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2015年  第31卷  第6期

天然气水合物勘查相关技术集成研发进展
天然气水合物作为21世纪新型潜在能源,在新一轮地质调查背景下,国家加大了天然气水合物勘查技术的研发投入。通过跟踪国外天然气水合物调查前沿技术,结合我国实际勘查需求,在对声学深拖探测系统、可控源海洋电磁探测技术、现场检测及原位监测等技术现状进行分析的基础上,开展了相应的研发工作,重点介绍了各技术装备研发工作进展及目前取得的阶段成果,并提出了下一步的工作要点。
赵铁虎, 齐君, 胡刚, 张剑
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06001
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 1-7
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用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统总体方案分析
论证了用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统的总体方案,其拖曳方式选择是其核心问题之一,重力型拖体操作方便但稳定性差,弱正浮力型拖体稳定性好而操作复杂。首先论证了两型声学深拖的运动性能,分析了提升重力型拖体稳定性的措施,结果表明,重力型拖体俯仰运动稳定性显著弱于弱正浮力型拖体,并且各项改善措施对于稳定性提高不显著。其次对测深侧扫声呐、多波束测深声呐、浅地层剖面仪和声多普勒测速仪等声学深拖系统主要搭载声呐开展分析,准定量的得到对拖曳平台稳定性的要求。综合考虑拖体稳定性、配套装备要求、开发经验和成本等因素,为了获得更好的探测结果,最终确定采用弱正浮力型拖曳系统,并给出了系统的总体设计方案。
刘晓东, 赵铁虎, 曹金亮, 王志博, 侯德永, 张东升
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06002
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 8-16
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海洋可控源电磁法对天然气水合物高阻薄层的可探测度
为了便于分析海洋可控源电磁法(CSEM)对天然气水合物高阻薄层的探测能力,定义了一个反映目标层可探测程度的量——可探测度,目标层可探测度越大,表明越容易被探测到。计算了不同水深情况下一维水合物模型的海洋CSEM归一化场、有效异常和可探测度。结果表明,在深水环境下,利用归一化场、有效异常和可探测度均可以识别水合物高阻薄层,但在浅水环境下,归一化场和有效异常受空气波畸变影响严重,不能很好地识别高阻薄层,而空气波对可探测度影响较小,在浅水区利用可探测度有利于识别水合物高阻薄层。
刘婷婷, 李予国
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06003
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 17-22
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基于同步挤压变换的水合物储层地震信号时频分析
同步挤压变换是一种新的时频分析方法,通过对信号进行小波变换,并重排(挤压)所得到的小波系数谱,得到比小波变换等常用时频变换更高的时频分辨率。使用同步挤压变换对含水合物储集层的合成地震数据以及南海神狐海域的实测地震资料进行了处理,并与小波变换结果进行了对比。结果表明,同步挤压变换对地震数据的处理结果具有更高的时频分辨率,能够反映地震信号频率的精细变化,用于识别和圈定水合物储层。
张建中, 刘晗, 黄忠来, 赵铁虎, 孙运宝
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06004
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 23-29
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天然气水合物赋存区近海底环境原位观测系统集成与实现
天然气水合物资源将是21世纪最具潜力的洁净能源之一。对天然气水合物的勘探和试开采,必须对天然气水合物海底环境变化规律和试开采的环境效应先行研究。介绍了一种适用天然气水合物赋存地区而研发的海底环境原位观测系统,并对该观测系统的设计原则、系统组成及工作原理、系统的集成与实现等方面进行了详细阐述。该系统的应用将为天然气水合物海底环境变化规律研究和试开采环境效应研究提供可靠的原始数据,这是进行海底长时间原位观测的良好解决方案。
胡刚, 赵铁虎, 章雪挺, 季念迎
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06005
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 30-35
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MTD引起的水合物解释陷阱——以神狐海域为例
BSR被认为是海域天然气水合物最有效、最直接的识别标志,但BSR与水合物并非一一对应。为有效甄别假BSR,分析其成因,结合研究区高分辨率3D地震资料、测井资料及钻井结果,通过属性分析和精细测井解释,对研究区内的类似BSR特征进行深入分析。结果表明,研究区内的真假BSR在地震剖面上均具有强相对声波阻抗、穿层、低相似性等特点,很难判定其是否与水合物相关,假BSR在测井曲线上虽然也表现出高速、高电阻率等与真BSR类似的特征,但BSR之上的异常段具有更高的泥质含量,较低的电阻率增量,较低的含水饱和度,且体应变增量具有随深度逐渐增大的特点,表明该异常段与泥岩压实作用密切相关。考虑到地震剖面上该BSR与MTD底界吻合,且在异常段附近未发现游离气、矿物相界面以及构造差异的显著影响,认为WELL2井的BSR很可能为MTD引起的假BSR。
孙运宝, 赵铁虎, 秦轲
