南海北部陸坡區(qū)海底表層沉積物特性淺析.doc

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1、南海北部陸坡區(qū)海底表層沉積物特性淺析【摘要】依托荔灣3-1氣出開發(fā)項(xiàng)目，對(duì)處于南海北部陸坡區(qū)水深約500?1500m的海底表層沉積物進(jìn)行工程特性分析，通過對(duì)物理及力學(xué)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和曲線擬合，闡明南海北部陸坡區(qū)海底沉積物的土質(zhì)組成、分布規(guī)律，以及土質(zhì)參數(shù)在橫向上與水深變化之間的關(guān)系，探討其變化規(guī)律和相關(guān)性。另選取水深超過1000m的表層沉積物取樣進(jìn)行縱向統(tǒng)計(jì)分析,揭示土質(zhì)強(qiáng)度與土樣深度之間的關(guān)系，并初步求得強(qiáng)度相對(duì)于深度的經(jīng)驗(yàn)公式。通過上述分析，為將來此區(qū)具他海底施工作業(yè)或前期設(shè)計(jì)提供一定的參考和借鑒

2、?！娟P(guān)鍵詞】南海北部陸坡沉積物特性曲線擬合相關(guān)性1引言隨著陸上油氣資源重人發(fā)現(xiàn)的概率逐漸減小，海上油氣勘探已成為目前以致未來世界能源開發(fā)新的熱點(diǎn)。在過去的10年間，海上油氣探明儲(chǔ)量約450億噸，這僅占全部可能儲(chǔ)量的20%,尚處于勘探早期階段。而國際上一般公認(rèn)的大于300m水深的深水區(qū)域更是蘊(yùn)藏著不可預(yù)知的巨大儲(chǔ)量，陸坡和深海盆地的油氣勘探開發(fā)不斷升溫。深水區(qū)在我國主要分布于東海和南海，特別是南海，平均水深就達(dá)1140m,且其大部分區(qū)域?qū)儆谏詈７秶?，而我國目前在南海擁有的絕大多數(shù)油氣出均位于淺水區(qū)。

3、2009年開始，以中海油為代表的中國海洋油氣開發(fā)正式向深海進(jìn)軍。本文將依托2009-2010年中海油與HUSKY共同實(shí)施開發(fā)的荔灣3-1氣田開發(fā)項(xiàng)目對(duì)南海陸坡區(qū)海底土質(zhì)進(jìn)行工程意義研究，并重點(diǎn)針對(duì)水深500?1500m的范圍的海底進(jìn)行表層土質(zhì)特性分析。南海北部陸坡是南海海底表面起伏高差最大的一個(gè)斜坡，按其地形剖面形態(tài)特征可劃分為上陸坡、中陸坡和下陸坡。上陸坡水深150?1500叫平均坡度1。?3。,屮陸坡水深平均水深1000-1500m,地勢(shì)較為平坦，下陸坡水深1500?3000m,平均坡度2。—

4、4°。（見圖1）2正文荔灣3-1氣出開發(fā)項(xiàng)目工程環(huán)境調(diào)查從2009年年底持續(xù)到2010年，其中工程地質(zhì)方面以淺層土質(zhì)取樣為主，主耍通過重力取樣和淺層鉆孔取樣來實(shí)施，水深小于200山的地方實(shí)施鉆孔取樣，水深超過200m的區(qū)域進(jìn)行了重力取樣，特別是水深大于500m的陸坡段分別取得近60個(gè)重力樣和箱式樣，取樣點(diǎn)以30?50m的水深間隔沿管線路由分布，基本覆蓋了從500?1500m的水深變化范圍。其區(qū)域位置大致介于E115°~E116°和N19.5°?N20.5°之間。本次調(diào)查取樣所揭示的陸坡區(qū)表層沉積物

5、類型與圖2（摘自《南海地質(zhì)》）所示基本一致，主要為粘土、粉質(zhì)粘土和粉土。我們選取其中56個(gè)重力樣進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，這些樣品平均長度2.6—3.4m,土質(zhì)成分以細(xì)粒土為主，表層夾雜少許細(xì)砂粒。顏色隨水深增加由褐灰色向綠灰色過渡，局部可見黃褐色淤泥或浮泥。以下是根據(jù)不同水深土樣的粒徑統(tǒng)計(jì)結(jié)果所繪制的500—1500m水深表層約3m土層的土質(zhì)組成分布圖。從圖3中我們可以看出南海北部陸坡區(qū)水深500-1500m范圍表層土質(zhì)主要成分為粉粒(0.005mm

6、兩部分所占比例約85%?95%,砂粒含量隨水深不同而不同，在水深800m以內(nèi)，平均約占10%?15%,其中水深700m?800m處，砂粒的含量可達(dá)20%?25%,當(dāng)水深超過800m之后，砂粒的含量明顯降低，且比較穩(wěn)定，約占5%。下面我們以水深為界，從抗剪強(qiáng)度、含水率、天然重度、塑性指數(shù)等方面分別對(duì)海底以下山、2m和3m深度處土樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，求的平均值，結(jié)果如表1-表3。通過對(duì)這些取樣的所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，南海北部陸坡區(qū)500-1500m水深范圍內(nèi)海底表層土質(zhì)具有以下工程地質(zhì)特性：(1)物理特性：此區(qū)

7、土質(zhì)為含砂或含少量砂粒高塑性粉土或粘土，擁有高含水率，高液塑限，高孔隙率和低重度。平均含水率大于50%,最高可達(dá)130%；液限平均40%?90%,孔隙率平均1.4-3.6；天然重度平均不超過17KN/m3,最小僅為13.5KN/m3o(2)力學(xué)特性：工程強(qiáng)度低，承載能力弱，平均不排水抗剪強(qiáng)度不超過lOkPao最小約3kPao對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行橫向比較，我們發(fā)現(xiàn)這類較純的深水表層細(xì)粒土的多項(xiàng)土質(zhì)參數(shù)會(huì)因取樣水深的變化而呈現(xiàn)相應(yīng)(相同或相反)的變化趨勢(shì)，如粘性土含水率、液塑限、孔隙率隨水深的增加而增加；強(qiáng)

8、度和天然容重隨水深增加而減小。同時(shí)砂粒含量在一定程度上影響著這些參數(shù)的變化趨勢(shì)，我們特別將水深700~800m范圍單獨(dú)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到了與Z前相反的結(jié)論，如海底以下lm土樣的含水率反而低于水深小于700m時(shí)的平均值，同時(shí)天然重度卻較之增大，而且此相反規(guī)律在土樣深度較淺時(shí)表現(xiàn)稍明顯。圖4-圖6是不同水深重力取樣分別在海底以下1叭211）和3m處土樣的各種土質(zhì)參數(shù)隨水深變化的曲線。上述曲線均通過二階多項(xiàng)式進(jìn)行擬合（由二階多項(xiàng)式進(jìn)行擬合所得曲線相關(guān)系數(shù)最接近1）,從屮不僅可以看到含水率、液