调机制不尽完善，信息化工作与地质调查专业工作尚没有很好地融合，缺乏有效制度、标准和协调机制；各系统建设目标单一，协同工作能力薄弱，尤其是增加了跨专业、多部门信息综合集成的难度，导致难以发挥综合信息的作用。

2.战略目标

（1）实现基础地质、矿产地质、水工环地质调查主流程信息化。

（2）建立综合业务决策支持系统。

（3）建成包括工作部署、项目管理、设备（装备）管理、人力管理等完整的业务管理信息系统。

（4）建立具备数据、、语音高速传输的综合网络系统。

（5）研制15项标准，修订15项标准。

（6）提出地质调查信息化与资料服务政策或管理办法。

（7）开发系列地质专业应用系统。

3.战略任务

（1）地质调查全过程不同阶段数据模型的继承与互通。在实现野外路线观测过程的全数字化描述的基础上，以当前数据库为模型，通过不同阶段数据模型的关联，实现不同阶段数据模型继承和传递。

（2）应用垂直开发与水平连通开发技术。所谓垂直开发是指区域地质调查、矿产勘查评价、地下水地质调查、地质灾害地质调查、地球化学地质调查等专业，都包括地质调查选区论证、地质调查项目设计编制、地质调查野外数据集、地质调查数据处理分析、地质调查成果综合输出、地质调查成果社会化服务六大内容的开发。因此在每个专业领域的开发中，应全盘考虑这六部分的关系，比如数据模型、标准、互操作等。而且部分环节还要保持同步开发的方式才能达到实用。所谓水平连通开发是指在区域地质调查、矿产勘查评价、地下水地质调查、地质灾害地质调查、地球化学地质调查等专业有关系统的开发中，应有统一的数据建模原则。在语义、编码、分类等方面要有一致的标准和尺度。

（3）保证系统开发具有开放性、集成性、可重构性和可重用性。开放性：充分利用已有技术方法和工具，用开放式及面向对象分布处理方法，使系统具有强大的适应性和扩展性；集成性：支持多种应用系统，平台软件及互操作；可重构性：支持服务应用流程的重组，可根据不同的需求组合集成应用系统；可重用性：基于软构件技术的集成，可方便地实现应用软件的即插即用。

中国南海北部天然气水合物

张明　伍忠良　刘方兰

（广州海洋地质调查局　广州　510760）

第一作者简介：张明（，1957—），男，教授级高工，主要从事海洋地质、地球物理勘探和天然气水合物研究。

摘要　从1999年开始，我国已经在南海北部陆坡实施了25个天然气水合物调查航次，取得了许多重要地质成果和认识，积累了不少宝贵的勘探经验。本文将对我国天然气水合物10年外业调查技术，历程和发展做一总结，为后续的天然气水合物调查提供铺垫和借鉴。

关键词　水合物调查　高分辨率地震　样品取样

1　前言

气体水合物的发现虽然可追溯至1810年，但人们对海洋天然气水合物的认识始于20世纪70年代中期，美国在阿拉斯加北部的普鲁德湾油田得了世界上第一个天然气水合物样品。

20世纪90年代以来，天然气水合物调查研究在世界范围内迅速扩大和深入，调查研究的深度、广度以及调查技术水平大大提高。各国对水合物的研究给予了高度重视，设立了专项调查航次，目前，世界上对天然气水合物的调查研究方兴未艾，全球海域天然气水合物矿点的发现与日俱增。

从1999年开始，我国已经在南海北部陆坡实施了25个天然气水合物调查航次，取得了许多重要地质成果和认识，积累了不少宝贵的勘探经验。调查方法和调查手段也由开始单一的二维地震方法进入到了一个包含了二维高分辨多道地震、准三维多道高分辨地震为主的地球物理、地质取样、地球化学等多手段、多学科相结合的阶段（表1），并且随着勘探实践中新问题的出现，调查方法和调查手段也在不断地更新和调整之中。

表1 天然气水合物调查技术方法　Table 1 The technologies used for gas-hydrate survey in south china sea

2　地球物理调查

1999年在国内有关单位（如中国科学院兰州冰川冻土研究所和国土部广州海洋地质调查局）和学者对国外天然气水合物调查研究情况进行了跟踪调研和文献整理的基础上，国土部广州海洋地质调查局开展了天然气水合物的实际调查。地震调查是天然气水合物调查的主要方法，虽然有前人的研究和国外调查工作的借鉴，但在用什么样的方式上仍经过了充分和激烈的讨论，最终根据我们的现有条件确定调查的主要方法，因此确定了首先开展地震调查工作，用高分辨二维多道地震调查技术方法，目的是寻找天然气水合物的地震识别标志— —BSR，此外还集到更多的地球物理信息，如地震纵波速度等，同时可以利用地震资料处理手段使得BSR 等天然气水合物的地震识别标志的判别更有依据。实践证明，二维高分辨率多道地震勘探技术在海洋水合物调查中是行之有效的，不仅可以发现与水合物相关的地震异常信息，如BSR、振幅空白带、速度异常带、BSR 波形极性反转等等。而且可以揭示与水合物形成发育密切相关的中浅部地层结构、构造及沉积特征，该方法已经在我国南海北部海域水合物调查中得到成功的应用，为天然气水合物评价奠定了坚实的基础。

2.1　二维地震调查集参数的确定

调查伊始，参考了油气勘探高分辨地震调查的参数设置，随着对天然气水合物地震识别标志性质认识的提高，感觉完全按照油气勘探的方法不能达到最佳的效果，因此借助于863研究项目的支撑，从2001年开始进行天然气水合物的赋存环境及其特定地震调查方法选择研究、天然气水合物地震数据集调谐组合系统及其试验参数的选定研究，特别是开展了有利天然气水合物勘探频带和主频范围探索、研究，主要围绕“突出海洋天然气水合物存在的主要特征，即似海底反射（BSR）而展开。通过大量的实际试验和分频处理等地震勘探频率与BSR响应关系的研究，认为：0～40 Hz频段滤波，BSR 可以连续追踪，地层细节不清晰；40～70Hz频段滤波，BSR 连续性较好，地层细节也较为清晰；当滤波频率为100～120H z时，海底和BSR强反射界面变成多个反射界面，某些地层细节可以突出，对BSR的连续性识别不利。及120～150Hz水合物特征基本不变化，对水合物特征的识别贡献不大（图1～3）。

通过地震勘探频率与BSR 响应关系的研究，认识了我国南海北部陆坡水合物地震勘探的最有利勘探频带和主频范围，从而，为综合研究“水合物勘探缆源沉放深度、虚拟反射等一系列调谐组合参数”从而确定外业集参数奠定了基础。根据确定出来的勘探频带为10-120 H z和主频为40-70 H z的原则，模拟计算出来的结果表明（图4）：震源和电缆的沉放深度为5米和6米的组合较为合适。这样在同样的激发能量的情况下，将主要的能量集中在主频范围内，可以提高集资料的信噪比，突出BSR的识别，同时兼顾BSR 与地层反射界面关系的识别，而且有利于海上的作业开展，初步形成了一套适合于我国南海北部陆坡天然气水合物勘探的高分辨率二维地震勘探技术方法。

