浅谈地球物理勘探技术在石油开采中的应用
由于近几十年我国工业的持续高速发展,我国石油消耗量很大,原本储量十分
丰富的石油资源慢慢变少。丰厚油层将很快开采耗尽,贫瘠的油层将成为将来发
掘和开采的重点。因此,较高的石油勘探技术越来越受到关注和发展[1]。地球物
理勘探（简称“物探”）是通过物理的方法勘探地质的机构和处理矿物开采问题的
一种措施。它的研究基础是地下岩石的各种物理性质,如密度、导电性、弹性模
量、放射性等参数。它利用不同的方法和设备,检测地下某些物理场的不同特点,
分析、研究所获得的资料数据,分析地质的结构和矿产在地下的分布等状况[2]。
本文将通过文献检索分析的方法阐述物探技术的发展、目前存在的问题和寻找解
决相应问题的方案。
1、物探技术的发展历程
地球物理学是上个世纪前期发展起来的一门交叉学科,涉及物理、数学、力
学与地质学等学科[3]。上个世纪四十年代,我国的翁文波与赵仁寿等最早使用物
探方法勘探石油。四十年代中期翁文波建立了我国第一个使用重力测量石油的勘
探队,赵仁寿在五十年代初建立我国第一个用地震方法探测石油的勘探队。五十
年代后期到六十年代,继西部地区之后,我国东部也相继创建了一些地震勘探队
伍。六十到七十年代我国成功研制自主开发的模拟磁带仪,并发展了多次覆盖技
术。七十年代研制出我国第一台数字化的地震仪。九十年代,我国已经成功利用
三维资料连片技术提高资料的品质,从而发现了塔里木盆地和准葛尔盆地中的一
些油田。随着计算机技术和信息技术的发展,各种软硬件日渐成熟,本世纪物探技
术发展相当迅猛,高精度三维地震技术、VSP地震技术、多波勘测等已经在实际
应用中发挥了很大的作用。
2、石油勘探中存在的问题
为了满足国民经济发展的需求,有些公司提出应该大力开展开发高原地区油
田、二次开发油田、开发海外油田等项目。这是未来发展的尝试,但也同时存在
较多问题。
2.1 复杂陡坡结构
复杂陡坡结构主要存在于新疆库车和塔里木盆地的西南地区,沿着准噶尔盆
地的南部边缘,在四川的大巴山地域和柴达木盆地的北部等地方存在。这些区域
是“稳定西部和促进海外业务”战略的关键地方。这里主要的问题是地形复杂,海
拔变化大,岩石比较复杂,低电阻间隔。此外,地下构造的复杂性,构造反转、走滑断
层组合等造成地震波传播很难把握。尽管技术研究已经完成了好几年,地震剖面
材料和地质模型经常很难很好地匹配。
2.2 复杂的地形地貌、地层圈闭
层位困储备出现在浅地层和中级深度渤海湾、部分松辽、鄂尔多斯、塔里木、
准噶尔、吐哈、柴达木、三湖、四川盆地,以及其它区域的中亚、亚太、非洲大
陆。在这些地区进行开采对我国石油资源的储备增长是必要的。这里要解决的问
题是厚层砂表面和黄土、厚风化带、复杂和异构的沉积层、低孔隙度、低渗透率
的薄储集层。高分辨率地震数据不能识别单个储层厚度小于3m的薄层。地球物
理勘探技术在这里的挑战是在中国西部地区提高地震资料主频10赫兹和在东部
地区增加10到15赫兹,从而达到增加地层圈闭的钻井成功率20%目的。
2.3 其他问题
除了上述存在的问题外,由于老油区岩性复杂、深层勘探比较困难,在这里发
现新的石油储备难度比较大。此外,由于老油区剩余的石油分布比较杂乱,油藏勘
探比较困难,提高老油田的采收率也非一件易事。由于种种问题的存在,对物探技
术有了更多的要求。首先要求新的物探技术有对更复杂地区的探测能力,其次需
要仪器的构造要有更高的精度和分辨率,此外,要对所收集的信息有较强的处理能
力,对剩余的石油分布可以进行动态的检测。
3、解决复杂问题的物探技术介绍
3.1 海域物探技术
海底储存着丰富的石油资源,但由于海底地形比较复杂,在海底得到的数据往
往比较糟糕。信噪比很低、相位的连续往往中断、能量阻尼比较大、反射差等一
系列问题一直以来很难得到完满解决。
要解决这一问题,需要从数据的来源和信号的处理两方面着手。先前使用的
海底测量电缆往往比较短,大部分不足5000m。由于长度不足,海底的信号往往不
能很充分的接收。加上数据的处理技术不好,造成所形成的模拟形态发生变形,不
能真实反映相应地区的地质状态。如果采用长度较大的电缆,便可以获得质量更
高的信号,信噪比比较大。在处理数据时,采用分频去噪的方法,并采取措施消除海
底因不平造成的影响。这样,便可以得到更好的结果,更能反映真实的地质形态
[4]。
3.2 油区高精度地震技术
在油区,由于已经存在的油田对地震技术往往造成干扰。此外,由于不停地开
采作用,地下的石油分布也相应发生动态变化。这就造成了油区开采难度比较大。
要解决油区石油勘探问题,有公司提出如下措施:(1)延时三维数据采集;(2)小
接收器地面测量;(3)基于岩性和油藏动力学的安放位置设计;(4)高精度静态修
正;(5)区域联合处理;(6)叠前数据储层特征描述;(7)考虑地层倾角,适当扩大面元,
合成统一剖面,提高地震分辨率。这些措施取得了比较好的效果。
3.3 复杂地区地震技术
在地形复杂地区,如我国柴达木盆地附近,石油储存量比较丰富,比较有希望
探测出石油分布。然而,由于地势起伏比较大,地表受到比较高的侵蚀,施工非常困
难。此外,即使测得数据,信号处理也比较困难。为解决复杂地区的石油勘探问题,
可考虑采取以下措施。(1)利用精度较高的卫星遥感数据,更好地设计探测系统;(2)
更详细地勘察地表的形态;(3)根据不同的地表形态使用不同的激发参数;(4)采用
宽线技术,更好的采集数据,提高信噪比。利用本项技术可以大大提高数据质量,
基本模拟真实的面貌。
4、结语
在石油勘探过程中存在如复杂陡坡结构、复杂的地形地貌、地层圈闭、油区
探测困难等问题和挑战。这些问题可以通过数据的发展找到一些相应的方式去解
决。如加长测量电缆的长度,利用延时三维数据采集信息,利用三维技术对数据进
行高精度修正,采用宽线技术,用各种方式进行数据处理,提高信噪比等,最终合成
贴合实际的图像。
参考文献
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[2]牛欢,胡涵等.地球物理勘探在油气开采技术中的应用及发展[J].科技创新
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[4]张春贺,乔德武等.复杂地区油气地球物理勘探技术集成[J].地球物理学
报,201154(2).