[发明专利]测量含水合物沉积介质地震波速与电磁衰减的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量含水合物沉积介质地震波速与电磁衰减的装置，包括反应釜，反应釜包括底座，底座上设置有外筒和内筒，外筒和内筒上方设置有顶盖，反应釜设置于恒温箱内，顶盖的外侧设置有磁铁，磁铁上缠绕有线圈，反应釜上还连接有气瓶，外筒的外侧设置有橡胶薄膜，橡胶薄膜外侧设置有围压，外筒和内筒之间设置有样品，样品上设置有数据采集装置。本发明还公开了一种测量含水合物沉积介质地震波速与电磁衰减的方法，利用此装置和方法可用于测量水合物样品的动力特性。

技术领域

本发明属于非常规油气藏开发工程技术领域，具体涉及一种测量含水合物沉积介质地震波速与电磁衰减的装置，本发明还涉及一种测量含水合物沉积介质地震波速与电磁衰减的方法。

背景技术

天然气水合物是一种极具潜力的能量资源，在世界各地海洋和永冻土中都有广泛分布，我国也在南海海底和祁连山冻土带中发现了水合物。

地震技术是水合物地球物理勘探和资源评价的重要手段。虽然似海底反射面(Bottom Simulating Reflector，BSR)是水合物的重要识别标志，但由于水合物与BSR存在与否并非具有必然关系，在识别天然气水合物时，还必须使用AVO技术等来一起综合分析。AVO技术是利用地层的纵横波特性以及由此形成的地震反射振幅与偏移距的变化关系来判断地层物性和岩性的地震勘探技术，进行水合物识别的技术思路是：首先设计不同的水合物赋存状况的地质模型，在此基础上根据反射层不同的弹性参数(如纵波速度、横波速度、密度、泊松比)模型，正演计算单个反射层的AVO响应特征，然后与实际的AVO响应进行对比，探讨BSR成因，并分析游离气的厚度、水合物的厚度和饱和度。因此，AVO技术是基于理论模型的一种分析技术，但所采用的理论模型是否正确，模型参数是否合适，还需要对水合物沉积层的地震波速度和饱和度参数进行更深入的研究。

目前，各种高分辨率地震调查技术被应用于获取储层的纵横波速度等参数，同时，学者们建立了多种水合物饱和度与弹性波速度之间的关系模型，以期根据获取的地震波速度能准确地预测沉积层中是否含有水合物，或估算沉积物中水合物的饱和度，从而对储层的资源量进行评估。然而，在应用过程中发现，不同的理论模型在同一地区得出的结果具有很大的差别，由于缺乏实测的水合物饱和度与声波速度之间的关系数据，难以检验这些理论模型的适用性。

实验获取单一模型下含水合物沉积层的地震波参数是经济、实用又可行的办法。联合测量含水合物沉积介质地震波速与电磁衰减的优点在于，测试信号对样品无干扰、实现无损测量，测试参数全面，可在野外地震低频条件下测量获取纵横波速度、频率，并通过电磁波衰减信号获得含水量和水合物饱和度。

前人研究已建立了水合物的饱和度与纵横波速度之间的关系，并获得了相应的理论模型和模型参数，但由于实验采用较高的频率，获取的纵横波特性与野外地震勘探相比还是存在一定的差异。申请号为2012101604156公布了“海底气体运移与水合物形成的声学响应特征模拟实验装置”，申请号为2010102221015公布了“水合物声学特性测试装置”，但是测试装置和方法上存在以下不足：利用了高频声学测试技术，即测试方法所使用的频率太高，与野外地震频率存在不匹配性，测试结果无法直接用于野外应用；没有考虑样品本身固有的共振频率；未能考虑声学传感器与TDR(时域反射技术)探针在测试空间的复合，导致声学传感器和TDR的测试对象(空间测试范围)不完全一致。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量含水合物沉积介质地震波速与电磁衰减的装置，该测试技术不仅可在接近于地震频率(20Hz～200Hz)下测试含水合物沉积物样品的纵横波速度，而且可同时对样品整体的地震波速和电磁波衰减进行测量，保证了样品对象范围的统一性。此外，采用此技术对已完成声学模型的样品进行实验，将获取地震速度与声学速度差异消除，对实验室获取的水合物声学参数进行实际应用具有重要作用。