油气地球物理勘探技术进展

第21卷　第1期

2006年3月(页码:143～151)

地　球　物　理　学　进　展

PRO GRESS 　IN 　GEOP H YSICS

Vol. 21　No. 1Mar. 　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 Xiang 2lin 1, 　TAO 1, IU 2

(1. China Universit y of Pet roleum (B ei j ing ) , CN PC L og ging Key L ment , Bei j ing , 102249, Chi na;

2. Dagang Oil f iel d L og ging , , )

Abstract 　The progress and logging in geophysical exploration in China are reviewed. The status and recent and explanation of logging and seismic in Chinese oil geophysical exploration are paper f uture development of Oil geophysical exploration in technique , e 2quipment K eyw ords 　, exploration , evaluation , equipment , development

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.

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. (E 2mail :zxl-1111@163. com )

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卷

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Baker 2Atlas 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Baker 2Hughes 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, , 、宽频带声, 但测井仪, , 促进. 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

) 及地然伽马、自然电位测井(所为“常规九条曲线”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

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Marcel Schlumberger 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

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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MA XIS -500、阿特拉斯公司EXCL IPS -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EX 2CL IPS 25700、EXCELL 22000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从1845年Mallet 以“人工地震”开始[18],1922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25dB 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45dB 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90dB ) ,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120dB ) , 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, 随着油气勘探进程的加快和勘探程度的提高, 测井面临高含水、. 美, 对中国, 所以, 中国必须、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

T able 1　Logging development

测井研究方面方　法地面采集

系统仪

井下仪器器

辅助设备工　艺处　理解　释

内　　　　容

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) 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. 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. 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

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

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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, 者水层中区分出来, 别气层、.

, 测量声波的、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、、类型、地层的层理、砂泥岩薄互层的划分、、沉积粒序的变化、.

, 从T2, 不受, 提供包括与岩性无关的孔(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

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密度测井、井下扫描电视等.

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

③核磁共振井下仪器的研究.

④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.

⑤地层测试仪的研究. ⑥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.

①注入、、及高含水.

.

(过套管井产层、C/O 、中子等) 的研究.

⑤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:

①井间剩余油饱和度监测测井仪器的研究. ②井下存储仪器的研究.

③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]:

①随钻测井钻井陀螺仪的研究. ②随钻电阻率仪的研究. ③随钻声波仪的研究. ④随钻核磁仪的研究. ⑤随钻放射性仪的研究.

⑥随钻地层测试仪的研究. ⑦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EXCL IPS 25700、EXCELL 22000和国内正研发的SL 26000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.

, :exp 软件系统、Frame 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 、STAR T 、多井综合评价系统Cif2000和生产测井软件系统WA TCH. 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]:

①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.

②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

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2. 2　地震勘探技术研究方向

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.

, 注, 从而, 据此在井中安置检波器进行接收, 通, 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

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

间, . 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

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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300m 扩展到3000m 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) (8) 究.

(9) .

(10) . 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

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 、IV I 、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, 震源, (能量最大传播距1) 、5) 、破坏性小[31]. 现使用的Sercel 、I/O 、IV I 、俊峰公司、Geospace 等, 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Sen 2sor 、Mark 、O YO 、俊峰公司、西仪厂生产的, 种类较多但动态范围只有50dB 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94dB.

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 、GEO 2X 公司的ARAM 系列及中国的SN1006, 无

务公司的Omega 、美国Landmark 公司的Land 2

mark 、PROMAX 、3DV I 、Voxcube , 美国坦索地球物理公司的CM 和以色列Paradigm 公司的GeoDept h 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,

线系列有BOX 、EA G L 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

地　球　物　理　学　进　展

球物理学报,1979,22:358～363.

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Baker 2Atlas 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(震) 、深层地震数据采集等[13,29], 3. 3　,42](1) 、高分辨率、高精确度、高信噪比、、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

[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 ) 和地层评价新进展国外油田工程,2004,20

(3) :15～19.

