广州海洋局水合物测井评价方法研究获新成果

近日，广州海洋地质调查局水合物钻探测井评价团队在爱思维尔出版社旗下知名期刊《Energy Reports》（IF：6.870）发表了论文《The in–situ NMR evidence of gas hydrate forming in micro–pores in the Shenhu area, South China Sea》（天然气水合物在中国南海神狐海域微小孔中发育的原位核磁共振测井证据），展示了天然气水合物（下称水合物）储层测井评价的最新研究成果。

该团队创新性提出了一种水合物层、伴生气及其过渡层综合判别的新方法。研究表明，与上覆饱含水地层相比，电阻率升高、声波速度增高、剪切模量大于背景值、核磁孔隙度小于密度孔隙度、核磁共振T2谱峰值所对应的弛豫时间变短且幅度和面积均明显降低等测井响应特征指示了水合物的发育；电阻率升高、密度减小、中子孔隙度减小、剪切模量小于或等于背景值、核磁孔隙度小于密度孔隙度、核磁T2谱峰值所对应的弛豫时间变长且幅度和面积均明显降低等特征指示了伴生气层的存在；若伴生气层中剪切模量大于背景值，核磁T2谱分布在水合物层和纯气层之间，则可据此识别出水合物和伴生气共存的混合层。

图1 水合物层、水合物和伴生气混合层测井综合判别

团队采用砂泥岩储层的常规T2经验截至值3ms和33ms来区分粘土束缚水、毛管束缚水和可动流体，发现南海神狐海域泥质粉砂型水合物地层的孔隙空间中主要充填毛管束缚水，其次是粘土束缚水，而几乎不含可动水。同时，根据不同核磁区间孔隙度分布将地层划分为较大孔、中小孔和微小孔三种孔隙尺寸类型，结果表明研究区以中小孔为主。团队将水合物层和上覆饱含水层（代表水合物未形成前的原状地层）的核磁区间孔隙度进行对比，发现了两种水合物发育形式：一是水合物在较大孔和中小孔中发育，从而导致微小孔增多；二是较大孔、中小孔以及微小孔中均可发育水合物。上述两种发育形式均能形成饱和度大于30%的高饱和度水合物层。该成果打破了水合物主要在大孔中发育而很难在微小孔中发育的认识局限。

图2 神狐海域水合物地层的不同核磁区间孔隙度分布与对比图

论文第一作者为工程中心工程师谢莹峰，工程中心勘查室主任陆敬安和中国海洋大学朱超祁为共同通讯作者，合作作者包括蔡慧敏、邓炜、匡增桂、王通、康冬菊。成果由南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项（GML2019ZD0102）和自然资源部中国地质调查局地质调查项目（DD20190226，DD20190230）等联合资助。