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地震勘探石油、天然气
2003-9-16 阅读次数:

  如果你去油田,看到一座座井架、一口口油井,自然会提出这样的问题,在这一望无际的大平原、戈壁滩上,怎么能知道石油和天然气埋藏在什么地方?这一个个油气田是用什么办法找到的呢?

  要寻找深埋在地下几千米的油气田资源,的确不是一件容易的事。人们经过不断的试验和总结,吸取和引用了许多其它学科的新技术、新理论,才建立了一整套油气勘探的方法和技术体系。

  勘探石油的方法主要有三类。

  第一类是地质法。它通过观测、研究裸露在地面的地层、岩石,对地质资料进行分析综合,了解一个地区有无生成油气和储存油气的条件,最后提出对该地区的含油气评价,指出有利地区。有时在岩石裸露的地区,也可能直接发现油气藏。

  第二类是物探方法。在地表为松散沉积或沙漠覆盖的地区,被海水覆盖的海洋上,地面和海面上看不到岩石,地质法就受到了很大的限制。此时就要应用物探方法。它是根据地质学和物理学的原理,利用电子学和信息论等领域的新技术,建立起来的一种较新的勘探石油方法。利用各种物理仪器,观测地壳上的各种物理现象,从而推断、了解地下的地质构造特点,寻找可能的储油构造。现代应用于石油勘探的主要物探方法有:重力勘探、磁法勘探,电法勘探,地震勘探。

  第三类是钻探法。利用物探方法寻找到的地质构造是不是储存了油气,还需要通过钻探才能确定。

  在勘探油气的各种物探方法中,地震勘探已成为一种最有效的方法。

  所谓的地震勘探就是利用人工方法引起地壳振动,如利用炸药爆炸产生人工地震,再用精密仪器记录下爆炸后地面上各点的震动情况。利用记录下来的资料,推断地下地质构造的特点。那么人工地震为什么能查明地下地质构造呢?我们知道,当投一块石头到平静的水池里,平静的水面就会出现一圈圈的波纹,向四面八方传播,形成了"水波"。"水波"传到水池边或遇到障碍物时还会返回来,发生所谓的"波的反射"。地震勘探的原理与此十分类似,在地面上某点打井放炮后,爆炸产生的地震波向下传播。地震波遇到地层(速度与密度的乘积有差异)的分界面时,通常会发生反射;同时另一部分地震波还会继续向下传播,碰到相似的地层界面后还会产生反射和透射,即一部分地震波的能量反射回地面,另一部分继续向下传播。与此同时,地面上精密的仪器把来自各个地层分界面的反射波引起地面振动的情况记录下来。然后根据地震波从地面开始向下传播的时刻和地层分界面反射波到达地面的时刻,得出地震波从地面向下传播到达地层分界面,又反射回地面的总时间,再用别的方法测定出地震波在岩层中传播的速度,最后就可得到地层分界面的埋藏深度了。

  沿着地面上的一条测线,一段一段地进行观测,对观测结果进行处理后,就可得到形象地反映地下岩层分界面埋藏深度起伏变化的资料-地震剖面图。在一个可能有油气的地区(称为工区)内,布置多条测线,形成测线网,并在多条测线上进行这种观测之后,可得到地下地层起伏的完整概念,再综合其它物探方法和地质、钻井等各方面的资料,进行去伪存真,去粗取精,由此及彼,由表及里的分析、研究,就能查明可能储存油气的地质构造,最后确定钻探的井位。

  概括地说,所谓的地震勘探,就是通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中传播情况,查明地下地质构造,为寻找油气田或其它勘探目标的一种物探方法。

  上面介绍的地震勘探原理不难理解,但是真正实现起来有很大的困难。例如在沙漠或黄土覆盖的地区要用人工方法产生较强的地震波就很不容易;炸药爆炸后,地面上的仪器除了接收来自地层界面的反射波外,还会接收其它各种各样的波,如风吹草动,树木、电杆、汽车等,它们都会干扰反射波的接收,往往造成以假乱真;为此人们发展了用于指导地震勘探生产实践的理论和专门的仪器设备,以及一套生产施工的组织和方法。

  地震勘探的生产工作,基本上可分为三个环节。

  首先是野外工作。这个阶段的任务是地质和其它物探工作初步确定的有含油气希望的地区,布置测线,人工激发地震波,并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。

  其次是室内资料处理。它的任务是根据地震波的传播理论,利用计算机对野外取得的资料进行各种处理和加工,去除各种噪声,突出有效信号,得到反映地下地质构造的大概形态的地震剖面以及相关的地震波速度资料。

  最后一个阶段是地震资料的解释。由于地下地质构造的复杂性,地震剖面上的许多现象,既可能反映地下的真实情况,也可能具有某些假象。地震资料的解释工作,就是要运用地震波传播理论,综合地质、钻井和它物探资料,对地震剖面进行深入的分析研究,对各反射层相当于什么层位作出正确的判断,对地下地质构造的特点作出说明,绘制出反映主要目的层位的构造图,最后对有希望含有油气的构造,提出钻探井位。

  今天,地震勘探技术得到了飞速的发展,形成了一个复杂、庞大而完整的科技体系。数学、物理、计算机以及地质学的各个分支都逐渐渗透到这个领域中来。医学CT、生物进化、小波分析、神经网络等新的理论也不断地得到应用。我们相信,随着计算机的发展,新技术、新理论的应用,地震勘探技术必将得到更进一步的完善,新的油气田不断被发现,老的油气田重新焕发青春,我们的祖国也必将变得更加繁荣富强。

作者:石油大学(北京)资源与信息学院 曹思远 博士
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