[发明专利]基于点状电极探杆原位测量气泡型浅层气含气量的方法

说明书

本发明公开一种基于点状电极探杆原位测量气泡型浅层气含气量的方法，针对基于当气泡型浅层气含气量小于某一临界值时电阻率不变，而高于该临界值时电阻率随含气量的增加而升高的特点，在高于该临界值时，基于特定公式对电阻率反演解译，得到含气量。本方案通过点状电极探杆测量探杆旁侧含气泡沉积物电阻率，将电阻率数据反演解译得到气泡型浅层气含气量，测量精度高，且对探测区域不进行直接扰动，具有无损性、高精确性和不受溶解气影响等优点，对于已探明的气泡型浅层气赋存区，实现对海底气泡型浅层气含气量的原位、快速、准确测量，为海洋地质调查与研究提供科学的理论指导和依据。

技术领域

本发明属于海底浅层气测量技术领域，具体涉及一种基于点状电极探杆原位测量海底气泡型浅层气含气量的方法。

背景技术

近年来，填海造陆、跨海大桥等近海海洋工程项目的开发迎来了新一轮高潮。海底赋存有分布广泛的大规模浅层气，其主要成分为甲烷，在海洋开发过程中，其动态变化会导致温室效应加剧，诱发海洋地质灾害，以及带来海洋工程建设等风险。

浅层气具有不同的赋存形态，而不同赋存形态浅层气识别特征、运动致灾机理皆有不同。在粗粒沉积物中，气体通过毛细侵入生长运移，在盖层圈闭作用下形成孔隙间气体联通的高压砂质储气层。而细粒沉积物由于其较大的孔喉毛细阻力使得气体难以进行毛细侵入，而是以劈裂沉积物的方式形成“气泡”，这就出现了与传统认识中孔隙间相互连通型浅层气特征不同的气泡型浅层气。现有技术很少按照含气区浅层气赋存形态对浅层气地质调查进行细分。传统浅层气调查手段几乎均针对于联通型浅层气，对气泡型浅层气的调查具有怎样的探测效果尚待未可知。这导致以往浅层气调查工作中对于气泡型浅层气存在测不到、测不准等问题。但近海海域海床表层多为粉质黏土等细粒沉积物，这种没有被足够重视的“气泡”广泛存在甚至是表层浅层气的主要赋存类型，鉴于此，发展能够准确描述气泡型浅层气的针对性调查手段亟待提上日程，为海洋工程开发建设提供更有利的技术支持与理论支撑。

目前对于传统联通型浅层气含气量的定点调查手段主要包括海洋静力触探技术(CPT)、钻探取样分析以及测井调查，但是针对气泡型浅层气本身的一些特点，现有方法并不适用于对气泡型浅层气的实践研究：

(1)集成孔隙水压力测量(CPTU)或甲烷化学测量(MIP-CPT)的CPT技术可以根据高压储气层对锥尖阻力、侧摩阻力、孔隙水压力以及甲烷浓度的改变来判定储气层垂向分布范围，对于已知含气区，根据孔隙水压力高低判定气体类型，联通气含气区上界面通常具有极高的孔压，而气泡型浅层气通常不会引起孔压异常增加。因此，该方法只能定性判定气体类型，但无法测量气泡型浅层气储气层的含气量；

(2)钻探取样分析主要分为保压取芯CT测试以及样品顶空气法化学测试：保压取芯CT 测试单次仅能测试20cm左右的极小深度区段，应用于较大深度范围时，该方法具有极高的调查成本，不适用于原位大规模调查；顶空气法化学测试可获得地层甲烷浓度变化，因为地层中的甲烷既有气态也有溶解态，易受孔隙水中溶解态甲烷干扰，同样无法判别含气层的含气量变化；

(3)测井调查可根据浅层气引起的地层声速、电阻率变化进行含气层的含气量估算，但在开挖测井的过程中会对井壁周边的土层造成较大扰动，而气体具有高流动性，赋存状态不稳定，这就导致测量结果具有很大的不确定性和不准确性。

目前，普遍公认的是：气泡型浅层气的存在会改变沉积物的物质组成。但已有的建立土体物理性质与电阻率关系的电阻率模型均针对孔隙尺度，以孔隙空间为单位，进行孔隙空间内含水饱和度、含气饱和度的表征。气泡尺寸远超孔隙空间，是其3-4个数量级，与传统电阻率模型构建时的概念假设具有较大差异，因此无法用含气饱和度来表示其整体含气量。为了创新思维，发现新的解决思路，本方案申请人通过研究发现：气泡型浅层气依旧会增加沉积物电阻率，且具有特有的电阻率模型。鉴于此，本方案突破传统思维限制，提出将电阻率反演解译为气泡型浅层气含气量的新思路。

发明内容