油气地球物理勘探技术进展.pdf

第2 1卷 第1期地 球 物 理 学 进 展Vol 21 No 1 2006年3月 页码 143 151 PROGRESS IN GEOPHYSICSMar 2006 油气地球物理勘探技术进展 张向林1 陶 果1 刘新茹2 1 中国石油大学 北京 CNPC测井重点实验室测井研究中心 北京102249 2 大港油田测井公司 天津300280 摘 要 文章回顾了中国油气测井 物探的发展历程 分析了中国油气地球物理勘探方法研究 装备 处理解释技术 的现状及在世界油气勘探中的地位 分别从测井技术的方法 井下仪器 地面系统及资料处理解释评价方面和地震勘 探的方法 震源 检波器 地面系统及资料处理解释方面介绍了中国油气地球物理勘探技术的发展及方向 关键词 测井 地震勘探 解释评价 仪器 发展 中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 100422903 2006 0120143209 Progress in oil geophysical exploration ZHAN G Xiang2lin1 TAO Guo1 LIU Xin2ru2 1 China University ofPetroleum Beijing CN PC Logging Key L aboratory Logging Research Department Beijing 102249 China 2 Dagang Oilf ield Logging Company Tianjin300280 China Abstract The progress and development of logging and seismic in geophysical exploration in China are reviewed The status and recent progress of research equipment and explanation of logging and seismic in Chinese oil geophysical exploration are described This paper introduces future development of Oil geophysical exploration in technique e2 quipment and explanation and evaluation Keywords logging seismic exploration evaluation equipment development 收稿日期 2005205210 修回日期 2005208230 作者简介 张向林 男 1969年生 河北省康保县人 1993年毕业于江汉石油学院 现为石油大学在读博士研究生 长期从事测井仪器的研 究 现主要从事光栅地震检波器的开发研究和光纤传感器在石油中的应用研究 E2mail zxl 1111 0 引 言 地球物理勘探技术广泛用于石油和矿产资源勘 探 环境污染 如废水 有毒气体扩散等 监测与探 查 地质灾害 山体滑坡 地面塌陷等 调查 水文 寻 找水源等 勘察 工程质量 路基 大坝质量检测等 探测等 油气物理勘探是寻找 发现和利用油气资源 的首要环节 运用各种勘探手段了解地下的地质状 况 判断油气藏的位置 规模等特性 主要分为物探 技术和测井技术或两者结合 物探技术包括地震勘 探 航空遥感探测 区域重力调查等技术 油气勘探 中的物探技术是指人工地震勘探 即通过人工激发 地震的方式 一般为了了解区域构造的地球物理勘 探方法常用地震勘探方法 对含油气评价常用测井 方法 地震勘探是依据地层岩石对地震波的弹性反 射 折射 绕射 频散等现象及其动力学特征特性 通 过人工激发地震或利用地质应力场变化引起的微地 震 根据地震波传播特性 用地震检波器单元在地面 或井中采集来自地下目标体反射 折射 绕射 频散 的信号经采集站传输到地震仪记录下来 通过计算 机对所记录的信号进行技术处理和地质解释 推断 地质差异体的结构 构造 预测油气储层 地震勘探 如图1 测井是用井下仪器在钻井井眼中测量地层 岩石的声 电 核 磁 光等物理性质 经由电缆或传 输媒介传输到地面测井系统记录下来 通过计算机 对所测的资料进行技术处理和物理 