根据上述的研究成果，在南海天然气水合物高分辨率二维地震勘探用的集参数基本上得到了遵循（表2），以及后续的高分辨率准三维地震调查也是参考了这些参数。

图1 高截滤波分别为40Hz和70Hz时的效果对比图Fig.1 The com pares in different high cut filter

表2 南海北部陆坡典型的调查参数表　Table 2 The typical seismic param eter used in south china sea gas hydrate survey

2.2　准三维多道地震调查

随着天然气水合物勘查的深入，围绕钻探的要求，在“863”课题“南海北部海域天然气水合物首钻目标优选关键”的成果基础上逐步发展完善高分辨率准三维地震调查。在原来高分辨率二维地震集技术的基础上，主要考虑了通过对面元大小等准三维集参数的优选，利用R G PS相对定位技术，对震源中心、电缆头部和电缆尾部进行了定位，以“震源中心”、“电缆头标”、“电缆尾标”为基本节点，罗盘数据为基本的方向数据准三维缆源定位技术、准三维调查“导航定位网络配置”技术以及优化和改善震源稳定性，最终形成三维数据体。

图2 HD173-2近道单次剖面（40～70Hz滤波）Fig.2 The result picked on near channel（Filter 40～70Hz）

实际上从2004年开始在南海北部开展水合物三维地震调查，获取了调查区的三维地震信息，使勘探目标得到有效归位，获得了更为清晰的天然气水合物地震响应信息（图5），同时还解决了常规二维地震调查所不能解决的一些问题，如获得精细的三维速度分析体、准确的地层偏移地球物理信息、水合物富集层内的细致信息、利用三维可视化技术分析水合物钻探目标的空间分布特征等[1]，提高对天然气水合物有利目标的评价精度。通过开展准三维高分辨率地震调查，无论是BSR、振幅空白带，还是BSR 下的增强发射都得到比二维资料更清晰的反映[2]。

3　样品集

在天然气水合物的调查中，除了地球物理调查外，从2001年开始进行以天然气水合物为调查目的地质样品集，目的是通过不同的取样手段获得与水合物有关的沉积物样品，从而为进一步的测试提供基础。根据底质和对样品本身要求的不同，站位地质取样调查主要用以下的取样方式：大型重力活塞柱状取样、重力柱状取样、抓斗取样、深海拖网取样和保温保压取样（图6）。前四者在地质调查航次中已经普遍用，而保温保压取样只是在部分航次调查中进行了尝试。

图3 HD173-2远道单次剖面（40～70Hz滤波）Fig.3 The result picked on far channel（Filter 40～70Hz）

在这些手段中，箱式取样、抓斗取样、电视抓斗取样都是集海底浅表层0～50 cm的底质样品，箱式取样能集到表面原状不扰动样品，电视抓斗则是根据甲板监控有选择性集海底表层样品，例如贝壳、碳酸盐岩结壳等。拖网主要是获取海底表层块状或大粒径的目标物，例如海底生物、岩石、贝壳等。重力柱状取样是集短柱状样品，长度一般小于300 cm，大型重力柱状取样器和重力活塞取样器能集相对长的柱状样品，一般在500 cm～1200 cm 之间。保温保压取样是对重点目标区域集原状海底柱状样品。

10年里，总共执行了17个地质（综合）航次的调查，共取得表层样共225个，重力柱状取样833个，重力活塞取样226个等（表3）。

由表3可以看到无论从取样站位和现场测试项目，根据天然气水合物地质和地球化学调查的目的，柱状（包括活塞）是天然气水合物调查样品取样的主要手段，也是比较有效的手段，但鉴于目前分析的SMI界面深度，今后要考虑的是增加取样的长度。至于保温保压取样，过程及作业比较复杂，因此，使用此种手段应更有针对性。

图4 缆源沉放深度与地震频响示意图Fig.4 The calculation results of frequency response with streamer/source depth

表3 2000～2008年地质样品集完成的工作量（单位：测站）　Table 3 The statistics of sampling stations

图5 天然气水合物准三维地震调查效果Fig.5 The result of pseudo 3D seismic survey of gas hydrate

3.1　海底摄像资料集

深海摄像系统为拖缆作业，工作时安装在拖缆末端的水下信标可以获取图像对应的水下位置信息；同时也可以在深海摄像系统的水下单元上安装传感器以获得相应的测线信息，如安装甲烷传感器对海底天然气水合物的特征判别等等。

自1999年开始以天然气水合物为调查目的深海摄像数据集以来，深海摄像系统先后执行了17个航次，完成深海摄像共325个测站。其中2001年，在某测站发现天然气水合物赋存标志——碳酸盐结壳。该站位位于调查区中部海槽北部陆坡上缘，拍摄区间水深1080米至11 30米。该海底碳酸盐结壳分布有较多圆形孔穴，空穴边缘多呈直角，明显不同与其他地区见到的生物孔穴（图7）。

2003年，在另一站位发现了水合物之赋存的又一标志——双壳类生物及菌席以及2008年在另一测站发现了大面积块状的碳酸盐结壳，此测站发现的碳酸盐结壳无论从其规模、固结程度、厚度方面都强于其它测站。

在海底摄像的调查中，尽管没有直接发现天然气水合物。但是，具有重要代表特征的碳酸盐结壳以及双壳类生物及菌席的发现，对我们认识天然气水合物具有重要的指导意义。

3.2　地温资料集

由于天然气水合物赋存于高压低温的环境中，因此开展地温梯度测量，从而了解调查区的温度和压力变化以及热流等也是有必要的。在我们的天然气水合物的地温场测量中，主要用的是Ewing型设备，即在海上进行地温梯度测量，同时将集的沉积物样品在室内进行热导率测试，然后进行热流计算。Ewing型设备是把装有热敏电阻的小型探针按不同角度在钢矛或取样管（包括重力取样和活塞取样）外壁的不同位置上，由小型探针测量出不同深度沉积物的温度，求出原位地温梯度，而同步集的沉积物样品在室内进行热导率测量，由地温梯度及热导率值计算出沉积物热流值。

图6 海底浅表层取样设备Fig.6 equipments of sampling

自2004年开始进行以天然气水合物为调查目的的海底地热流测量，在2004年～2008年共5年中，先后执行了9个航次，完成海底地热流共212个测站，室内热导率测量811个。

