3　测井研究

由于天然气水合物在常温常压下不稳定，测井是测量实地含天然气水合物地层物理性质的重要工具［5，6］。测井主要用于：（1）确定天然气水合物、含天然气水合物沉积物在深度上的分布；（2）估算孔隙度与甲烷饱和度；（3）利用井孔信息对地面地震与其他地球物理资料作校正。

在1972年证实了阿拉斯加北部陆坡存在天然气水合物，西北Eileen State-2井在657m采获了含水合物的岩心［7］。西北Eileen State-2井水合物埋深处的测井曲线具有以下特征［7］。（1）电阻率（双感应）测井：与含水地层相比，含水合物地层存在较高电阻率异常；（2）自然电位（SP）：与含游离气地层相比，含水合物地层存在较低（较负）自然电位异常；（3）井径：含水合物地层处通常由于水合物分解造成井径扩大；（4）声波测井：与含水或含游离气地层相比，含水合物地层处的声波旅行时间变小；（5）中子孔隙度：与含水或含游离气地层相比，含水合物地层处的中子孔隙度略有增大；（6）密度测井：与含水或含游离气地层相比，含水合物地层处的密度略有减小。

DSDP与ODP在不到20口钻孔中观测到水合物，并进行了采样与测井。1982年位于危地马拉岸外中美洲海沟的DSDP84航次570站位采获了长达1.05m的块状天然气水合物。块状天然气水合物采自距海底247.4～251.4m的地层。测井曲线指示块状水合物的厚度为3～4m［8］。块状水合物的测井响应为高电阻率（155Ω·m）与高的声波速度（3.6km/s）、高的中子孔隙度（67%）与低的视密度（1.05g/cm3）。这些早期的测井数据就揭示了水合物层相对通常的黏土质沉积物而言，具有低密度、高电阻率与高纵波速度的特征。在秘鲁岸外、哥斯达黎加岸外、加拿大太平洋海岸的卡斯卡迪亚大陆边缘、布莱克海台等水合物产地地也进行了测井，并进行了研究。

表1给出块状水合物、含水合物沉积物、饱和水沉积物与含气沉积物常规测井测量的物理性质。一般而言，由于水合物替代孔隙中高电导率的海水，含水合物地层的电阻率测井值比饱和海水的电阻率大。水合物作为高速度的孔隙充填物与颗粒间的胶结物，使沉积物硬化，纵波速度与横波速度值会增加。在游离气存在的情况下，声波测井与VSP速度会减小。含水合物沉积物的自然伽玛、中子孔隙度、体积密度测井值有小幅度的或不明显的降低。(https://www.daowen.com)

在天然气水合物研究中，电阻率与声波测井是最常使用的。根据岩石物性模型，利用电阻率、速度与水合物的相互关系，就可以通过电阻率测井数据与声波测井数据估算水合物饱和度随深度的分布。Matthews［8］、Collett［9］、Hyndman等［10］均详细地讨论过利用电阻率测井孔隙度估算水合物饱和度的方法。ODP164航次994、995、997站位的电阻率测井与声波测井表明［6］，布莱克海台的天然气水合物存在于距海底185～450m的深度处。布莱克海台电阻率测井数据的计算表明，含水合物地层含2%～11%体积的水合物。从而估算布莱克海台的含天然气水合物地层与含游离气地层蕴藏有57×1012m3的天然气。

表1　沉积物测井性质的一般范围［5］

在钻探过程中井孔附近水合物分解、游离气饱和度的变化会严重影响电缆测井测量结果，校正或定量评价这些结果是必要的。为了使影响极小，随钻测井一般能提供较高质量的数据。