地震勘探原理

第二章地球物理勘探及非地震勘探王淑玲第二章地球物理勘探

及非地震勘探技術(shù)

第一節(jié)地球物理勘探發(fā)展簡(jiǎn)況

一、國(guó)外地球物理勘探的發(fā)展簡(jiǎn)況

油氣地球物理勘探(簡(jiǎn)稱物探)包括重力勘探、滋法勘探、電法勘探和地震勘探。

1.重力勘探始于1915年，當(dāng)時(shí)在捷克斯洛伐克的Egbell油田使用重力勘探原理進(jìn)行了第一次扭秤測(cè)量。后來(lái)，扭秤被重力儀所取代，最早的重力儀是1918年出現(xiàn)的。2.磁法勘探磁法隨著觀測(cè)儀器精度的提高和處理技術(shù)的發(fā)展，用于油氣藏的研究取得較好的地質(zhì)效果。3.電法勘探近年來(lái)電法勘探中的電磁法在理論和儀器方面發(fā)展較快，在石油勘探中的應(yīng)用逐年增多，尤其是瞬變電磁測(cè)深法和電磁陣列剖面(連續(xù)電磁剖面)法，是目前用于深層和消除淺層干擾的良好方法。4.地震勘探最早的地震勘探方法是折射波法(1919一1921年)。20世紀(jì)30年代，地震反射波法開(kāi)始用于油氣勘探。

20世紀(jì)60年代以來(lái)，地震勘探技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在此期間有三項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展可認(rèn)為具有突破性：

其一是野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其二是可控震源；其三是多次覆蓋技術(shù)。

此外，在野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中出現(xiàn)了第一臺(tái)數(shù)字地震儀，并且道數(shù)不斷增加；地震震源也產(chǎn)生了飛躍，出現(xiàn)了可控震源。數(shù)字地震儀和可控震源的出現(xiàn)為地震勘探技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的前景，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了多次覆蓋技術(shù)。

二、國(guó)內(nèi)地球物理勘探的發(fā)展簡(jiǎn)況

我國(guó)的石油物探技術(shù)是從1939年開(kāi)始發(fā)展的。當(dāng)時(shí)，物探界的老前輩翁文波先生從英國(guó)倫敦大學(xué)獲得哲學(xué)博士學(xué)位回國(guó)后，在重慶原中央大學(xué)物理系任教授并首先開(kāi)設(shè)了地球物理勘探課程，吸收了一批愛(ài)好石油物探的師生。1940年，翁老先生進(jìn)行了重磁力方法試驗(yàn)。1945年9月，玉門油礦成立了第一個(gè)重力隊(duì)，由他任隊(duì)長(zhǎng)。隨后，1947年成立了第一個(gè)磁法隊(duì)。1951年3月成立了我國(guó)第一個(gè)地震隊(duì)，使用的地震儀是美國(guó)輕便型24道光點(diǎn)記錄儀，鉆機(jī)也是美制的300m車裝液壓鉆機(jī)。

20世紀(jì)60年代我國(guó)進(jìn)入了大規(guī)模開(kāi)展物探普查階段。在此期間，不但地震隊(duì)伍發(fā)展快，而且地震儀器和地震技術(shù)也不斷更新和發(fā)展。