但从调查的结果看，BSR 导出的热流值与实测热流值、热流估算的天然气水合物稳定带底界与BSR 深度是有差异的，其原因可能有二。一是实测的地温梯度只反映了浅表层的几米情况，地温梯度往下（几百米内）的变化趋势遵循什么规律需要进一步研究；二是从实测数据计算的结果反映的是区域的背景值，而恰好有天然气水合物赋存的地方（BSR显示）就与区域背景有差异（异常）。究竟是什么原因值得深入研究，才能更好得发挥其在天然气水合物调查中的应用。

图7 通过海底摄像发现海底碳酸盐结壳。左图为海底摄像位置，右图为拍摄到的海底碳酸盐结壳Fig.7 Carbonated crust from video survey Location（left）and Carbonated crust（right）

4　小结

天然气水合物勘查方法主要包括地球物理方法、地球化学方法及地质方法。其中，地震勘探方法是目前最为广泛的天然气水合物勘探方法，其实质是发现沉积物中分布的水合物的底界在地震剖面上形成的异常响应——似海底反射（BSR）。此外，通过地球化学勘查技术识别海底浅部沉积物中的天然气地球化学异常，也能够为圈定水合物矿体提供重要佐证。

当然，随着技术的发展和天然气水合物勘查的需求，还有其他的技术在探索应用，如O BS技术已经开始应用于水合物调查中，以及可控源电磁法也准备投入应用，这都基于能获取更多的信息（如横波）和天然气水合物电阻特性考虑的。

参考文献

[1]梁金强，郭依群，沙志彬等.南海北部神狐海域天然气水合物准三维地震调查（2005年度）成果报告（内部报告），2006

[2]张明，伍忠良，天然气水合物BSR的识别与地震勘探频率海洋学报”，2004

Study of Explorational Techniques for Gas Hydrate in South China Sea

Zhang Ming Wu Zhongliang Liu Fanglan

（Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760）

Abstract:There are 25 cruise he been carried out for gas hydrate since 1999 in South China Sea.And there are different ways he been used to try getting more information and evidence for gas hydrate in South China Sea.The article tell the experience in these activities.

Key words:Gas hydrate survey,High resolution seismic,Sampling

刘展的人物经历

(一)区域地质背景

南海北部位于华南地块南缘，为新生代的被动大陆边缘。边缘上的陆架较平坦，陆坡的地形复杂多变，海槽、海谷、海台、海山、海丘、陡坡和陡坎遍布，还分布一些岛屿，如东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛。陆缘上分布有一系列盆地，如台西南、珠江口、琼东南、莺歌海、北部湾、西沙海槽、尖峰北、尖峰南、双峰北、笔架南、中建南等盆地。这些盆地的新生代沉积厚度达2～11km。目前证实，珠江口、北部湾、莺歌海和琼东南盆地油气相当丰富。

南海自中生代末以来，曾经历了3次构造运动:早期的神狐运动属张性构造运动，产生了一系列北东向张性断裂，形成地堑与半地堑，沉积了一套同张裂沉积系;此后的南海运动导致南海海底扩张，到早中新世时形成南海海盆;中中新世末的东沙运动造成盆地沉积层的挤压，并产生断裂和区域不整合，东沙运动之后，南海地区构造活动趋于平静，全区均发生区域性热沉降。在这一地质时期中，由于陆地的上升速率加快，全区沉降速率较大，致使大量的沉积物进入陆缘，从而使陆缘的沉积速率加大。根据ODP184航次钻井资料揭示，在东沙群岛东南地区，1144井位1×104a以来的沉积速率为400～1200m/104a，而1143井位晚中新世以来的沉积速率为150～210m/104a。南海西部莺歌海盆地在中中新世以来沉积速率很大，第四纪沉积超过2000m。在美国东海岸外布莱克海台地区，自中新世以来的平均沉积速率为350m/Ma，该区已发现有丰富的天然气水合物。上述分析表明，南海北部和西部陆坡的沉积速率和布莱克海台类似，沉积速率大，可以堆积大量有机质，为细菌将其降解为甲烷气提供物质条件。而中中新世末的东沙运动在下伏沉积中形成许多断裂，有利于下伏沉积中的有机气体沿断裂向上运移，从而为形成天然气水合物提供充足的气源。从天然气水合物成藏的区域构造条件来看，南海北部东沙－神狐隆起是在基底高地上发育起来的，中中新世后，开始沉于水下，并接受沉积，而且沉降速率相当大。美国东海岸外的布莱克海台在被动大陆边缘发育初期也是基底高地，后来沉于水下并接受一套碳酸盐岩沉积。这两地的构造环境和构造发育史基本相似，都是天然气水合物发育的优越地区。南海西沙海槽新生代以来的构造环境及构造发育史和美国墨西哥湾相似，也应有丰富的天然气水合物矿藏。南海东部通过马尼拉俯冲带和菲律宾地块相接，其增生楔和西太平洋活动大陆边缘相似，从已有的资料看，也有丰富的天然气水合物。

(二)勘探及研究现状

我国于1990年首次在兰州进行了天然气水合物实验研究，而中国石油大学(北京)的科学家们在20世纪90年代初就已经对天然气水合物开展了基础研究。至今，全国有近20个研究小组积极参与到证实天然气水合物存在的各种各样的研究工作当中。2004年，广州天然气水合物研究中心(CGHR)成立，其目的就在于扩大天然气水合物的实验室研究和进行海上实地研究，以评估中国近海天然气水合物潜力。

我国天然气水合物调查始于1999年，广州海洋地质调查局首次在南海北部陆坡西沙海槽区进行了天然气水合物前期调查，完成多道高分辨率地震测线534.3km，首次在西沙海域发现存在天然气水合物的重要地球物理标志———似海底反射层(BSR)。2000年9月至11月，广州海洋地质调查局再赴西沙海槽开展天然气水合物地质地球物理调查。这次调查的主要内容包括:多道地震、地质、地球化学取样、气态烃现场快速测定、多波束海底地形测量等。发现BSR分布面积约5700km2，初步预测西沙海槽区天然气水合物量约45.5×108t油当量。取样分析证实，西沙海槽区海底沉积物中Mn、Fe、Sr元素明显异常，这是深部油气藏的间接指示。2001年，广州海洋地质调查局先后在南海北部东沙陆坡区开展高分辨率多道地震调查及相应的海底测深调查，在西沙海槽区开展地质、地球化学调查，在西沙海槽区首次发现了碳酸盐结壳的存在。该结壳的发现，不仅为天然气水合物的存在提供了又一有力证据，而且为天然气水合物今后的调查乃至研究工作带来了新的思路。2002年1月，院批准和启动了“我国天然气水合物的调查与评价”国家专项。自专项实施以来，广州海洋地质调查局相继在我国南海北部陆坡的东沙群岛、神狐海域、西沙海槽、琼东南海域开展了综合调查及相关的研究工作，调查手段包括高分辨率多道地震、三维地震、单道地震、浅层剖面、多波束、地质取样、地球化学、海底摄像等，发现我国南海北部陆坡存在非常有利的天然气水合物赋存条件，并取得了一系列地球物理学、地球化学、地质学、生物学等明显证据。从南海北部陆坡的地震数据显示，我国已在东沙群岛东部、神狐隆起、西沙海槽、中建南盆地、笔架盆地及南沙海域发现了天然气水合物的地震反射层BSR显示。这些初步数据表明，南海海域存在天然气水合物矿藏是不容置疑的。

