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1、地球物理方法课程论文论油气地球物理勘探方法论油气地球物理勘探方法摘要 近年来，为了高效解释地下简单构造形态和提高固体矿产和油气勘探的效率，地球物理学家研发了针对不同的条件的地球物理方法。依据作者的所学的课程内容，本文介绍三种油气地球物理勘探方法的原理及优点等，其分别为简单地区地震勘探方法、多波勘探方法和地球物理测井方法。关键词 地球物理方法 简单地区地震勘探 多波勘探 测井1 简单地区地震勘探方法1.1 简单地区地震勘探难点及方法在简单地区,地表起伏变化较大，表层速度横向变化猛烈，岩性多变，表层构造简单， 基岩出露。简单地表必定引起地震采集激发和接收问题，同时给地震资料处理带来简单的静校正问题
2、。 静校正问题是目前简单地球地震勘探所面临的一个主要问题，它在很大程度上打算着资料处理的质量，影响叠前深度偏移及水平叠加的成像效果。传统的野外静校正量估算、初至折射静校正都是建立在有一个相对稳定基准面根底之上的。今后的进展是在老地层出露地区，没有一个相对稳定的折射界面而地表速度横向变化猛烈的状况下，承受什么样的 方法对波场进展校正。走时层析反演近地表模型构造以及不规章观测面上的波动方程延拓及其层替换有可能得到较广泛的应用，成为静校正技术的进展方向。由于地表条件简单和近地表速度变化显著，给近地表速度模型的反演工作带来了很大的困难。层析成像方法可以较好地模拟介质横向和纵向的速度变化，能同时考虑直达
3、波、透射波、回折波、折射波等初至波，为确定近地表速度构造供给了有效的工具。叠前压噪已成为简单地区地震数据处理提高信噪比的主要手段，今后的争论与进展主要 是深度和广度，并朝适用性进展，具体课题一是多道统计求滤波因子，二是非线性滤波系统 压噪，三是叠前多域正交分解及多域交替处理压噪。在简单地区，由于地表条件的简单多变， 采集数据信噪比往往很低，因此提高信噪比的处理技术始终是一项重要技术。速度是一个格外重要的信息，传统的速度分析方法不能适应简单地区地震数据的处理和解释的需求。在简单地区地震数据处理和解释中，反射波走时层析反演和深度偏移速度分析方法；有可能取代现有的速度分析方法。层析反演能使模型变得格
4、外微小，适用于非均质体模型；深度偏移方法把成像与速度分析严密结合在一起，保证了速度的准确性。射线路径走时最小和偏移叠加最大能量成像，是我们常用的两条原则，假设能把它们融合在一起，有可能使问题得到更完善的解决。目前的层层剥脱方法，有可能成为它们融合的途径，同时也说明白这种融合是完全有可能的。地震数据从时间域渐渐转向到深度域内进展，这是适应简单地区地震数据处理进展的一 个趋势。深度偏移技术是从时间域转向深度域最好的桥梁，也是处理与解释结合最好的纽带。过去几年，深度偏移技术在海上油气勘探中获得了巨大的成功，带来了难以估量的勘探效益。这说明深度偏移技术本身方法与算法已处于成熟阶段。对于陆上数据，特别是
5、那些需要 进展深度偏移处理的数据，目前仍处于蜻蜓点水式的试验效果，还未见到带来巨大勘探效益 的成功实例。究其缘由，主要是陆上数据深度偏移处理还存在基准面、静校正、信噪比、速度深度模型以及信号振幅严峻失真等问题。今后这项技术的进展是朝陆上数据应用技术方向 进展，形成与深度偏移技术进展的多项配套技术。1.2 解决简单地区构造准确成像的方法及优点1.2.1 层析反演表层速度模型解决简单山区的静校正问题对于提高简单山区地震资料的成像质量至关重要。初至波层析反演静校正在理论假设上摆脱了折射波理论的限制，更加适合简单的近地表条件。而且层析反演无需初始建模,降低了人为因素的影响，承受非显式射线追踪方式在全偏
