珠海南部某海域浅层气地震反射特征研究_段晓旭.pdf

珠海南部某海域浅层气地震反射特征研究(1.广东省海洋地质调查院，广东 广州 510080；2.河南油田分公司石油工程技术研究院技术监测中心，河南 南阳 473132)摘要:海底浅层气是一种典型的海底地质现象，是诱发海底地质灾害的重要因素，它的存在改变了周围地层的岩土物理性质，使上伏土层强度降低，稳定性破坏，压实能力减小。当有外力介入时，气体易发生偏移，海底含气土层会发生明显沉降，上部地层可能出现塌陷，致使海底建筑物倾斜倒塌，严重影响海上工程的施工安全。通过单道地震测量方法，对珠海南部某海域开展浅地层剖面探究，了解区内浅层气地震反射特征及分布情况。区内海底地层剖面上浅层气地震反射特征主要表现为声学空白、声学幕和不规则强反射界面几种。不同的地震反射特征代表着浅层气在地层中不同的富集状态。关键词:浅层气；地震反射特征；声学空白；声学幕；不规则强反射界面中图分类号:P738.4 文献标志码:A 文章编号：1674-263X(2023)01-0040-04Abstract:Submarine shallow gas is a typical subsea geological phenomenon and an important factor that induces subsea geological disasters.Its existence changes the petrophysical properties of the surrounding strata,reduces the strength of the overburden soil,destroys the stability,and reduces the compaction capacity.When an external force is involved,the gas is prone to drift,the subsea gas-bearing soil layer will subside significantly,and the upper strata may collapse,causing the subsea buildings to tilt and collapse,which seriously affects the construction safety of offshore projects.Therefore,it is essential to understand the distribution and shape of shallow gas around the offshore engineering area.Through the single-channel seismic measurement method,a shallow stratigraphic profile was explored in a sea area in the south of Zhuhai,and the seismic reflection characteristics and distribution of shallow gas in the area were understood.The seismic reflection characteristics of shallow gas on the submarine stratigraphic section in the area are mainly characterized by acoustic blank,acoustic curtain and irregular strong reflection interface.Different seismic reflection characteristics represent different enrichment states of shallow gas in the formation.Key words:shallow gas;seismic reflection characteristics;acoustic blank;acoustic curtains;irregular strong reflection interfaceStudy on seismic reflection characteristics of shallow gas in a sea area in southern ZhuhaiDUAN Xiaoxu1,DUAN Jun2,ZHANG Xiangxiang1,LIN Zhenwen1(1.Guangdong Marine Geological Survey,Guangzhou 510080,China;2.Technical Monitoring Center of Petroleum Engineering Technology Research Institute of Henan Oilfield Branch,Nanyang 473132,China)浅层气在近海大陆架区沉积物中普遍存在，特别是临近长江、珠江的河口湾、三角洲地区；聚集了大量的富含有机质的陆源碎屑物以及腐殖性的淤泥，在堆积的过程中发生降解，产生甲烷等生物气1-3。海底浅层气分为生物成因浅层气和热解成因的浅层气两类4。生物成因浅层气通常位于全新统，分布在淤泥层；热解成因的浅层气是在高温高压下干酪根热裂解，形成烃类化合物，经过断层、裂隙或不整合面等多种通道运移至浅部形成5-6。浅层气运移与聚集过程中，被低孔渗透地层所封挡，海底浅层低渗透性淤泥类土形成了良好的盖层，将浅层气覆盖，形成含气沉积物层7。浅层气多富集在密闭储集条件相对较好的地层中，当浅层气聚集量达到一定程度后，形成气囊或者气团。浅层气体的出现导致砂土层内膨胀而不能压收稿日期：2022-12-08 基金项目：广东省地质勘查与城市地质专项，编号：2020-13。