2002年3月，广州海洋地质调查局再赴东沙群岛作业，该航次一个引人注目的收获是，地球化学测试结果表明:取样站位甲烷含量自浅表层向深层增高，最高含量高出非异常值的几百倍。由于该海域位于地震资料圈定的BSR范围内，海底摄像发现的断裂陡坎，拖网获得的成岩极好深层沉积岩，均表明该海域存在一东西向的断裂，推测高含量的甲烷气来源于天然气水合物。2003年12月底，广州海洋地质调查局首次在南海北部海域，利用海底摄像技术在3000m深海底发现了灰白色团块状的沉积物质，分析认为，这种灰白色团块状物质是深部地层中的可燃冰分解后，甲烷气沿海底断裂喷溢出海底后形成的。该结论得到国际可燃冰权威专家的认同。这一发现证实，中国南海北部海域有可燃冰。2004～2006年，在2001年、2002年、2003年3个调查航次成果基础上，在南海北部东沙海域优选出重点目标区开展高分辨率多道地震调查和似三维地震调查，同时进行地质－地球化学取样、海底摄像和海底多波束等海底浅表层综合调查，旨在优选天然气水合物钻探井位。2006年6月2日，广州海洋地质调查局与德国基尔(Kiel)大学合作，使用德国“太阳号”船对南海北部进行了42天的综合地质考察。通过海底电视观测和海底电视监测抓斗取样，首次发现了面积约430km2的巨型碳酸盐岩。中德科学家一致建议，将该自生碳酸盐岩区中最典型的一个构造体命名为“九龙甲烷礁”。同位素测年分析表明，“九龙甲烷礁”区域的碳酸盐结壳最早形成于大约4.5×104a前，至今仍在释放甲烷气。探测证据表明，仅南海北部的可燃冰储量，就相当于我国陆上石油总量的一半左右;此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积5242km2，其估算达4.1×1012m3(姚永坚，2007)。到目前为止，经过近9年18个航次的综合调查及相关的研究，在南海北部陆坡基本形成包括地球物理、地质、地球化学等项目在内的天然气水合物综合调查测网，共获得3×104km的高分辨率地震资料，取得了一系列重要勘探成果和地质认识:①运用深水高分辨率多道地震探测技术，首次发现我国海域天然气水合物的地震标志，对其在南海北部陆缘的分布状况有了初步的了解;②在南海北部西沙海槽、神狐、东沙和琼东南海域发现了清晰的BSR、振幅空白带(BZ)、BSR波形极性反转和地震高速带等反映天然气水合物存在的地震异常标志;③初步圈出南海北部陆坡天然气水合物远景区，并对天然气水合物前景进行了初步评价;④运用海底地质－地球化学取样技术、多波束测深、海底摄像、浅层剖面以及气态烃现场测试等多学科调查手段，进一步证实在我国西沙海槽、东沙海域和神狐海域存在与天然气水合物相关的海底地质、地球化学异常以及矿物学和古生物学等方面的标志。

2007年4月21日至6月12日，我国正式启动南海神狐海域天然气水合物钻探工作。有来自9个国家的外国科学家和工程技术人员参与此项工作。在航次钻探开始前，广州海洋地质调查局专家们经过地球物理数据的精细处理和反复研究，圈定出2个重要目标区，确定了8个站位钻探和测井，对5个站位进行了取心取样，其中3个站位获得天然气水合物样品，岩心发现天然气水合物的成功率达60%。航次最终测试和分析结果显示:第一航次第1个站位获取的样品取自海底以下183～201m，水深1245m天然气水合物饱和度丰度达25%，含天然气水合物沉积层厚度10m;第4个站位取自海底以下191～225m，水深1230m，天然气水合物饱和度达48%，含天然气水合物沉积层厚度25m。第二航次第1站位在水深1108m获得天然气水合物样品，天然气水合物饱和度达44%，含天然气水合物沉积层厚度25m。3个站位天然气水合物样品中释放的气体中甲烷含量高达99.4%以上，点燃即可燃烧。在获取海底多段沉积物岩心之后，现场对岩心进行X射线影像、红外扫描等18项测试分析。科学家初步认为，我国南海神狐海域天然气水合物是以均匀分散的状态、成层分布，已发现天然气水合物沉积层厚度大，饱和度高。据初步预测，南海北部陆坡天然气水合物远景量可达上百亿吨油当量，展示了我国南海北部海域巨大的天然气水合物远景。中国在南海北部神狐海域发现天然气水合物，成为世界上第24个到天然气水合物实物样品的地区，继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发到水合物实物样品的国家，使我国天然气水合物的调查研究水平一举步入世界先进行列。

2009年9月26日，中国煤炭地质总局承担的“祁连山冻土区天然气水合物DK－1科学钻探试验孔”工程，成功钻获天然气水合物实物样品。经过初步勘查，目前在青藏高原中纬度大陆地区，蕴藏着2.×1011m3～2.99×1011m3天然气当量的天然气水合物，预计10a左右能投入使用。这是中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为加拿大、美国之后，在陆域上通过国家钻探发现可燃冰的第三个国家。

关于燃气锅炉应用的几点探讨:锅炉燃气

长期从事区域地球物理资料处理与解释、地质工程、GIS在地学中的应用理论与技术等方面的教学与科学研究，先后参与承担过国际合作项目1项、国家863项目2项、国家3项目2项、国家科技攻关项目6项、部级项目2项。获部科技成果三等奖两项。在核心刊物及国际会议上发表科技论文30余篇，合作编写科技专著两部。目前参与承担2项国家3项目和2项国家863项目以及多项横向协作项目。主要研究方向：信息理论与技术（GIS在地学中的应用）、区域地球物理资料的处理与解释的理论与技术。