20世紀(jì)70年代是我國(guó)石油物探大發(fā)展的階段，物探隊(duì)伍超過(guò)了350個(gè)。

20世紀(jì)80年代，我國(guó)石油物探資料處理技術(shù)和解釋水平取得了較大的進(jìn)步。

20世紀(jì)90年代，我國(guó)各大油田分別進(jìn)行了新一輪的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的更新?lián)Q代，多節(jié)點(diǎn)、并行算法的巨型計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的地震資料處理系統(tǒng)的引進(jìn)，極大地推動(dòng)了我國(guó)油氣勘探技術(shù)的深入發(fā)展。綜上所述，我國(guó)的石油物探雖然起步較晚，但發(fā)展較快。由于眾多的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)主要是從國(guó)外引進(jìn)的，所以從整體上來(lái)看，我國(guó)石油物探技術(shù)尤其是物探設(shè)備與世界先進(jìn)水平還有一段差距。三、地震勘探發(fā)展簡(jiǎn)史地震學(xué)這門科學(xué)起源于對(duì)天然地震的研究。通過(guò)對(duì)天然地震產(chǎn)生的地震波的研究，了解到地震波中包含著關(guān)于地球內(nèi)部構(gòu)造的有價(jià)值的信息，利用這種信息可以了解地球的內(nèi)部構(gòu)造。從而知道了地球是由地幔、地殼和地核組成的。基于對(duì)地震所產(chǎn)生的地震波的分析研究。地震學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了與自然地震波類似但比它弱得多的人工地震波的實(shí)際應(yīng)用，這種波能夠穿過(guò)地球的淺層構(gòu)造，有助于確定地下礦物、水和碳?xì)浠衔锏奈恢?。于是，地震勘探工業(yè)就由此而產(chǎn)生。

地震勘探：就是通過(guò)人工方法激發(fā)地震波，研究地震波在地層中傳播的情況，以查明地下的地質(zhì)構(gòu)造，為尋找油氣田或其它勘探目的服務(wù)的一種物探方法。地震勘探的基本環(huán)節(jié)主要包括三大部分：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和資料解釋。整個(gè)過(guò)程是：人工產(chǎn)生地震波從震源點(diǎn)向下傳播，遇到地下不同的地質(zhì)界面時(shí)產(chǎn)生反射，然后傳向地表；在地表用儀器測(cè)量到達(dá)地面的反射波并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波、數(shù)字化記錄在磁帶上；記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)字計(jì)算機(jī)的精細(xì)處理，生成地層構(gòu)造的圖像剖面；有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)學(xué)家或地球物理學(xué)家可以對(duì)這些剖面進(jìn)行解釋，確定它們所代表的巖石類型和這些巖石里邊是否含有有價(jià)值的資源。

地震波在地層中的傳播符合如下規(guī)律：S=?vt

從地震儀器的發(fā)展，地震勘探經(jīng)歷了光點(diǎn)記錄儀、模擬磁帶記錄儀、數(shù)字磁帶記錄儀，儀器道數(shù)從1道發(fā)展到數(shù)千道，數(shù)據(jù)傳輸有線并行傳輸發(fā)展到無(wú)線遙測(cè)傳輸；記錄位數(shù)由浮點(diǎn)增益的15位到固定增益的24位。

隨著地震勘探技術(shù)的不斷發(fā)展和油氣勘探形式的需要，在20世紀(jì)80年代以來(lái)發(fā)展了一系列的新技術(shù)，其中高分辨率地震勘探，以尋找更加精細(xì)的地質(zhì)體和小型的油氣藏；井中VSP法，以確定井旁地質(zhì)體、求取速度和標(biāo)定地震層位等；還有多波勘探、井間地震、四維地震、高精度三維等。按不同的勘探區(qū)域，還開(kāi)展了深層勘探、山地勘探、復(fù)雜地表勘探以及灘?？碧降取＿@些新技術(shù)為油田的勘探開(kāi)發(fā)做出了新貢獻(xiàn)。

綜上所述地震勘探技術(shù)經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)形成了多種技術(shù)系列和新的技術(shù)分支。大體上來(lái)看可分為勘探地震和開(kāi)發(fā)地震，勘探地震主要是為了尋找新的油氣藏或礦藏，開(kāi)發(fā)地震是為了油氣（礦）藏的開(kāi)發(fā)提供服務(wù)的。

第二節(jié)非地震勘探技術(shù)

地學(xué)中有三種不同性質(zhì)的調(diào)查方法，即地質(zhì)方法、地球物理方法和地球化學(xué)方法。

地球物理方法是根據(jù)地下巖石或礦體的物理性質(zhì)差異所引起的地表的某些物理現(xiàn)象(表現(xiàn)為異常的現(xiàn)象)的變化去判斷地質(zhì)構(gòu)造或發(fā)現(xiàn)礦體的一種方法，包括地震、重力、磁力、電法、地?zé)?、放射性及地下地球物理測(cè)量等。一般把重力、磁力和電法三種地球物理勘探方法稱之為普通物探方法。