地质解释 确定 目标资源 煤 金属 放射性矿产 地热 地下水 石油 与天然气 水合气 和工程 环境地质 的埋藏深度及 其特性 或在套管井中测量流体的物理性质 判断流 体的特性及深度 或测量井壁或井壁附近介质的物 理状态 借助计算机对资料进行技术处理和物理 地 质解释 判定井身的状况 测井如图2所示 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 地 球 物 理 学 进 展21卷 图1 地震勘探与解释 Fig 1 Seismic exploration and evaluation 图2 测井与解释评价 Fig 2 Logging and evaluation 1 地球物理勘探技术的发展历程 1 1 中国测井技术发展的历程 从 法 国MarcelSchlumberger和Conrad Schlumberger兄弟发明了电阻率测井仪并于1927 年9月在法国Pechlbrom油田的井深为488米的井 中进行了首次测井 1 2 以来 测井技术有了飞速发 展 1931年产生了自然电位测井 1942年Archie G E 提出了著名的阿尔奇公式 1945年产生了自 然伽马测井 1948年产生了感应测井 1948年Doll 给出了自然电位与地层水电阻率的响应关系 1950 年产生了密度测井 1952年产生了侧向测井 1956 年产生了放射性测井 1960年Brown开发了核磁测 井仪器 2 4 20世纪90年代后井下仪器向阵列化 系列化 数字化方向发展 地面测井系统向成像化发 展 全球有四大石油测井国即美国 法国 中国及 俄罗斯 美 法有先进的测井设备 包括地面系统 井 下仪器及辅助等设备 和测井资料解释评价软件包 Schlumberger公司的Doll研究中心领跑测井前 沿 4 6 在西方 测井分为电缆测井和随钻测井两大 类 Schlumberger Halliburton及Baker2Atlas三大 测井公司控制了电缆测井开放的国际市场92 的 工作量 测井收入大约为34亿美元 随钻测井技术 主 要 被Schlumberger Halliburton和Baker2 Hughes所垄断 7 8 随钻测井收入为10亿美元以 上 服务产值占整个测井行业产值的25 以上 并 且继续增长 出现随钻测井技术部分代替电缆测井 技术的趋势 8 9 但是我国主要以电缆测井为主 随 钻测井技术较弱 处于起步阶段 主要是引进设备和 技术 俄罗斯与美 法不同 有自己独特的测井方法 和测井仪器 其中核磁测井 电磁波测井 宽频带声 波测井及中子寿命测井等方法独特先进 但测井仪 器制造工艺粗糙 前苏联发现了水淹油层的导电机 理 做出了世界上第一条电阻率与饱和度曲线 促进 了测井解释技术的发展 中国测井技术与美 法相比 落后一代大约10年 一直处于引进 跟踪美国 法国 测井装备和技术 4 6 10 中国的测井始于1939年12 月20日 地球物理勘探专家翁文波先生首次在四川 石油沟一号井测出一条自然电位曲线和一条电阻率 曲线 2 3 10 1947年冬天 中国成立了第一个测井站 玉门测井站 我国测井仪器设计及制造创始人 刘永年研制出中国第一台电位差计式的手动测井仪 2 3 10 1958年在消化吸收前苏联51型全自动测井 仪的基础上 研制出了国产581全自动多线测井 仪 10 中国测井技术发展经历了四个阶段 2 3 11 1939年12月到60年代末是模拟记录测井阶段 第 一阶段 用检流计测量回路电流得到探测系统测量 间的电位差变化 主要测井方法有声速 感应 普通 电阻率 井径 自然电位 自然伽马测井 从上世纪 60年代末到70年代末属数字测井阶段 第二阶 段 采用数字磁带机数字记录 测井方法有深 中 浅电阻率 中子孔隙度 补偿密度 声速 井径 自 然伽马 自然电位测井 所为 常规九条曲线 及地 层倾角测井 提高了泥质砂岩油气藏的勘探效益 6 70年代末到90年代末为数控测井阶段 第三阶 段 以计算机为中心的遥控 遥测系统 测井方法有 常规九条曲线 自然伽马能谱 岩性密度 碳氧比能 谱 长源距声波 电磁波 井下声波电视 横波等测 井 对裂缝性碳酸盐岩油气藏和天然气的勘探效果 显著 6 90年代末以后发展为成像测井阶段 第四 阶段 测井方法有快速平台测井 核磁测井和成像 441 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 