为本科生先后开设了重力勘探、磁法勘探、石油地球物理勘探、重磁资料数据处理方法、普通物探、系统工程、数字图像处理、数据库原理等课程；为研究生先后开设了位场处理专门问题、地球物理新进展、系统工程、地理信息系统、油气信息理论等课程。指导硕士研究生34名，博士研究生15名。在科研方面，先后承担或参与国际合作项目1项、国家863项目2项、国家3项目1项、国家科技攻关项目5项、部级项目2项，横向协作课题多项；获地矿部部科技成果三等奖两项；发表科技论文30余篇，合作编写科技专著两部。在以下方面形成了一定特色：（1）重磁电震联合处理与解释技术；（2）基于GIS的地学数据仓技术；（3）环境地球物理资料处理与解释技术。 多尺度三维地质体数字表征关键技术及应用研究， 863重点项目， 2009-2012年， 140万元， 负责人 基于GPU的火成岩重磁三维成像技术研究， 胜利油田， 2011-2012， 26万元， 负责人 “1:100万上海幅海洋区域地质调查”重、磁、震联合反演及综合解释， 青岛海洋地质研究所， 2011-2012， 28.6万元， 负责人 海洋地质调查应用模型研究， 青岛海洋地质研究所， 2011-2012， 16万元， 负责人 1:100万大连幅海洋区域地质调查重、磁、震联合反演及综合解释， 青岛海洋地质研究所， 2011-2012， 40万元， 负责人 1∶25万青岛幅重、磁数据处理与解释， 青岛海洋地质研究所， 2011-2012， 47万元， 负责人 海洋可控源电磁场和地震波场联合反演方法研究， 863重大课题， 2011-2015， 50万元， 负责人 物探油气直接检测和评价技术研究， 中国石油天然气股份有限公司， 2011-2013， 70万元， 负责人 《济阳坳陷花沟地区火成岩重磁成像解释方法》， 《中国石油大学学报（自然科学版）》， 2007Vol.31No.1， 第一作者， EI收录 《基于细胞神经网络方法的重力异常分离》， 《中国石油大学学报（自然科学版）》， 2010, 34（4)， 第一作者， EI 《Research on the Key Technologies of Three-dimensional Stratum Modeling》， 《2010 International Conference on Computer Application and System Modeling (ICCASM 2010)》， 2010， 第一作者， EI 《双重约束下的密度三维反演》， 《中国石油大学学报（自然科学版)》， 2011，35（6）， 第一作者， EI 《黄河口冲淤演变动力学仿真模型构建》， 《人民黄河》， 2011，33（10）， 第一作者 《海洋重力资料整理技术与软件实现》， 《海洋地质前沿》， 2011，27（9）， 第一作者 《视磁化强度反演软件》， 计算机软件著作权登记， 2011， 排名第一 《重力三维多密度界面一体化正反演软件》， 计算机软件著作权登记， 2011， 排名第一

相干体技术在天然气水合物解释中的应用及研究

第36卷第29期　　　　　　　　　　Vol.36No.29山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年10月Oct.　2010SHANXI　ARCHITECTURE

?水?暖?电?气?

文章编号:100926825(2010)2920162202

关于燃气锅炉应用的几点探讨

刘　品　何雪冰

摘　要:陈述了燃气锅炉的发展前景及发展优势,对影响燃气锅炉效率的主要因素进行了探讨,并且提出燃气锅炉经济

运行的具体措施,以期在满足使用需求的同时保证和改善大气环境质量。关键词:燃气锅炉,效率,节能中图分类号:TU996.7文献标识码:A

　根据国家发改委和各地的节能环保要求,为保证和改善

大气环境质量,大力推广和使用了清洁能源,许多城市正在将燃煤锅炉改为燃气锅炉。在许多煤改气城市,燃煤锅炉供热已有几

温度。另外,间供暖,除锅十年历史,而燃气锅炉供热自19年才陆续开始启动,实际运行只有几年的历史,在设计和运行等方面皆缺乏经验,。天然气是十分可贵的能源,,如何实现燃气锅炉的节能运行,。

排烟热损失是燃气锅炉热损失中最主要的一项,它主要取决于排烟温度与过量空气系数。通常,燃气锅炉的排烟温度较高,燃气热水锅炉排烟温度一般为150℃～180℃,燃气蒸汽锅炉排烟温度一般为200℃～250℃。排烟温度偏高,导致锅炉的热效率降低。排烟热损失随排烟温度的升高和空气系数的增大而增大。燃气锅炉排烟中含有蒸汽,过热蒸汽是烟气中热量的主要携带者。因此,燃气锅炉排出的烟气中除显热外,还有大量潜热,这部分热损失的大部分(约70%)可以通过接触式换热设备进行回收。烟气露点一般为58℃,如果将排烟温度降到烟气露点以下,通过回收蒸汽潜热可有效地提高锅炉热效率,约7%～9%[2]。

1　燃气锅炉的发展

,,在限制燃煤锅炉建设的同时,已要求现有的燃煤锅炉逐步改烧天然气。

燃气是一种优质、高效、清洁的气体燃料,用燃气取代煤作为锅炉的燃料可以大大地减轻对环境的污染。这是因为燃气的灰分、含硫量和含氮量均比煤低,燃烧后产生的烟气中粉尘量极少,硫和氮的氧化物也比较少,容易达到国家对燃烧设备烟气排放越来越高的标准。同时没有燃煤时所需要处理的大量灰渣,以及煤在运输、储存过程中散发的有害气体和粉尘。而且,燃气的管道输送减少了城市运煤和灰渣的车辆所带来的大气污染、噪声、交通拥挤等一系列问题。因此,燃气锅炉以其优质高效、环保效益突出的特点在全国各地得到了越来越广泛的应用。

2.4　锅炉排污热损失

对于燃气热水锅炉,由于排污量较小,系统水容量大,排污热损失可以忽略不计。在GB50041292锅炉房设计规范中规定了低压蒸汽锅炉的排污率不宜大于10%,但该规定侧重燃煤锅炉根

据节约能源的要求和燃煤的经济性提出的。对于燃气蒸汽锅炉,由于燃料品质高、价格高,排污热损失必须引起足够的重视。据资料统计,燃气蒸汽锅炉在额定工况下,排污率每降低2%,排污热损失率可以减少约0.5%,有一定节能潜力。

2　影响燃气锅炉效率的因素2.1　气体不完全燃烧热损失

燃气锅炉在燃烧良好的情况下,气体不完全燃烧热损失较小。根据燃烧器厂家提供的数据,燃烧器的燃烧效率一般为

99.0%～99.5%,即气体不完全燃烧热损失率为0.5%～1.0%。

2.5　补水热损失及凝结水热损失

对于燃气热水锅炉,由于热网泄漏,系统补水也会造成热量的损失。据相关资料计算,对于燃气热水锅炉,在不同供回水温度下,补水率每降低

1%,补水热损失率可以减少1.8%～4.5%,对于燃气蒸汽锅炉,凝结水回收率每降低10%,凝结水热损失率增加约1.05%,有一定节能潜力[2]。

但在燃烧不良的情况下,气体不完全燃烧热损失率很高。燃气锅炉不同于燃油锅炉,燃气锅炉燃烧不良时往往不产生黑烟,加之使用单位很少配置烟气分析设备,直观上很难判断。

在燃气锅炉调试时,应由调试人员对各种工况进行认真调试和检测,使燃气锅炉达到最佳的燃烧状态。宜选择具有比例调节功能的燃烧器,它能够随着供暖热负荷的变化自动调节燃气与空气的配比,使其保持较高的燃烧效率。