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06006
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 36-43
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海洋CSEM法对二维水平板状水合物储集体的横向分辨能力研究
在不同发射频率和多收发距情况下,进行二维水平板状储集体正演计算,将模拟结果转换至共收发距域,提出针对此种模型研究归一化异常的方法。研究表明,海洋CSEM法对单一水合物储集体具有较好的横向分辨能力,将海洋CSEM资料转换至共收发距域可使电磁响应横向分辨能力的分析更为直观,归一化异常可作为定量衡量横向分辨能力的重要依据。
裴建新, 王启, 袁翔
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06007
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 44-49
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小道距高分辨率多道地震对天然气水合物勘查的适用性
在海底以下100~1 100 m的沉积层的地质勘探中,小道距高分辨率多道地震勘探可以获得高信噪比、高分辨率的地震资料。选取合适的地震采集参数,小道距高分辨率多道地震采集技术同样适用于天然气水合物勘查,针对水合物勘探选取合适的地震采集和地震处理参数,可以提高浅部地层分辨率和水合物识别精度。海上地震采集参数设置是非常重要的,尤其是高的采样率为后续地震数据处理,提高剖面分辨率提供了可能。
褚宏宪, 孙运宝, 秦轲, 杨源, 齐君, 冯京
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06008
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 50-54
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利用地震谱反演技术圈定南海神狐海域天然气水合物储集层
地震谱反演是近年发展起来的一种新的地震方法,可利用地震数据构建反射系数剖面,极大地提高地震资料的分辨率。利用谱反演方法对南海神狐海域天然气水合物赋存区的地震资料进行了处理,获得该区海底地层的反射系数剖面,结合BSR和测井资料,确定了该区天然气水合物储集层的顶界和底界,从而圈定了该区天然气水合物储集层。
李军红, 刘洁, 张建中, 孙运宝, 赵铁虎
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06009
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 55-62
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基于航位推算/水声定位系统的水下拖体组合导航方法
针对航位推算系统位置误差发散、水声定位系统输出信息波动大的特点,利用基于航位推算/水声定位系统的组合导航方法进行深拖系统导航定位。先利用多普勒速度仪和罗经的输出数据进行航位推算得到拖体位置,然后将此位置与水声定位系统输出的位置进行数据融合,得到连续、平滑的高精度深拖系统导航数据,实现水下拖体的高精度定位。应用此方法对海试实验数据进行了处理,实验结果表明:采用组合方法后,既限制了位置误差的发散,又减小了数据波动幅度,可以得到平滑的高精度位置。
郭雅静, 李春雨, 张东升, 赵铁虎, 单瑞, 张延顺
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06010
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 63-67
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海底观测平台多电池组电源管理系统
主要介绍了一种用于海底观测平台的多电池组电源管理系统。该系统以STM32F103单片机为主控制芯片,控制多个的电池组的输入和输出,实现主电源与备用电源的自动切换。MCU通过A/D模块采集电池组和各个负载端口的电压、电流,并对其进行判断和处理,电池组按照优先级的顺序进行轮换供电,对输出端口进行智能控制。上位机应用软件对电池组电压、电流进行实时监测,实时显示当前电池组供电情况并对其进行控制。
曾凡宗, 章雪挺, 赵铁虎, 齐君, 胡刚
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06011
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 68-71
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海底监测平台的姿态检测技术
介绍了一种基于9-DOF(自由度)传感器组的海底监测平台姿态检测技术。该技术采用卡尔曼滤波算法和高斯—牛顿迭代法,通过融合三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计的数据进行姿态检测。海底监测平台的姿态四元数由下位机计算所得,并通过串口发送给上位机,将姿态四元数进行解算并显示整个海底监测平台的三维姿态。该系统在准静态情况下进行了测试,测试结果表明姿态误差<1%,低姿态漂移率<2 °/h,并具有较高的动态性能。
魏晗冬, 章雪挺, 赵铁虎, 齐君, 胡刚
doi: 10.16028/j.1009-2722.2015.06012
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 72-77
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简讯
东海天然气水合物勘查技术研发项目近况简介
赵铁虎
海洋地质前沿. 2015, 31(6): 78-78
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