1期张向林 等 油气地球物理勘探技术进展 测井 目前国际上能够生产成像测井设备和提供技 术服务的主要有斯仑贝谢公司的MAXIS 500 阿 特拉斯公司EXCLIPS 5700和哈里伯顿公司的 EXCELL 2000 12 14 国际上能够生产核磁成像 测井设备和提供技术服务的公司主要有俄罗斯 斯 仑贝谢公司和美国NUMAR公司 15 17 我国测井 仪器走以引进为主与消化吸收国外先进技术自行研 究为辅相结合的模式 引进了成像测井仪EX2 CLIPS25700 EXCELL22000和井下成像测井仪器 微电阻率扫描 阵列感应 方位电阻率 高分辨率感 应测井仪 超声波电视成像 XMIC 偶极子声波成 像 环井眼数据成像 核磁共振测井仪等 以及测井 解释评价软件包 我国自行研究的微电阻扫描成像 测井仪 阵列感应 阵列中子 阵列声波已通过了现 场试验 6 有助于复杂油气藏的勘探 1 2 中国地震勘探技术发展历程 地震勘探技术经过了一个世纪的研究和发展 从1845年Mallet以 人工地震 测量地震速度实验 开始 18 1922年明特罗普地震勘探公司正式组建装 备了两个地震勘探队 利用机械式地震仪在墨西哥 和美国墨西哥湾沿岸地区进行折射波法地震勘 探 18 19 1913年由Reginald Fessenden提出了反 射法地震勘探 18 19 1924年利用单次覆盖地震资料 首次在美国德克萨斯州发现穹隆油田 18 19 20 50年 代W H Mayne发明了共深度点 共中心点或共反 射点 叠加技术 18 20 美国Conoco公司发明了地震 可控震源 21 1967年Exxon石油公司在休斯顿附 近的Friendsword油田进行了首次3D地震测 量 19 20 我国第一个地震勘探队是在地球物理勘探专家 翁文波的指导下1949年筹备的 1951年在上海成 立后开赴陕北地区进行工作 队长赵仁寿 副队长苏 盛甫 技术人员为陆邦干 潘祖福等 1 2 18 20 我国地 震勘探仪的发展以引进为主 自制为辅与国外同步 发展经历了四个阶段 22 24 20世纪50年代电子管 光电照相记录地震仪 动态范围为25 dB左右 首 次利用石油地震勘探发现了大庆长垣油田 电子管 技术为地震勘探发展的第一阶段 60年代半导体器 件构成的模拟磁带记录地震仪 动态范围为45 dB 左右 发现了大港 辽河 胜利等油田 模拟技术为地 震勘探发展的第二阶段 70 80年代数字磁带记录 地震仪 动态范围达90 dB 1980年开始了第一次 三维数字地震勘探 24 25 数字技术为地震勘探发展 的第三阶段 90年代后大规模集成电路记录地震仪 动态范围达120 dB 数据传输方面出现了网络遥 测技术 遥测技术为地震勘探发展的第四阶段 目前 制约整个地震数据采集环节的关键在于地震检波器 和地震信号传输电缆 而不是地震数据记录系统本 身 我 国 是地 震 检 波 器 生 产 和 使用 最 多 的 国 家 26 27 2 地球物理勘探技术发展方向 2 1 测井技术研究方向 测井方法和仪器的发展反映了现代科技的发 展 测井仪器或测量技术的创新和进步会使那些原 来无法实现的测井方法得以实现 随着油气勘探进 程的加快和勘探程度的提高 中国油气勘探和油气 田开发地质及工程难度越来越大 测井面临高含水 油田开发测井 超深井和水平井测井等技术难度 美 国的高新技术是针对高产油气勘探开发的 对中国 高含水低产油气勘探开发有些不足 所以 中国必须 建立适合自己的油气地质特点的测井新理论 新方 法 新仪器和测井数据处理解释评价技术 目前测井技术主要发展方向是 成像测井 随钻 测井 核磁测井 多井精细解释技术 高温高压井的 测量与解释 水平井的解释模型及方法研究 过套管 井的剩余油饱和度测量方法及解释技术等 测井研 究方向如表1 表1 测井研究方向 Table 1 Logging development 测井研究方面内 容 方 法 研究井下地层及油气水的物理性质特征 建立 地质参数与物理参数的关系 测量依据 仪 器 地面采集 系统 完成对井下仪器的信号采集 处理 显示 记录 主要有信号采集 示波器 电源 记录仪 显示系 统 工控计算机 操作系统 井下仪器 实现地质信息转化成电信号 存储或通过电缆 等传输介质传输到地面采集系统 主要有传感 器 电子线路及遥传系统 辅助设备 