3　提高燃气锅炉运行经济性的措施3.1　对低效率燃气锅炉进行技术改造

伴随燃气锅炉的广泛应用的同时,大量燃气锅炉投入运行后出现了燃气耗量高、冷凝水造成锅炉严重腐蚀、沿袭燃煤锅炉管理方式等诸多问题,甚至出现了安全事故。如何在保证锅炉运行质量的基础上降低燃气费用,延长锅炉使用寿命,保证燃气锅炉安全稳定的运行,提高设备管理水平等问题亟待解决。建议对低热效率的燃气锅炉进行技术改造,同时降低排烟温度,对使用期未

2.2　散热损失

锅炉房散热损失主要包括锅炉散热损失和锅炉房范围内其他的热力设备、汽水管道及烟、风道等的散热损失。其中锅炉散热损失率一般为1%～2%,已在锅炉热效率计算中考虑。由于其他散热损失一般都不会太大,而且一般中小型锅炉燃烧用空气取自锅炉间,散热量可以加热锅炉间的空气,提高锅炉燃烧的空气

收稿日期:2010206226

作者简介:刘　品(19852),男,重庆大学城市建设与环境工程学院暖通专业硕士研究生,重庆　400045

何雪冰(19572),女,教授,重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆　400045

第36卷第29期　　　　　　　　　　　　　　山　　　

2010年10月文章编号:100926825(2010)2920163203

SHANXI　ARCHITECTURE

西建

Vol.36No.29筑　　　　　　　　　　　　　

Oct.　2010

?163?

储油罐区的布置及防雷防静电设计探讨

赵丽新

摘　要:结合储油区的特点,以具体的例子为背景,从油罐选型、储油区布置设计、防火堤设计、防雷防静电设计四方面详

细阐述了储油罐区的布置及防雷防静电设计,以确保储油区的安全。关键词:油罐选型,储油区布置,防雷设计,防静电设计中图分类号:TU761.1文献标识码:A

0　引言

油料是易燃易爆物品,而油库储油区往往存储量大,且存储

集中,同时,地面油罐处于露天环境下,受外界影响尤其是雷**响较大,一旦防雷防静电措施不利或其他原因发生爆炸,后果不堪设想。特别是收发作业较多的油库,人员出入频繁,油罐安全满十年的运行锅炉升级改造,,提高热效率。

尤为重要。防雷防静电作为保证地面油罐雷电安全的重要措施,其地位及重要性不言而喻。

,我们以5m3的4个油罐,储存90号,0。所以燃气管路必须严格检漏,炉膛内要有必要的联锁保护控制系统,锅炉房要有燃气泄漏监测报警装置和通风设备,用防爆电器。

锅炉应有严格的启动顺序控制系统,燃气锅炉在点火之前必须仔细吹扫炉膛和烟道,排除炉内可能积存的可燃气体。锅炉燃烧器必须安装熄火安全保护装置,一旦出现熄火现象,二次点火前也必须进行吹扫并按正常点火程序进行。另外燃气锅炉由于泄漏或某些意外原因引起燃气泄漏,在燃气浓度到爆炸下限以前也需要水喷雾灭火系统保护。利用水喷雾的混合稀释作用,使燃气的浓度降低,可起到防火的效果。所以,为保证燃气锅炉的正常运行,还必须加强各种安全保护手段,降低事故隐患。

3.2　,特别是没有自控系统的中小型燃煤锅炉房,,常常为保证供热质量,超需求供热,造成能源的极大浪费。但是加强燃气锅炉运行自动控制,自动化控制系统可达到比较精确的控制,实现供需平衡,节约能源,降低运行成本。根据有关资料,锅炉房用微机监控系统可以及时检测运行参数,自动调整锅炉运行工况,满足负荷变化的需求。根据负荷情况合理配置工况,保证按需供热,供暖期可以实现节能10%以上。

随着工业的进步,锅炉节能自动控制大势所趋。可以在系统的锅炉一次供、回水之间加一个电动调节阀,可以通过室外温度来控制阀门的开度,从而达到控制锅炉的大、小火。减少了燃气的消耗,同时也不必要手工来频繁启停锅炉,最终可以达到节能的目的。

4　结语

燃气锅炉用的清洁燃料有利于保护大气环境,虽然燃气市场现状在某些方面对燃气锅炉的发展有所限制,但从长远来看,用燃气锅炉供暖将是未来供暖行业的趋势。同时,最近两三年的燃气能源形势已经变得非常严峻,以至于如何合理地节约使用现有能源已经到了迫在眉睫的程度。所以,对燃气锅炉供热系统进行节能分析与改造,将会带来可观的经济效益和社会效益。参考文献:[1]　车得福,刘.供热锅炉及其系统节能[M].北京:机械工

业出版社,2008:79,113.[2]　王建国,杨宏斌,王　峥.燃气供热锅炉房节能技术分析

[J].煤气与热力,2007,27(8):67270.[3]　王善武.我国工业锅炉节能潜力分析与建议[J].工业锅炉,

2005(1):1216.[4]　张立伟,马云飞.排烟损失与锅炉经济性的分析[J].中国科

技信息,2005(20):79.

3.3　提高锅炉燃烧器前燃气压力的稳定性

锅炉燃烧器所需的燃气压力相对较高,一般达0.005MPa～0.03MPa,且小时流量较大。保证锅炉燃烧器前的燃气压力稳定,对燃烧的工况与安全运行有很大关系。燃烧器前的压力若有增减,燃气流量也会增减,压力不稳定,会造成燃烧不稳定,甚至引起回火和脱火。所以应设置专用调压装置和民用气分开设置,以减少其他用户由于负荷的变动造成锅炉燃烧器前的压力波动过大而引起的事故发生。

3.4　加强燃气锅炉的防爆防火控制

燃气是一种易燃、易爆、有毒性气体,没有颜色,虽有一定的气味却难以凭嗅觉及时发现。如果燃气漏入停运的炉膛或空气

Discussionontheoperationofgas2firedboiler

LIUPin　HEXue2bing

Abstract:Thispaperdescribestheadvantageandprospectsofgas2firedboiler.Themaininfluencingfactorsforefficiencyofgas2fired

boilerareanalyzedandsomespecificmeasuresofeconomicoperationforgas2firedboilerareproposedinthispaper,tosatisfytheusingrequirementandinprovingtheatmosphericqualityatthesametime.Keywords:gas2firedboiler,efficiency,energy2sing

收稿日期:2010206221

作者简介:赵丽新(112),女,硕士,副教授,后勤工程学院军事供油工程系,重庆　400016

沙志彬1，2　张光学2　张明2　梁金强2

（1.中国地质大学（武汉）武汉 430074 2.广州海洋地质调查局 广州 510760）

基金项目：国家高技术研究发展课题（编号：2005AA611050）资助。

第一作者简介：沙志彬（12.4—），男，高级工程师，主要从事石油地质和天然气水合物的研究。

摘要 在天然气水合物的地震资料解释过程中，常规（叠加和偏移）地震剖面上难以识别天然气水合物赋存区域。通过近年的实践，认为相干体数据及切片能够较好地揭示天然气水合物的地球物理异常特征，从而给识别天然气水合物和划分其赋存区域提供有力的证据，增加了一种可用于天然气水合物的检测技术。