作者简介：段晓旭（1991），男，硕士，研究方向：地球物理勘探。Vol.36 No.1202303第 36 卷 第 1 期202303HEILONGJIANG HUANJING TONGBAO黑 龙 江 环 境 通 报段晓旭1，段 军2，张翔翔1，林振文141第 1 期实，使砂土层的剪切和压缩强度降低，成为影响海上工程安全的一个重要因素。且在含气层范围内进行工程作业时，尤其是钻井作业，容易发生井喷事故；或出现地层塌陷，使平台的基础结构特别容易损失，造成平台倾斜，严重时会发生平台彻底坍垮8-9。本文运用单道地震测量手段对珠海南海某海域的浅层气地层展开调查，并针对其地震反射特征进行研究，了解该区的浅层气分布情况，进一步防止或避免区内海底浅层气泄漏对工程的影响以及危害。1工区概况调查区位于珠海市南部，珠江口西侧，四面环海，南濒南海。调查区内南部海域是一个由陆逐渐向海延伸的区域，地势整体表现为西北高，东南低。地形起伏变化不大，较为平坦，高程值为-5.5 0m之间。而陆域东西两侧各发育有水道，水深逐渐由北向南变浅。本次调查作业了 25 条单道地震测线（图 1），探查发现东南部发育有埋藏古潮道，底层埋深高程大约在-10-50m 之间。埋藏古潮道位于基岩面之上，潮道附近发育大规模浅层气。2浅层气的反射特征运 用 单 道 地 震 测 量 方 法，采 用 Ixsea Delph Seismic 数字单道地震记录系统，信号接收电缆沉放深度为 0.51.5m，震源沉放深度为 0.51.5m 左右，震源采用 500J。调查区浅层气分布于古潮道附近，位于调查区南部。观察单道地震剖面，发现在地震剖面上展现了浅层气不同的地震反射特征，代表着浅层气在地层中运移方式以及富集状态的不同；主要分为声学幕、声学空白和不规则强反射顶界面等反射形态10。在地震剖面上显示出的特征既可以作为识别浅层气的标志，同样也可以作为判别浅层气相对含气量大小的定性标志。2.1 声学空白声学空白表示着浅层气区上层具有明显的反射同相轴，界面清晰可见，而界面下部反射信号被屏蔽，形成空白区域。声学空白的屏蔽区中，反射特征多表现为浅层气层间反射杂乱，顶界面较明显连续的图 1 珠海南部调查区内浅层气分布图段晓旭，等：珠海南部某海域浅层气地震反射特征研究42第 36 卷反射同相轴突然出现中断，部分出现模糊，时隐时现，有些地方会完全消失；区内浅层气范围分布广，整个屏蔽面积大，因此很难判断出浅层气的气源之处11-12。此类浅层气是测线 L14 在地震剖面上记录的一块声学屏蔽区（图 2），其顶界面可见因为地层载气导致的能量增强的同相轴，在此之下，反射能量则极速衰减而呈声学空白区，完全屏蔽下伏地层，两侧的地震资料较为清晰，靠近浅层气区边缘处则出现同相轴下倾趋势，整体呈切断式垂直分布。2.2 声学幕声学幕与声学空白反射特征较为相似，而声学空白是大范围的屏蔽，而声学幕是一块面积的屏蔽，主要表现为横向宽度伸展有限，浅层气区两侧具有明显的纵切边界，在边缘处具有明显的分界，内部浅层气切穿下部地层，导致下部地层的地震反射基本完全屏蔽，且区域的两侧边缘的周围地层相位会出现下拉，整体规模多呈帘幕状屏蔽，且屏蔽区的水平宽度一般要小于 500m13。测线 L9 地震剖面为记录到的浅层气声学幕剖面（图 3），整个浅层气区相对声学空白反射特征的范围较小，且下伏地层完全被屏蔽，而顶部有少许的地层反射同相轴还较为清晰，与周围地层的地震反射特征有明显的对比。2.3 不规则强反射界面在海底内含气层中，大量的气体游离在孔隙度相对较大的地层中；浅层气顶界面为界，上下层波阻抗发生变化，存在较大的波阻抗差，含气层相对于上层数值变小，因此顶界面的地震反射加强，反射同相轴振幅增强；由于气体从下层向上层或者横图 2 浅层气剖面图像中声学空白特征（测线 L14）图 3 浅层气剖面图像中声学幕特征（测线 L9单道地震）黑 龙 江 环 境 通 报43第 1 期向不均匀渗透的运动状态，造成了含气区不规则形态分布，因此在含气层的顶界形成了不规则强反射界面。其形态与地层的孔隙度及封闭性能有关，大多出现在埋藏古三角洲相、埋藏古河流相地层中14。测线 L20 地震剖面上记录到不规则强反射顶界面（图 4）。地震剖面显示，埋藏浅层气顶界面具有明显的同相轴增强现象，整体呈近水平或平行于上部层理延伸，局部会出现界面起伏现象，并造成下方同相轴下拉15。测线 L20 地震剖面上的这几处“囊状”不规则强反射基本位于灯笼沙段贝壳层反射界面下部，灯笼沙段地层主要发育淤泥，具有较好的密封作用，形成类似“封存箱”状超压结构，气体还没有渗透穿过该地层16。32km2，产于第四系桂州组横栏段，岩性多以深灰色淤泥或淤泥质粉砂为主。海底浅层气单道地震反射特征主要为声学空白、声学幕和不规则强反射界面几种类型。2）浅层气与东南部埋藏古潮道重叠，潮道形成的凹陷地形能够容易储存大量的有机质埋藏，因此潮道附近更加容易产生和富集浅层气。参考文献：1孙杰,詹文欢,贾建业,等.珠江口海域灾害地质因素及其与环境变化的关系 J.热带海洋学报,2010,29(01):104-110.2夏真,马胜中,石要红.伶仃洋海底浅层气的基本特征 J.第四纪研究,2006(03):456-461.3阚光明,刘保华,张维冈,等.珠江口外伶仃洋海底含气沉积物声波反射及衰减特征 J.海洋学报(中文版),2008(02):26-32.4董丽丽.基于灰色模式识别理论的海底管道系统的路由定量风险评估 D.天津：天津大学,2003.5李萍,杜军,刘乐军,等.我国近海海底浅层气分布特征J.中国地质灾害与防治学报,2010,21(01):69-74.6 陈 建 强,李 明 海,张 锡 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之间，岩性为深灰色淤泥或淤泥质粉砂为主。4结语1）浅层气是海洋地质灾害的重要影响因素，调查区浅层气主要分布于东南向，分布面积约为段晓旭，等：珠海南部某海域浅层气地震反射特征研究