包括液压绞车系统 滑轮 防喷装置 防卡 防落 装置 电缆 电缆与仪器连接器 工 艺 根据测试目的要求 设计完成任务的方法 技 术 步骤和预防及补救措施 处 理 利用数学 物理技术 信号处理技术等手段 把 电信号还原为物理参数 解 释 依据地质参数与物理参数的关系 确定出油气 水 2 1 1 测井方法 自然电位测井用来测量地层中是泥浆与砂泥岩 地层相互渗透在井壁产生的电位 其测井曲线用来 541 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 地 球 物 理 学 进 展21卷 划分地层剖面 确定砂岩渗透性地层和泥岩非渗透 层 自然伽马测井用来测量地层中天然放射性伽马 射线总量 其测井曲线用来划分地层剖面 确定地层 中的泥质含量 解决有关油矿地质问题 以及进行地 层对比等 自然伽马能谱测井测量地层中伽马放射性总量 和钍 铀 钾的含量 用于划分地层剖面 测定地层的 泥质含量等 与自然伽马测井相比 可以解决比较复 杂岩性划分和识别 岩性密度测井同时测量地层的体积密度和岩石 光电吸收截面指数 Pe Pe参数用于指示岩石中矿 物的含量 其测井曲线用来区分岩性 确定粘土含 量 计算地层的孔隙度 确定含气层和识别裂缝 补偿中子测井测量主要用于识别孔隙性地层和 估算孔隙度 通过将中子测井孔隙度与其它孔隙度 测井或者岩心分析资料对比 能够将气层从油层或 者水层中区分出来 其测井曲线用来确定孔隙度 识 别气层 中子和密度测井相结合进行地层评价 补偿声波测井是测量地层的声速 测量声波的 传播时间进行地层对比和计算地层孔隙度 检查水 泥胶结质量 结合其它孔隙度资料识别岩性 从波形 特征或变密度显示识别裂缝 双侧向电阻率测井测量盐水泥浆的地层电阻率 仪器 其使 聚焦 的电流流入地层得到一条深探测 电阻率和一条浅探测电阻率曲线 可以得到地层真 电阻率和侵入带的含水饱和度 定性判别渗透率 感应测井测量地层高中低电导率 确定地层的 电阻率 其提供一条深探测感应电阻率 一条中探测 感应电阻率和一条浅探测八侧向电阻率曲线及一条 自然电位曲线 应用确定地层真电阻率 侵入半径 渗透层 地层水电阻率 地层倾角确定地层的倾角和倾向 利用地层倾 角资料分析地质构造的类型和地层沉积环境 识别 断层 裂缝和岩石的走向 确定井眼几何形态 储层参数评价测井主要用于定量求出可开采层 的剩余油饱和度和对水淹层定期跟踪监测应用 确 定淡水油田生产套管井外地层中含油饱和度 区分 油层与低矿化度水层 计算地层的泥质含量 确定粘 土矿物的成分及体积含量等 生产测井是在油田开发过程中 在套管井测量 沿管内流动流体的流量 温度 压力 含水等 井身结 构状况及投产后的储集层变化 评价油 气藏流体界 面的移动特性 中子寿命测井根据注硼前后两次测量地层俘获 截面值的变化 就可以直观评价射孔井段内地层的 可动水含量 从而划分水淹级别 认识地层剩余油的 分布状况 监测油田开发动态 为稳产提供信息 成像测井技术 阵列感应成像测井 微电阻率扫 描成像测井仪 井下超声成像测井仪等 是在井下采 用传感器以阵列扫描或旋转扫描方式测量 沿井眼 纵向 周向或径向大量采集地层信息 传输至地面测 井系统经图像处理技术得到井壁二维或环井眼某一 径向探测深度以内的三维图像 具有很高的纵向 横 向分辨能力 从井壁成像图上可对地层 断层 裂缝 的产状 方位和走向等分布特征 类型 地层的层理 砂泥岩薄互层的划分 储层有效厚度 沉积粒序的变 化 砾石颗粒的大小等做出正确的分析 核磁共振成像测井利用核磁弛豫原理 从T2 谱中能够得出束缚流体体积和可动流体体积 不受 泥浆 泥饼及侵入的影响 提供包括与岩性无关的孔 隙度 有效孔隙度 自由流体孔隙度 束缚水孔隙 度 束缚水饱和度 渗透率 颗粒大小和孔隙大小分 布的地层评价岩石物理数据 随钻测井可以监测钻井井眼轨迹 指导钻井及 时了解高压油水层 裂缝等地质异常情况 采取有效 措施防止井喷或其它事故的发生 获得无污染原始 地层特性参数 准确求取地层孔隙度 剩余油饱和 度 渗透率等油气水参数 9 随钻成像测井在钻井时对形状较规则的井眼成 像并具有100 的井眼覆盖率 传送到地面的图像 给出进入给定地层角度的早期指示 构造倾角 裂缝 分析和表征 断层识别 沉积环境和砂体几何形状 便于更精确地进行地质导向 能够实时决策并节约 钻机时间 2 1 2 测井资料处理及解释评价技术 