Poroelastic wave propagation modelling of gas hydrate-bearing sediment based on tomographic microstructure data

基于层析微结构数据的含天然气水合物沉积物孔隙弹性波传播模型

基本信息

项目摘要

Accurate assessment of distribution and quantification of gas hydrate is hampered by a lack in knowledge how it interacts with its sediment frame, and can only be realized by remote seismic sensing. We propose to optimize effective medium modeling of the seismic wave velocity anomalies induced by gas hydrates in sediments. Laboratory samples varying in microstructure will be provided by laboratory syntheses, together with their ultrasonic/seismic laboratory data for model calibration/validation. 3-D distribution of all constituents (hydrate, ice, void, sediment) down to sub-µm spatial resolution will be derived by X-ray and Bragg tomography to understand the complex interaction of the hydrate and the host sediment at down to the grain contact scale. These data will be used as a direct geometrical input to high-performance computer simulations of wave propagation through the various well characterized microstructures on basis of a finite-difference rotated staggered grid algorithm. This algorithm provides for a parameter sensitivity study of effective viscoelastic properties on first principles. The study will be used to validate the available empirical model hypotheses about how the microstructures induce anomalies in wave attenuation of gas hydrate-bearing sediments.
由于缺乏对天然气水合物如何与其沉积框架相互作用的了解,准确评估天然气水合物的分布和数量受到了阻碍,只能通过遥感地震来实现。我们建议优化沉积物中天然气水合物引起的地震波速异常的有效介质模拟。微结构不同的实验室样品将由实验室合成提供,以及用于模型校准/验证的超声波/地震实验室数据。所有组分(水合物、冰、孔洞、沉积物)的三维分布将通过X射线和布拉格层析成像获得,分辨率可达亚微米,以了解水合物与宿主沉积物在颗粒接触尺度上的复杂相互作用。这些数据将被用作基于有限差分旋转交错网格算法的高性能计算机模拟波通过各种特征良好的微结构的直接几何输入。该算法提供了基于第一性原理的有效粘弹性性质的参数敏感性研究。这项研究将被用来验证现有的关于微结构如何在含天然气水合物的沉积物中引起波衰减异常的经验模型假设。

项目成果

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Stop-and-goin situtomography of dynamic processes – gas hydrate formation in sedimentary matrices
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  • DOI:
    10.1107/s2053273315097740
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Falenty A;Chaouachi M;Neher S.H;Sell K;Schwarz J.-O;Wolf M;Enzmann F;Kersten M;Haberthür D;Kuhs W.F.
  • 通讯作者:
    Kuhs W.F.
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  • DOI:
    10.3997/2214-4609.20130679
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sell K;Saenger E.H;Enzmann F;Kersten M.
  • 通讯作者:
    Kersten M.
Microstructure of hydrate-bearing sediments and determination of P-wave velocities based on high-resolution synchrotron tomographic data
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  • DOI:
    10.1190/segam2015-5924023.1
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sell K;Chaouachi M;Saenger E.H;Falenty A;Enzmann F;Khan F;Schwarz J.-O;Kersten M;Kuhs W.F.
  • 通讯作者:
    Kuhs W.F.
On the path to the digital rock physics of gas hydrate bearing sediments – processing of in-situ synchrotron-tomography data
  • DOI:
    10.5194/se-7-1243-2016
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Kathleen Sell;E. Saenger;A. Falenty;M. Chaouachi;D. Haberthür;F. Enzmann;W. Kuhs;M. Kersten
  • 通讯作者:
    Kathleen Sell;E. Saenger;A. Falenty;M. Chaouachi;D. Haberthür;F. Enzmann;W. Kuhs;M. Kersten
Synchrotron-based X-ray tomographic images: Raw data, segmentation techniques, and their influence on estimated rock properties
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知道了