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作为新时代清洁能源之一,天然气水合物地球物理性质(如波速、电阻率)的研究尤为重要。利用数值模拟方法研究水合物赋存状态的不同对物性的变化规律,可以为海洋勘探试验提供理论基础和方法的指导。同时,通过物性差异可以判别水合物赋存状态,有助于解释水合物在海底的形成机理和条件。地球物理研究可以验证勘探区域水合物物性异常的结论和勘探方法的可行性,而综合多种地球物理方法评价取长避短,更有利于水合物分布研究和成藏分析。本文主要包括三个部分的研究工作及创新性成果:一、本文针对水合物不同赋存状态(孔隙型、胶结型)的特征进行分析,提出利用颗粒间的位置关系、接触模型、颗粒间相互作用力特点等为模型的约束条件,并对比多种数值模拟方法的优缺点,采用离散元颗粒流法建立两种典型赋存形态(孔隙型和胶结型)的水合物与沉积物颗粒模型,并对建立的模型进行了孔隙度和饱和度分析。二、本文模拟实验室声学性质研究过程,提出一种数值模拟中波的发射-接收模型。通过对不同饱和度下两种水合物赋存状态模型波速的测量得出以下认识性结论:在水合物饱和度0-40%的区间,纵波波速的结果为1580m/s-1810m/s;两种赋存状态的水合物波速都随饱和度增加而上升;饱和度在0-10%的范围时,胶结型水合物波速的增长率远大于孔隙型;10%-40%范围内,两种赋存状态模型波速增长率大致相同。三、基于南海海域的海洋可控源电磁(MCSEM)研究,对数据进行了精细化处理和MVO(振幅随收发距变化)和PVO(相位随收发距变化)曲线的反演,得到测线下的电阻率异常层。综合多种地球物理方法研究,验证了该区域含水合物层电阻率物性异常的特征和MCSEM勘探方法的可行性。联合该地区已有地震、测井资料等综合评价,得到了测线下的地质构造和天然气水合物储层的纵向分布,并结合地质构造初步探讨了该区域水合物的形成过程和储层情况。