综合测井资料解释的主要任务是识别地层 确 定岩性 划分油水层等 目前测井处理与解释评价攻 关方向有 6 9 11 13 14 16 17 28 1 多井精细解释及区域评价技术 2 天然气 煤层气 水合物储层识别与定量解 释评价技术 3 水淹层的分类 识别与定量评价解释技术 4 高温高压井 超深井 水平井测井技术与解 释评价方法 5 高含水 低阻 低孔 低渗油气层 稠油层剩 余油饱和度及其分布测井技术与解释评价技术 6 裂缝 孔洞 断层碳酸盐岩 火成岩储层评 641 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 1期张向林 等 油气地球物理勘探技术进展 价技术 7 砂泥岩薄互层 砾岩测井解释评价技术 8 隐蔽性 复杂岩性油气藏 砂泥岩非均质储 层 孔 缝 洞 断层等储层 的识别 计算和描述测井 解释评价技术 9 产出剖面 注水剖面和工程测井资料解释 评价技术 10 剩余油饱和度测井及过套管剩余油饱和 度测量方法及解释评价技术 11 声波全波测井 核磁共振测井 常规测井 能谱测井 成像测井等资料的解释评价技术和应用 研究 12 随钻测井 电阻率 声波 核磁 放射性 测 井技术与解释评价方法 13 井内流体 套管壁 水泥环及井壁 冲洗 带 侵入带及原状地层成像的研究 2 1 3 测井解释软件包 测井资料由解释评价软件人工交互综合解释划 分油水层或油水层变化情况 国内主要解释软件有 西方阿特拉斯公司开发研制的express软件系统 斯仑贝谢公司研制开发GeoFrame处理解释系统 哈里伯顿国际公司开发研制的工作站综合解释软件 系统DPP 中国开发研制的单井地层评价测井处理 解释软件系统Forward START 多井综合评价系 统Cif2000和生产测井软件系统WATCH 开发具 有自主知识产权的测井处理解释人机一体三维可视 化软件系统 进一步深化国产软件功能并推广 2 1 4 测井仪器研究方向 测井仪器向阵列化 系列化 数字化 标准化和 集成化多功能方向发展 表现信息采集量大 组合性 强而灵活 目的是解决各向异性问题 提高纵向分辨 率 横向探测深度 2 1 4 1 井下仪器 1 电缆测井井下仪器 电缆测井占世界测井的80 以上 包括声 电 核磁 放射性 光测井 井下仪器种类众多 分裸眼测 井 生产测试及油藏监测三大系列 1 裸眼电缆测井井下仪器 6 9 17 电阻率井下仪器的研究 有侧向系列 微球 三侧向 八侧向 双侧向和七侧向 感应系列 双感 应 高分辨率感应 阵列感应 梯度电极系列 复电 阻率等 声波井下仪器的研究 有长源距声波 偶极 子声波 全波列 阵列声波 横波 水泥胶结测井 变 密度测井 井下扫描电视等 核磁共振井下仪器的研究 放射性井下仪器的研究 有补偿中子 阵列 中子 补偿密度 岩性密度 方位密度 自然伽马 自 然伽马能谱等 地层测试仪的研究 光纤井斜方位仪的研究 2 生产测试井下仪器 28 测井方法有井温 流量 压力 噪声 放射性 持 率 密度 井径 套管电位 井眼声波电视 套管接箍 脉冲回声水泥结胶 脉冲中子俘获 中子测井 伽马 射线 伽马能潜 声波 地层测试等 注入 产出剖面多参数组合仪器 及高含水 持水率测井仪器的研究 高温高压测井仪器的研究 水平井产液剖面测井仪器的研究 剩余油饱和度监测测井仪器 过套管井产层 电阻率 C O 中子等 的研究 工程测井 检测套管损坏 射孔质量检测 水 泥胶结 成像测井仪器的研究 3 油藏监测仪器 井间剩余油饱和度监测测井仪器的研究 井下存储仪器的研究 光纤井下永久监测系统的开发 将是未来油 藏监测方向 是数字化油田的基础 2 随钻测井井下仪器 8 9 随钻测井钻井陀螺仪的研究 随钻电阻率仪的研究 随钻声波仪的研究 随钻核磁仪的研究 随钻放射性仪的研究 随钻地层测试仪的研究 传输方式的研究 2 1 4 2 地面仪器 目前国内测井地面系统种类较多 先进的成像 设备有引进的EXCLIPS25700 EXCELL22000和国 内正研发的SL26000成像系统 ERA2000成像测井 地面系统 研究方向有 1 开发具有自主知识产权的成像测井地面系 统 能配接国内外井下成像测井仪器及常规井下仪 器 2 多组合 小尺寸的快速测井平台系统的研 究 3 网络化测井平台的研究 741 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 