关键词 天然气水合物 相干体 应用 研究

1 前言

相干体处理解释技术在油气勘探与开发项目的研究中已经得到广泛的应用，为解决复杂地区地质情况和日益增多的地震数据量等问题起到了重要作用［1］。它不仅提高了地震资料解释的效率和精度，使三维地震资料得到充分应用，同时能够很好地突出数据的不连续性，快速准确的识别断层、特殊岩性体及地层沉积特征，直接对目标体和沉积层进行直观和精细的描述。相干体处理解释技术已经成为三维地震资料解释中不可缺少的技术方法［2］。

2 相干性的基本原理

由震源激发产生的地震子波，在向下传播的过程中，遇到波阻抗分界面，发生反射和透射，形成地震波。地震波到达测线接收点，视速度不变，或者只沿测线方向有缓慢变化。而测线布置的观测点相距不远，满足空间样定理，因此同一个相位在相邻地震道上的到达时间也是相近的，每一道记录下来的振动图是相近的，并且会一个个套在一起，形成一条平滑的有一定长度的同相轴，这个特点叫做相干性。相干技术就是从相邻地震道相互之间的相干性出发，给出一定量描述。对于三维地震数据体，通过对主测线和联络测线方向计算某一时间域内波的相似性，可获得三维地震相干体，因此相干体是指三维数据相干性的一种三维数据体［3］。

当地下目的层存在断层和地层不连续性变化时，在局部一些地震道上会表现出与相邻地震道不同的反射特征，因而导致道与道之间相关性方面的极不连续性，即断层所产生的地震错动，会在相应道的相关曲线中出现极高的不相关特性［4］（图1）。利用这一原理，通过对三维数据体的不连续性进行分析，便可识别构造和断层的分布，使解释人员在解释之前就能获得研究区概略的构造几何形态及断层分布情况。充分利用三维地震数据体原已存在的空间分布信息，能够减少复杂情况人为因素造成的误差及由此而产生的多解性。

图1 断层引起的波形变化示意图

Fig.1 Sketch map of welet movement by the fault

3 相干性的计算方法

自相干性的概念及应用方法提出以来相干算法本身在不断发展。大致分为三种类型：第一代算法C1，即归一化互相关，用三道相干处理，对于高品质的资料具有很好的检测效果，分辨率也最高；第二代算法C2，即任意多道相似性算法，用多道相干处理，其分析结果分辨率稍低，但抗噪能力较强；第三代算法C3，亦称作特征构造，它把多道地震数据组成协方差矩阵，应用多道特征分解技术求得多道数据之间的相关性［5～7］。

目前常用软件中相干性算法是能量归一化后的互相关计算，属于第一代算法C1。

首先定义纵测线上t时刻、道位置在（xi+yi）和（”i+l，yi）与地震道u之间延迟为l的互相关系数

南海地质研究.2007

式中2ω为相关时窗的时间长度。

再定义横测线上t时刻、道位置在（xi，yi）和（xi+l，yi）与数据道延迟为m的互相关系数为

南海地质研究.2007

把上面纵测线（l延迟）和横测线（m延迟）的相关系数组合起来就得到相关系数ρxy的三维估计：

南海地质研究.2007

式中：masρx（t，l，xi，yi）和maxρy（t，m，xi，yi）分别表示时移为l和m时，ρx和ρy为最大值。对于高质量的地震数据，时移l和m可分别近似计算出每道在”和y方向上的视时间倾角。第一代算法是先计算主测线、联络测线方向的相关系数，最后合成主联方向相关系数。其优点是计算量小，易于实现。缺点是受资料限制较大，时窗大，抗噪性差。

第二代算法，即C2算法，可对任意道数进行相似分析，估计其相干性。先定义一个以τ时刻为中心的j道椭圆或矩形分析时窗，在时窗内取j道相邻地震数据u，如果分析点坐标轴为（”，y）则定义相似系数为δ（τ，p，q）：

南海地质研究.2007

式中：p和q分别表示”，y方向上的视倾角，上标H表示希尔伯特变换或地震道u的正交分量。若时窗取［-K，K］，则平均相似系数为

南海地质研究.2007

式中：Δt为样时间间隔。第二代算法对任意多道地震数据计算相干，基于水平切片或层位上一定时窗内计算。其优点是对地震资料的质量限制不严，抗噪性强。利用可变时窗，即用一个适当大小的分析窗口，能够较好地解决提高分辨率和提高信噪比之间的矛盾。因此，该算法具有较好的适用性和分辨率，而且具有相当快的计算速度，缺点是不能正确反映地层倾角变化。

第三代算法，即C3相干算法是用基于相似的相干算法对任意多道地震数据进行相干计算。该方法是借助协方差矩阵C来实现的。设λj（j=1，2，L，J）是协方差矩阵C的第j个特征值，其中λ1是其最大的特征值。C3相干算法的计算公式为

南海地质研究.2007

第三代算法以多道或多个子体为对象进行道比较和相似性计算，同时进行基于层位的倾角和方位角估计，从常规数据的纵测线地震显示上估计真倾角最大值来定义离散视倾角范围。通常当地层具有走向和倾向多边特征时，如盐底辟、前积三角洲，火山岩地层等，计算出独立的相干数据体、倾角数据体、方位角数据体，利用HLS（色调、光亮度、饱和度）彩色模型显示相干、倾角、方位角多个地震属性［6］。

4 相干体参数的选择

图2 相干道数示意图

Fig.2 Sketch map of the number of coherent channel

相干模式的选择有两个问题要解决，一是选取多少道参与相干计算最为合适，一是相干时窗大小的选择。针对第一个问题，选用不同的数据做了相关试验，分析认为：选取的道数多少应与地质异常体的大小有密切关系。如果选取道数太多，就无法发现小的地质异常体，且定位不准确；如果选取的道数太少，受地震数据体噪声的影响就很大，以至于影响正常解释工作。一般的，相干道数选择包括线性3道、正交3道、正交5道、正交9道（图2）。通过试算可知，参与计算的道数越多，平均效应越大，对断层的分辨率反而会降低；相反，相干道数少，就会提高断层、特别是对小断层的分辨率。因而在计算地震相干数据体时应根据不同研究目标来选择计算的道数［1～3］。