6、移距内进展反演,降低了速度/深度模型的不确定性，提高了表层模型的精度，能够准确地得到表层低速带速度的分布规律和静校正量，它对地表高程变化和地下速度分布无任何假设和限制，能够适应各种简单近地表条件的静校正量的求取。1.2.2 波场延拓表层模型校正在表层速度模型层析反演根底上，用波场延拓的方法消退表层速度变化的影响是解决地震资料处理中简单地表问题的有效途径。该方法即可实现射线的变时差校正，提高叠加剖面的质量，又可使校正后的波场满足所在位置的波动特征，为叠前波动方程偏移奠定良好根底。1.2.3 波动理论建立偏移速度模型1.2.4 波动方程叠前深度偏移波动方程叠前深度偏移不仅能对简单地质体如盐丘、推覆
7、体和逆掩断层等有很好的成像效果，而且能满足岩性油藏勘探中需要进展深度域保持振幅偏移的要求。2 多波多重量地震勘探多波多重量地震勘探技术被称为地震勘探的第四次革命，也是中国海洋石油总公司“”重点攻关的核心技术之一。多波多重量地震勘探技术由于能够采集丰富的信息，通过处理和解释这些丰富信息，能够有效地降低油气勘探的多解性，已经越来越引起重视。它不仅为简单油气藏的勘探供给了一个的思路，而且也是最有科学价值和进展前途的勘探地震学前缘学科之一。2.1 各向异性介质多波重量地震波动理论根底由地震波动力学理论可知，地震波在弹性介质中会产生两种波，一种是在介质中点振动方向与波的传播方向全都的纵波P，另一种是介质
8、中质点振动的方向与波传播的方向相互垂直的横波S，介质中纵P、横波S传播速度分别为：纵波S、横波S、转换波弹性波方向XYZPP-SVYP-PSVSV-SVYSV-PSHXSH-SHZ在实际勘探中，承受纵波源，其三维三重量转换波为P-P，P-SV，Y。2.2 多波重量地震勘探技术同常规纵波地震勘探技术一样，多波重量地震也是一门争论地球内部物质弹性与非弹性 属性的技术。其中多重量地震数据的采集、处理与解释是这门技术的主体争论内容。它是认 识地球本体、监测与预报地质灾难以及探查与开发油气资源的一项最为重要的地球物理方 法。不同于目前广泛使用的常规地震勘探，多波重量地震勘探开发技术有其自身的一些特点，
9、以三重量转换波地震勘探技术为例，我们可以列表比照说明他们之间的异同点。比照工程三重量转换波常规纵波备注争论波型P、PSV、SHP检波器xyz 三重量检波器z 单重量检波器多个两个水平向数据震源常规炸药震源常规炸药震源以激发纵波为主采集观测系统块状、束状等束状设计思想不同抽道集CCPCDP数据叠加共转换点共深度点存在水平位移处理静校正转换波静校正纵波静校正检波点静校正量不同表 1.1 三重量转换波同常规纵波地震勘探技术的比照速度分析三重量速度分析常规纵波速度分析多个 2 个速度参数动校正大炮检距小炮检距非双曲线偏移三重量波场偏移单重量波场偏移波场存在耦合层位三重量VSP 层位标定或比照标定VSP
10、对应一样的地质层位数据构造小构造小断层小断层或低幅度构造解释岩性多解性较弱多解性较强约束参数增加裂缝易于识别需要特别处理高质量数据保证含油气性直接或关心关心参考主频较低，低频丰富较高信号频带宽度近似一样横波增加纵波一样比例关系1.21.5 倍1主要用于野外检波器与室内处理及解释的工作量特征相位区分不大走时投资2.3 多波重量地震勘探技术争论的意义多波重量地震勘探技术既具有纵波勘探深度大、资料采集相对简洁和投资少的特点，又 能反映地下介质的横波速度变化。多波重量地震的这一特点，使岩性勘探和油气的直接识别成为可能。同时由于多重量的数据采集，在记录两个水平重量地震数据的前提下，可以利用 横波分裂产生
11、的快慢横波时差反映裂缝发育的主方向和发育密度，使得裂缝裂隙型油气藏的勘探开发成为可能。如今多波重量地震勘探技术以及与这一技术严密相连的各向异性理论方法争论已成为国内外地震勘探领域的争论热点之一；建立与完善成熟牢靠的多重量地震资料采集、处理、解释系统是目前这项技术进展的当务之急。2.4 多波重量地震勘探技术的优点多波重量地震勘探同通常承受的单一纵波勘探相比，所能供给的地震属性(如走时、速 度、振幅、频率、相位、偏振、波阻抗、吸取、AVO、复重量等)信息将成倍的增加，并能衍 生出各种组合参数(如快慢横波差值、走时比值、乘积、几何平均值、求取的弹性系数等)。利用这些参数估算地层岩性、孔隙度、裂隙、含