地 球 物 理 学 进 展21卷 2 2 地震勘探技术研究方向 据统计我国油气资源十分丰富 油气勘探潜力 很大 目前我国石油资源探明率仅为24 天然气 探明率仅为4 石油可采资源探明率为40 处于 勘探中期阶段 天然气可采资源探明率为20 属 于勘探的早期阶段 我国油气勘探的难度越来越大 有价值的勘探目标的尺度变得越来越小 非构造 复 杂和隐蔽的油气藏成了勘探的主要对象 为寻找复 杂和隐蔽的油气藏 开始了矢量地震 山地地震勘探 技术研究 地震勘探技术的发展应主要集中在两大 研究领域 29 30 1 如何提高地震勘探的分辨率 2 改善深层数据品质 尽量宽的动态范围和 频带 目前地震勘探技术主要的发展方向是 高分 辨率地震 3D 4D地震 VSP地震与井间微地震 多 波多分量地震 高精度地震信号处理技术 地下成像 技术 处理解释一体化及三维可视化技术 2 2 1 地震勘探方法 反射法是按一定的观测规则 记录地震波从震 源到物性差异地层分界反射回到检波器的旅行时 间 该时间的变化反应了地下地层起伏形态的变化 折射方法是地震波以临界角入射到速度分界面 下层速度大于上覆层速度 产生以下层速度传播的 滑行波 滑行波引起上覆层质点的振动形成的波传 播的检波器的旅行时间 该时间的变化反应了地下 地层速度界面起伏形态的变化 透射方法纪录穿透不同弹性分界面的时间 震 源与检波器位于地质体或地下弹性分界面两侧 相 当于光学的折射方法 该时间的变化反应了地下 地层厚度形态的变化 二维地震是在地面一条直线 地震测线 每隔 几十米进行爆破并接收地震波 经计算机处理后就 可得到测线下一条剖面的地质图像 三维地震是在地表面一块面积内 以很小间隔 同时观测地下空间内各个方向所有反射的工作方 法 它得到的是地下三维空间 体 的图像 提高了地 震勘探的精确度 对地下地质构造复杂多变的地区 特别有效 四维地震 时移地震 是三维空间加一维时间构 成的 将原来传统的三维地震数据 每隔一段时间重 复地震勘探一次 将多次地震数据综合比较分析 油 藏特性 储层流体运动 流体成分变化 饱和度变化 压力变化 孔隙率和温度等 变化所引起地震响应变 化 利用数据间的差异来分析和描述地质目标体的 属性变化 了解储层动态变化和寻找剩余油气 监测 油气藏特性在油气藏开发过程中的变化 实现油气 藏开发动态管理 1982 1983年由Arco公司 Greaves等人在北得克萨斯州的Holt储层上进行 了首次的4D地震试验勘探 获得的地震图像清楚 地反映了由流体引起的储层变化特征 证实了四维 地震的可行性 矢量地震勘探 即多波地震勘探 激发纵波 同 时接收纵波和横波 由于纵波质点位移的方向与波 的传播方向平行 横波的质点位移方向与波的传播 方向垂直 横波速度不受岩石中流体的影响 这样 就可以利用纵波和横波来提高成像质量 预测岩性 与裂缝和检测油气 井中微地震监测是指在油气开采过程中 注 水 注气 热驱或水力压裂等因素所引起的地下应力 场变化 导致岩层裂缝或断裂产生的冲击力 从而 产生地震波 据此在井中安置检波器进行接收 通 过计算机对数据进行技术处理与解释 对油气田开 发过程中孔隙流体前缘运动进行监测 对隐蔽油气 藏的识别与发现十分有效 VSP地震是地面击发地震波 由放入井中的检 波器接收在地层中传播的地震波信号 根据不同的 地震波形态 将地层层序分开 可确定储层深度和规 模 识别地层沉积序列和沉积构造 人工地震增产技术是利用地面或井下人工震 源 对油层进行低频声波激励处理 以解除油层污 染 改善流体流动性 促使石油中的溶解气和吸附在 油层中的天然气分离 从而提高原油产量和采收率 2 2 2 地 震 勘 探 处 理 技 术 及 解 释 攻 关 方 向 19 23 31 34 地震资料解释是地震勘探的最后一个环节 解 释结果的准确与否不但取决于地震资料品质的好 坏 而且取决于解释水平的高低 研究方向 1 针对不同地质目标 有针对性的数据重复 处理技术 2 数据处理技术如静校正 速度建模 偏移归 位 谱分解技术 预测反演估算噪声 三维叠前相干 噪声压制和综合去噪法去噪技术 精 细处理中应用 的层析基准面延拓速度分析技术 零炮检距波阻抗 反演处理技术 AVO分析技术 时域及深度域处 理技术 叠前深度偏移技术 地震属性提取和时频 分析技术等研究 地震属性技术是从地震数据中提 取包括了运动学和动力学属性 