相干时窗的大小由解释员根据地震反射波的视周期T而定，通常取T/2～3T/2。当计算的相干时窗小于T/2时，由于相干时窗小、视野窄，看不到一个完整的波峰或波谷，据此计算出的不相干数据带反映噪声的几率比反映小断层的几率大；当计算的相干时窗大于3T/2时，由于相干时窗大，可以看到多个地震反射同相轴，据此计算出的不相干数据带反映同相轴连续的几率比反映断层的几率大［3，4］。可见相干时窗取得太大与太小都会降低对断层的分辨能力。通过多次对比试验，认为用线性3道、时窗32ms计算得到的地震相干数据体有利于开展天然气水合物的解释工作［6，7］。

5 相干算法的试验与结论

2005和2006年我局先后在南海北部陆坡区神狐海域研究区进行准三维集，地震数据质量较以前有较大提高，定位精确，具有较高的信噪比和分辨率。结合该研究区的构造背景，分别应用三代相干算法对神狐研究区地震数据进行相干计算，结果见图3。图3a，图3b，图3c分别是用C1，C2，C3三代算法计算出的相干体水平切片，白色代表相干性高，黑色代表相干性低。水平切片上黑色窄带反映相干性很低的断层。从图3a，图3b，图3c三幅图中都可以看出本区域断层比较发育，断层走向以东西向为主。比较三幅图，图3a中，不仅上部和下部的大断层清晰可见，中部还可以分辨出南北方向的细小断层，而在图3b和图3c中此处的细小断层均不可识别。因此，对于该研究区的地震资料，用第一代相干算法计算得到的相干数据体分辨率较高［6，7］。

通过试验分析得出如下结论：相干算法的选择综合考虑参与计算的研究区地震资料的质量及研究区内的构造特征。若研究区地震数据信噪比较高，应用第一代相干算法得到的相干数据体分辨率最高，利于识别小断层；若地震资料信噪比稍低则应用第二代算法可得到分辨率较高相干数据体；对于构造变化复杂、地层倾角较大的研究区要选用第三代算法才能正确反映地层倾角的变化［3，4］。

6 天然气水合物的相干性分析

通过对三维数据体的各种逻辑关系和物理属性的分析研究，认为地震三维数据体的不相关性主要反应断层及岩性变化；相关性主要反映岩性的均一性和地层的连续性。据此进行相干体解释时，高连续性数据对应均一岩性体和连续的地层；中等连续性数据对应层序特征；窄条带低连续对应断层、岩性的变化或特殊岩性的边界；宽条带低连续对应数据质量不好或无反射层位［3］。

由于特殊地质体和周围地层的地震反射有着不同的相干性，所以特殊岩性体在相干切片上能清楚地反映出来。应用相干数据可以确定某些岩性异常体的边界，为这些异常体的圈定提供手段。目前，三维相干技术的发展比较成熟，一些学者［3，4］利用相干技术，预测了火成岩、碳酸盐岩等特殊岩性体的分布范围，实现特殊岩性体的准确成像，取得了良好的效果。但现在还很少应用相干性分析天然气水合物这种特殊岩性体［3～5］。

图3 三代相干算法效果比较图

Fig.3 The map of the effect of three kinds of coherent calculation methods

在充分研究前人工作的基础上，依据天然气水合物的地球物理特征，对叠前偏移数据体进行相干处理，得到相干体数据，分析总结水合物在相干数据体上的响应［1～3］。研究发现：排除构造因素，通过用其他地震检测手段识别出的含水合物的地层在相干体上表现出很高的相干性，与周围地层相干性差异明显；同样，含水合物地层在相干体切片上表现出高相干性的属性特征。分析认为这种现象可能是因为地层填充水合物导致地层岩性相对均一，相邻地震道反射相似性高［8～10］。

以神狐海域研究区为例，250线地震剖面上（图4（a）），可以看到同一沉积地层（A区域和B区域）同相轴连续性好，两者之间没有明显的差异；在相干剖面上（图4（b））却表现出相干性差异，没有水合物充填区域为中相干性（B区域），而有水合物充填区域为强相干性（A区域）。因此，利用相干体技术可以圈定天然气水合物的分布范围［6，7］。

图4 神狐海域研究区250线地震剖面（a）与相干剖面（b）

Fig.4 The Seismic and coherent profi1e of Line 250 in the study of Shenhu offshore

此外，对神狐海域研究区的整个相干数据体进行分析，自海底以下间隔固定时窗（时窗小于识别矿体厚度）分别对两个BSR区域提取相干切片。分析发现在东南BSR区块的2000ms相干体切片上（图5（a）），230-320线，400-600道范围内，有一亮白色团块（在相干体切片中白色代表高相干性，黑色代表低相干性）；在相同区域，2050ms和2100ms相干切片上仍可以清楚地分辨出两块高相干性团块（图5（b），5（c））。通过与BSR分布图对比发现，该区域与BSR的分布范围基本吻合，处于BSR上的空白带内，由此推测高相干性可能是含天然气水合物所致；同样，在西北BSR区块的1700ms到1900ms相干体切片上亦表现出高相干性。因此，可以利用相干体技术推测水合物在此区域是否赋存，并且可以大致圈定水合物的分布范围［6，7］。

在相干体数据的应用中，相干性是对地震道进行去同存异，突出断层、特殊岩性体等地质现象，而影响地震道相干性因素复杂，地震道间相似程度往往受多种因素影响。因此，在水合物矿体的预测中，必须综合利用相干体与其他分析检测技术（AVO反演、波阻抗反演、瞬时属性剖面、能量半衰时剖面等），去伪存真，共同确定水合物矿体的展布［11～15］。

图5 神狐海域研究区东南BSR区块相干体切片

Fig.5 The slice of coherent profile of southeastern BSR area in the study of Shenhu offshore

7 认识与讨论

总结本文得出以下几点认识与讨论：

1）本文尝试运用相干体技术来识别天然气水合物的地球物理特征，形成了一项可用于天然气水合物的检测技术；

2）实践证明可以利用相干体技术推测水合物在此区域是否赋存，并且可以大致圈定水合物的分布范围；

3）针对天然气水合物进行的相干体研究尚处于初级阶段，需要进一步的研究及完善；

4）相干性数据受多种因素影响，在天然气水合物矿体的预测中，必须联合利用其他分析检测技术（AVO反演、波阻抗反演、瞬时属性剖面、能量半衰时剖面等），去伪存真，才能综合确定水合物矿体的展布。

参考文献

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Recognizing GaS HydrateS SeiSmic Character by Application and Study of the Body of Coherent Data

Sha Zhibin1，2　Zhang GuangXue2　Zhang Min2　Liang Jinqiang2

（1.China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan，430074；2.Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）

Abstract：During interpretation of the profile of natural gas hydrates，it’s very difficult to distinguish zone of gas hydrates from the profile of stack and migration.Through our practice in these several years，We think that the body of coherent data and the slice of them in Which abnormal physical geography character of gas hydrates can be shown preferably.So that We can use this kind of data to judge seismic character of gas hydrates，and the area of them that exist.By this means we can recognize gas hydrates.

Key Words：Gas hydrates The body of coherent data Application and study