12、油气性等将比只用单纯P 波的可能性更大， 牢靠性更高。通过三重量地震资料的观测，人们利用三重量地震记录上的运动学与动力学特征以及快慢横波的偏振方向指示裂缝带的优势方位；利用分裂时差来推算裂缝与裂隙密度等物理与几何参数。与纵波速度资料结合，可以做碳烃检测，即区分真假亮点。利用纵横波速度比、传播时间比、振幅比、泊松比等可以争论岩石孔隙度的变化、孔隙流体性质、裂隙发育区、岩性变化等，这些参数的推测对储层争论具有直接的物理意义。利用横波双折射横波分裂争论介质的各向异性。从长远来看，多重量接收，多波勘探，进展矢量解释，可能形成所谓的矢量勘探方法。转换PS波在成像力量上虽然纵向区分率以及信噪比都不如P 波
13、，但 PS 波的横向区分率却高于P 波。另外，转换波在高速岩体之下的成像力量明显地高于P 波。上述这些优势导致了多波重量地震勘探技术近年来的快速进展。本章将就多重量地震勘探技术进展的历程、现状及进展趋势作以下综述，以使更多的地震勘探技术工作者对这一领域的进展有所了解并投身其中。3 测井方法3.1 测井技术的进展趋势以核磁测井和成像测井包括井壁成像与阵列电测井为代表的测井技术是当前国际测井科技的前沿国外三大测井公司还正在大力争论和进展阵列感应、方位或阵列侧向测井欧阳健，1997。在将来的假设干年内，测井技术总的进展趋势应是在已推出方法、技术的根底上进一步改进和完善，以及配套解释技术的争论，尽可能
14、充分利用的测井方法所能供给的地质信息，并努力降低测井本钱以利于技术的推广使用。3.2 电成像测井技术3.2.1 地层微电阻率扫描成像测井技术FMI地层微电阻率扫描成像测井仪，是在多个极板上分别安装假设干个间距很小的钮扣状的小电极，当电极扣向井壁地层放射电流的时候，电极接触的岩石成分、构造及所含的流体的电阻率差异会引起电流的变化，据此生成电阻率的井壁成像。斯伦贝谢公司在20 世纪80 年月最早推出地层微电阻率扫描成像测井仪FMS (Formation Micro Scanner)，揭开了电阻率成像测井的篇章。到了20 世纪 90 年月中期，斯伦贝谢公司又在地层微电阻率扫描测井仪器(FMS)的根底
15、上，经过屡次重大改进，尤其在提高井眼掩盖率和区分率方面做了重大改进，从而推出一代电阻率成像测井仪 FMI (Fullbore Formation Micro Image)。FMI 测量精度高，图像清楚，井眼掩盖率大，可以进展广泛的地质解释及油气评价等，被地质学家称为“地下地层显微镜”。全井眼微电阻率扫描成像测井技术是在 FMS 的根底上进展起来的， FMI 与 FMS 的测量原理根本一样，不同的是在可自动伸缩的相互垂直的 4 个极板上安装了能够推靠在井壁上的阵列电极构造。通过改进， FMI 大幅提高了井壁的掩盖率，改善了极板与井壁的结合性能，使仪器的直径减小，在满足不同测井需要的同时更是大幅提
16、高了测井的速度。除了斯伦贝谢公司外，哈里伯顿和阿特拉斯公司也先后成功的研制了微电阻率井孔成像测井仪EMI (Electrical Micro Imaging Tool)和 Star-II 型井壁微电阻率成像测井仪(RES 系统)，并在很多油田得到了广泛的应用。3.2.2 阵列感应成像测井技术AIT阵列感应成像测井仪AIT (Array Induction Imager Tool)，是基于 20 世纪 40 年月道尔(HDOLL)提出的感应测井几何因子理论进展起来的。常规感应测井仪都承受复合线圈系构造，通过选择适当的间距和多线圈对组合，产生具有直耦信号近似为零的多个测量信号矢量叠加，使流过地层的
