海底淺層氣在地層中聚集會(huì)降低土層強(qiáng)度或形成高壓氣囊,會(huì)危害海洋工程建設(shè),查明工區(qū)內(nèi)海底淺層氣分布具有重要意義。聲波能夠在海水中和地層中穩(wěn)定的遠(yuǎn)距離傳播,是探測(cè)海底淺層氣的主要手段。含氣地層的孔隙度增加、密度減小,造成聲波波速和波阻抗降低,對(duì)聲波中高頻成分吸收衰減嚴(yán)重。含氣地層與周圍地層界面處反射系數(shù)較大,是強(qiáng)反射界面,因此淺層氣頂幕為不規(guī)則的強(qiáng)反射,內(nèi)部為雜亂的空白反射,并且缺乏高頻成分。對(duì)渤海灣某石油平臺(tái)周圍進(jìn)行了淺地層剖面調(diào)查,其周圍分布著成片狀聚集的淺層氣和平行狀的斷層,淺層氣與斷層無直接關(guān)系,淺層氣可能來源于深部。需要結(jié)合前期地質(zhì)資料和取樣分析判斷其成因,從而采取相應(yīng)的措施保證平臺(tái)安全。

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圖1聲學(xué)探測(cè)地層原理

式中,ρ1,v1,ρ2,v2分別為界面上層介質(zhì)的密度、聲速和界面下層介質(zhì)的密度、聲速。沉積環(huán)境不同的地層往往具有不同的物理力學(xué)性質(zhì),而晚第四紀(jì)以來的沉積地層是海相沉積、陸相沉積交錯(cuò),相鄰地層具有不同的波阻抗,反射系數(shù)不為零。在淺地層剖面中,不同地層界面處反射波同相軸清晰,且相鄰地....

圖2淺層氣識(shí)別方法

正常地層與含氣地層界面處的反射系數(shù)與透射系數(shù)關(guān)系如圖3所示。隨著地層中孔隙度的增加(淺層氣含量增加),反射系數(shù)為負(fù)值,但是絕對(duì)值增加,表明反射波強(qiáng)度會(huì)增加,但是反射波與入射波相位相反;透射系數(shù)減小,表明透過反射界面的透射波強(qiáng)度減少。所以聲波向下傳播到含氣地層與正常地層界面時(shí),絕大....

圖3反射系數(shù)和透射系數(shù)與沉積物孔隙度的關(guān)系

圖2淺層氣識(shí)別方法2.2頂幕不規(guī)則強(qiáng)反射

圖4淺層氣形成的聲學(xué)空白

由于淺層氣浮力作用決定了氣體只能上逸或側(cè)向平移,氣體在地層中的滲透極易造成載氣區(qū)的不規(guī)則形態(tài)。淺層氣頂部侵入正常地層內(nèi)部,相對(duì)于海底和正常沉積的地層,淺層氣頂部為不規(guī)則的錐形或弧形。當(dāng)淺層氣擴(kuò)散進(jìn)入地層內(nèi)部,在地層內(nèi)部形成含氣區(qū),假設(shè)含氣地層的孔隙度為0.3,根據(jù)反射系數(shù)與孔隙度....

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