[9]时鹏程[J].测

,26() :441]　. [J ].地球物理学报, 1994, 37

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, 李文光. 我国石油地球物理勘探技术现状与展望[J].

石油地球物理勘探,1990,25:1～9.

[14]　宋育贤. 国内外石油勘探开发新技术[J].国外油田工程,

2001,17(2) :49～51.

[15]　郭余峰, 单秀兰. 核磁测井[J].现代物理知识,1996,8(2) :36

～37.

[16]　刘士杰, 常忠有, 于会宇. 国内外测井技术动向[J].国外油田

工程,1998,37～39.

[17]　秦绪英, 宋波涛. 测井技术现状与展望[J].勘探地球物理进

展,2000,25(1) :26～34.

[18]　赵鸿儒, 郭铁栓. 工程地震勘探综述[J].地球物理学进展,

1994,9(3) :80～85.

[19]　毛宁波. 地震技术在石油勘探开发中的应用及新发展[J].自

然杂志,21(6) :325～327.

[20]　张德忠. 陆上石油地震勘探技术进步50年[J].石油地球物理

勘探, 2000,35(5) :545～558.

[21]　刘洪斌, 陈如恒. 地震勘探震源的历史与发展[J].石油机械,

1997,25(8) :43～45.

[22]　熊翥. 我国物探技术的进步及展望[J].石油地球物理勘探,

2003,38(5) :565～578.

[23]　欧庆贤. 中国石油物探技术发展的回顾与展望[J].地球物理

学报,1994,37(supp 1) :376～383.

[24]　王妙月. 我国地震勘探研究进展[J].地球物理学报,1997,40

(supp ) :257～265.

[25]　王立群. 中国工程物探的现状与发展[J].地球物理学报,

1994,37(supp 1) :385～395.

[26]　张德忠. 陆上石油地震勘探技术进步50年[J].石油地球物

理勘探, 2000,35(6) :683～694, 702.

1期张向林, 等:

油气地球物理勘探技术进展

[27]　陶知非. 新世纪物探装备技术综述[J].物探装备,2001,11

(2) :77～83.

[28]　赵培华. 我国油田开发测井新技术应用情况综述[J].测井技

[35]　立早. 关于发展我国物探装备技术的思考[J].物探装备,

2002,12(1) :11～14.

[36]　刘洪林. 国外地球物理勘探技术展望[J].国外油田工程,

1998,27～28.

[37]　湘赣. 地震勘探仪器的现状与发展[J].物探装备,2001,11

(1) :1～8.

[38]　熊翥. 我国物探技术的进步及展望[J].石油地球物理勘探,

2004, 39(5) :618～623, 627.

[39]　左卫华. 当代遥测地震仪器的现状及进展[J].地质装备,

2002,3(4) :3～7.

[40]　陈祖传. 发展适应我国需要的新一代物探仪器[J].石油仪

术,2002,26(1) :10～13.

[29]　刘光鼎, 祝靓谊. 近期油气勘探地球物理的一些新进展[J].

地球物理学进展, 2003,18(3) :363～367.

[30]　吴海成, 李惠民. 浅谈现代物探发展与举措[J].地质科技管

理,1996,1:7～9.

[31]　熊翥. 我国物探技术的进步及展望[J].石油地球物理勘探,

2004, 39(4) :488～492.

[32]　杨勤勇, 徐丽萍. 地震勘探技术新进展[J].勘探地球物理进

展,2002,25(1) :5～10.

[33]　张军华, 仝兆岐. 地震资料处理中的并行计算机技术(综述)

[J].物探化探计算技术,2002,24(1) :31～36.

[34]　肖玉茹, 孙义梅, 何峰煜. 地震方法技术在油气勘探开发中的

器, 1997, 11(5) :3～10.

[41]　肖立志, 谢然红, 柴细元, 等. 新世纪的测井技术—网络测井

及其技术体系初探[J].测井技术,2003,27(1) :6～10.

[42]　韩行吉, 杨文采, 吴永刚. [J].石油

应用与挑战[J].勘探地球物理进展,2003,26(2) :143～147. 地球物理勘探,1995,30(233.