几何属性以及物理 属性等有关时间 振幅 频率 吸收衰减等方面的地 841 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 1期张向林 等 油气地球物理勘探技术进展 震属性 从频谱 自相关函数 复数道分析 线性预 测 分形 小波变换等方法从数据时窗中提取属性 深度域成像技术在复杂构造地区基于波动方程的叠 前深度偏移 用神经网络 叠加速度换法 相干反演 以及层析成像等技术建立速度模型成像 3 深层及深部 隐蔽性油气藏 碳酸盐岩 断 块 裂缝等构造的地震处理技术研究 4 复杂地区 沙漠 滩海 高寒区 表层火山岩 覆盖区 高陡倾角山前盆地 黄土塬和高原等 地震 资料采集技术及低信噪比数据处理技术研究 5 海洋石油勘探开发不断向深水海域推进 勘探领域已从水深300 m扩展到3 000 m的深海 区 深海勘探采集技术及数据处理技术研究 6 直接找油气的多波多分量地震数据与油田 开发监测的井中和井间地震数据 时移地震数据处 理技术 7 提高地震剖面分辨率和信噪比的非线性地 震信号处理技术和随机波动理论研究 8 随钻地震技术及地震资料解释技术的研 究 9 广角地震资料解释技术的研究 10 地震剖面构造解释可视化研究 可视化技 术是把描述物理现象数据转化为图形 图像 并运用 颜色 透视 动画观察视点的实时改变等视觉表现形 式 使人们能够观察到不可见的对象 洞察事物内部 结构 通过数据的3维立体显示 使解释人员能够作 构造断层 地层沉积 岩性 储集参数和油气等的交 互解释 2 2 3 地震剖面解释软件包 32 35 国内地震剖面解释软件没有自主开发的解释软 件基本是引进国外的 主要解释软件系统有 法国 CGG公司的Geovecteur Plus 美国西方地球物理服 务公司的Omega 美国Landmark公司的Land2 mark PROMAX 3DVI Voxcube 美国坦索地球物 理公司的CM和以色列Paradigm公司的GeoDepth 等 开发具有自主知识产权的地震剖面处理解释人 机一体三维可视化软件系统是地震资料处理解释面 临急需解决的问题 2 2 4 地震勘探仪器发展方向 地震勘探随着向深层 隐蔽 复杂构造等寻找油 气藏 对地震仪提出了新的要求 要有更高的垂直与 空间分辨率 大的动态范围及高信噪比 易于对弱信 号检测 目前 在地震勘探中高分辨率勘探已成为主 要发展方向 由于地壳本身是一个大的低通滤波器 对高频成份的衰减十分严重 传统地震检波器已成 为勘探的瓶颈 鉴于光纤传感器的十分显著的特点 重量轻 体积小 抗电磁干扰 复用能力强 灵敏度 高 频带宽和受周围环境的影响小 光纤检波器将是 主要发展方向 地震勘探设备包括震源 检波器 地 震仪及辅助设备 主要供应商 35 36 有Sercel I O IVI Bolt 俊峰公司 西仪厂等 其中法国的Sercel 和美国的I O公司主导地震方向 震源 21 32 35 37 包括炸药 可控振源及气枪 当 震源振动时产生的地震波向地下传播 遇到波阻抗 差异地震波会发生反射 绕射或投射 产生大地振动 的激励能量传给采集地震波的检波器 由于炸药的 危险性及环保的要求 可控振源和气枪将成为主要 震源 要求震源特性为总能量要高 能量最大传播距 离接近1 km 能量释放时间要短和初始能量向下 传播 宽频带 5 800 Hz 破坏性小 31 现使用的 震源是由Sercel I O IVI 俊峰公司 Geospace等 提供的 大力开发自主知识产权小型可控大冲击力 的震源及海洋震源气枪将是我国震源发展方向 检波器 32 35 37 现使用的检波器有动圈式 涡流 式 压电式和数字式检波器 获取大地的激励位移 或大地激励速度或大地激励加速度 输出与大地振 动特性有关的电压信号传给采集站 主要是由Sen2 sor Mark OYO 俊峰公司 西仪厂生产的 种类较 多但动态范围只有50 dB左右 已严重制约了地震 勘探的发展 海洋 沼泽用光纤水听器 陆用光纤多 分量检波器和井下光纤检波器将是未来的主流 光 纤Bragg检波器的动态范围达到94 dB 地震仪 31 40 控制震源起振并记录采集站的信 号 已达上万道24位A D遥测 有线系列有Sercel 公司的SN388和SN408 I O公司的System Two GEO2X公司的ARAM系列及中国的SN1006 无 