17、电流限定在特定的径向和纵向距离上，实现硬件聚焦的效果。斯伦贝谢公司的阵列感应测井仪(AIT)与常规感应仪有所不同，在设计上，放弃了将数对线圈连在一起实现硬件聚焦的方法，而承受了 8 个不同放射器/接收器间距的方式，全部线圈都作为独立的仪器工作。它的另一特点是 8 对接收线圈共用一个放射线圈，同时以三种不同频率工作(26.325kHz、52.65kHz、105.3kHz)，每个线圈对的几何因子是固定的、AIT 感应测井仪共测量了 28 个原始实重量和虚重量信号。阵列感应成像测井不仅可以获得不同探测深度和不同纵向区分率的电阻率曲线，还可以测量原状地层及侵入带电阻率等参数，并且可以争论侵入带的变化，
18、确定过渡带的范围，并能依据所获得的根本数据进展二维电阻率径向和侵入带剖面的径向图像。3.2.3 方位电阻率成像测井技术ARI方位电阻率成像测井 ARI (Azimuthal Resistivity Image)，是在 Doll 提出的双侧向测井的根底上进展起来的一代的侧向测井技术。它具有12 个电极，装在双侧向测井的屏蔽电极A2 的中部，每个电极向外的张开角为30，12 个电极掩盖了井周 360方位范围的地层，可以测量 12 个方向的定向电阻率值。1995 年， Smits 等人又成功研制了高区分率方位侧向成像测井仪HALS 系统，并同ARI 相比较，HALS 中的方位电极阵列移到了A0 主电
19、极中部，而且整个电极系的长度是ARI 电极系的一半。ARI 和 HALS 的测量原理根本一样，但在具体实施时，ARI 承受硬件聚焦、有源测量方式；而HALS 承受软聚焦、无源测量方式。2023 年，阿特拉斯公司推出型阵列侧向测量仪(HDLL)。该仪器是一种阵列型非聚焦电阻率测井仪，仪器有一个电流注入电极和18 个分布于电流注入电极上下两侧的测量电极， 8 个作为接收电极，能测量8 个不同深度曲线， 垂直区分率小于 30.48cm。3.3 核磁共振成像测井MRI核磁共振测井的最初思路是：应用线圈和高电流，在地层中产生静磁场，极化岩石孔隙中流体的氢核。快速断开电流后，被极化的氢核会回到弱而均匀的地
20、磁场中原来的状态，这个过程使核载线圈中产生一个按指数衰减的信号。该信号包含各种流体孔隙度的信息，分析这些信息就到达了评价岩石孔隙度的目的。1983 年， NUMAR 公司综合了Jasper Jackson 博士提出的“Inside-out”思想和核磁共振成像技术，利用梯度磁场和自选回波方法，设计开发了全的磁共振成像测井仪(MRI)， 并于 1991 年 7 月正式投入油田商业效劳。1995 年斯伦贝谢公司的以贴井壁磁体为核心的组合式核磁共振测井仪(CMR)也进入了商业效劳。组合式核磁共振测井仪(CMR)是斯伦贝谢公司推出的一代核磁共振测井仪器。它承受磁性很强的永久磁铁产生静磁场，在井眼之外的地
21、层中建立一个比地磁场强度大1000 倍的均匀磁场区域，天线放射 CPMG 脉冲序列信号并接收地层的回波信号。CMR 原始数据是由一系列自旋回波幅度组成，经处理得到T2 弛豫时间分布。T2 分布为主要的测井输出，由此可导出 CMR 孔隙度、束缚流体孔隙度、自由流体孔隙度和渗透率。核磁共振成像测井有助于表示油藏流体的特征及地层特性，在确定好地层评价目标和适当的选择采集参数的状况下，核 磁共振成像测井得出的信息，是传统测量有效孔隙度和渗透率的方法所不能及的。3.4 成像测井技术的应用成像测井仪器记录井眼四周地层中的信息远比传统的测井仪器能更好地解决某些地质 问题。特别是在岩性识别、裂缝评价、应力分析、薄层识别、储层评价等方面的应用有着明显的优势，在油田的勘探与开发过程中发挥了巨大的作用。参考文献1. 姚姚,詹正彬,钱绍湖.地震勘探技术与方法M2. 李振春,姚云霞,马在田等.波动方程法共成像点道集偏移速度建模J3. 曹文俊,李振春,韩文功.波动方程叠前深度偏移对速度模型的敏感性分析J4. 李录明,罗省贤.波场延拓表层模型校正J5. 韩晓丽,杨长春,麻三杯.简单山区初至波层析反演静校正J