线系列有BOX EAGL E88 无线网络和有线遥测相 结合上万道数字地震仪将是未来网络地震勘探的主 流 辅助设备 采集站 插接线 传输线缆等设备 光 缆将是未来的主要传输媒介 3 结 语 3 1 石油工业的发展必须依靠先进的油气物理勘 探理论和技术 测井仪器地面记录系统将向综合性 更强 性能更强大 技术含量更高方向发展 与测井 资料处理解释相关的软件向高度集成化 可视化方 向发展 随钻测量技术 成像测井技术 核磁共振测 941 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 地 球 物 理 学 进 展21卷 井技术 小井眼测井技术 多系列组合测井技术及测 井与地震结合技术是当前测井发展方向 3 2 测井行业突出的特点是 4 6 7 11 技术含量较高 涉及声学 电磁学 核物理学 电子学 光学 机械制 造 数 学 物 理 学 化 学 地 质 等 技 术 垄 断 Schlumberger Halliburton及Baker2Atlas三大测 井公司控制了开放的国际市场90 的测井服务工 作 不仅研制生产测井装备而且也提供测井服务和 技术支持 成像测井技术是当代测井前沿技术 不 仅用于油气勘探 而且还能用于油田开发 探测水驱 油田剩余油分布及其采出程度 对水驱油田增产挖 潜和提高原油采收率意义重大 6 随钻测井将代替 电缆测井 网络测井将是下一代测井方向 41 我国的油气地震勘探面临复杂地表 沙漠 荒 滩 高山和高寒山地等 深海和油田规模小 储量品 质差的老探区的新勘探条件下的数据采集 高速屏 蔽层 火成岩和盐层等 下的地震数据采集 广角地 震 深层地震数据采集等 13 29 光纤Bragg检波器 是地震勘探领域最理想的地震传感器 3 3 物探技术方面发展特点 40 42 是 1 仪器设备向高灵敏度 高分辨率 高精确 度 高信噪比 大动态范围 小型化 自动化及一体化 方向发展 仪器设计一体化是指地面设备 检波器 传输电缆 采集站 集成一体化 有线遥测与无线遥 测混合一体化 不同震源 炸药震源 可控震源 气枪 震源 激发方式与控制一体化 30 35 37 2 地震剖面解释成果向处理优化 解释成果 优化 显示成果成像化发展 3 计算机集群技术及网络技术结合 实现采 集实时交互处理与解释 4 处理软件系统体现了开放性 集成化 可视 化 并行化 实现资料处理快速化 解释成果成像 化 测井在纵向上有很高的分辨率 但径向上的探 测深度和分辨率有限 而地震勘探纵向分辨率不如 测井 横向上有很高的分辨率且可连续探测区域大 利用测井资料得到的地层物性和储集性参数并与地 震资料确定的地质构造相结合有利于更精确地评价 油气储层在纵向和横向上变化的特征 42 总之 我们要抓住机遇 明确目标 发挥我们 的特长迎接挑战 把我国的油气勘探技术水平上一 个台阶 参 考 文 献 References 1 陆邦干 谢剑鸣 我国石油地球物理勘探的回顾与展望 J 地 球物理学报 1979 22 358 363 2 陆邦干 石油工业地球物理勘探早期发展史大事记 1939 1952年 J 石油地球物理勘探 1985 20 338 343 3 陈祖传 地球物理勘探技术的进展 J 地球物物理学进展 2000 10 3 1 19 4 陆大卫 范士洪 国外测井技术考察报告 J 测井技术 1997 21 6 377 379 5 谭廷栋 国内外测井技术水平对比 J 国外油气勘探 1996 8 6 754 761 6 陶果 多雪峰 我国地球物理测井技术的发展与战略初探 J 地球物理学进展 2001 16 3 98 101 7 谭廷栋 世界测井技术发展方向 J 世界石油工业 1996 3 1 20 25 8 潘宇 刘艳 周利军译 David Patrick Murphy著 2003年随钻 测井 MWD 和地层评价新进展 J 国外油田工程 2004 20 3 15 19 9 时鹏程 随钻测井技术在我国石油勘探开发中的应用 J 测 井技术 2002 26 6 441 445 10 谭廷栋 测井的回顾与展望 J 地球物理学报 1994 37 supp 1 425 427 11 谭廷栋 中国石油测井学科的发展及展望 J 地球物理学 报 1997 40 supp 344 350 12 谢树棋 成像测井技术 J 江汉石油职工大学学报 1999 12 4 47 50 13 程金箴