地球化學(xué)(化探)方法是對(duì)巖石、土壤、地下水、地表水、植物、水系以及湖底沉積物等天然產(chǎn)物中一種或幾種化學(xué)特征作測(cè)定，再據(jù)測(cè)定結(jié)果所發(fā)現(xiàn)的化探異常，實(shí)現(xiàn)找礦的目的，包括巖石地球化學(xué)方法(金屬測(cè)量)、水化學(xué)方法和生物地球化學(xué)方法等。

非地震物化探綜合勘探有以下幾個(gè)主要的應(yīng)用方向：

在外圍盆地利用非地震物化探技術(shù)進(jìn)行區(qū)域性勘探目標(biāo)研究：

重磁勘探查明區(qū)域構(gòu)造特征，并利用重、磁、電聯(lián)合正反演技術(shù)劃分局部構(gòu)造；化探評(píng)價(jià)區(qū)域性的油氣有利聚集區(qū)帶;為進(jìn)一步的地震及鉆探工作提供依據(jù)。

在地震施工困難的地震空白區(qū)利用非地震地球物理方法查清構(gòu)造分布特征：以地震空區(qū)周邊的地震及鉆井資料作約束，利用非地震地球物理約束反演技術(shù)，進(jìn)行地層沉積分層研究，做出各層位深度構(gòu)造圖，彌補(bǔ)常規(guī)地震勘探的不足。

利用重、磁、電聯(lián)合反演技術(shù)進(jìn)行深層勘探目標(biāo)研究：利用剝皮反演技術(shù)，以地震資料作為淺層約束去掉淺部地層的重磁效應(yīng)；利用聯(lián)合反演技術(shù)，以電法剖面作為深層構(gòu)造約束，對(duì)重磁資料進(jìn)行區(qū)域性的約束反演，可以得到較為客觀和準(zhǔn)確的深層構(gòu)造特征。一、地球化學(xué)勘探技術(shù)：

地球化學(xué)勘探分為垂向化探和地面化探兩大類。前者以鉆井資料(巖心、巖屑、等)為基本分析目標(biāo)進(jìn)行各種化學(xué)分析和地質(zhì)解釋；后者則是在近地表采集地化樣品，進(jìn)行化學(xué)分析和地質(zhì)解釋。

1.目前國(guó)內(nèi)地球化學(xué)勘探多種方法并存，大致可分為：

(1)烴類檢測(cè)法：探測(cè)由于油氣藏中的烴類垂向運(yùn)移而在近地表所產(chǎn)生的烴類異常。由于探測(cè)手段的差異，該方法又有許多分支，包括游離烴法、吸附烴法、水溶烴法等。

(2)間接化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)法：探測(cè)由于烴類運(yùn)移在近地表產(chǎn)生的地球化學(xué)變化。方法有AC、Hg、Fe2+、電導(dǎo)率等。

(3)物理場(chǎng)檢測(cè)法：主要包括放射性法、電位法等，探測(cè)由于烴類垂向運(yùn)移而在近地表產(chǎn)生的物理場(chǎng)異常。

2.國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀：

國(guó)外一些研究認(rèn)為，烴運(yùn)移和滲漏是動(dòng)態(tài)的，地表烴滲漏在數(shù)周或數(shù)月內(nèi)即可出現(xiàn)或消失。而且地表烴滲漏的缺乏并不能表示沒(méi)有地下油藏或生烴存在，只不過(guò)是常規(guī)地表勘探工具不能探測(cè)到烴滲漏而已。對(duì)不同的烴滲漏應(yīng)采用相應(yīng)的采樣部署和采樣設(shè)備。從前蘇聯(lián)的情況來(lái)看，他們?cè)谏罹?大于10rn)采樣方面作了一些工作，取得了較好的效果。

在化探的野外采集、分析處理和解釋一體化方面，美國(guó)于20世紀(jì)80年代初期推出了快速地面化探系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是采集近地表烴類氣體樣品，并在野外現(xiàn)場(chǎng)完成樣品分析、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)整理、質(zhì)量監(jiān)控及部分處理和地質(zhì)解釋工作。主要優(yōu)點(diǎn)是采集直接化探指標(biāo)，具有快速反應(yīng)能力和較好的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。

3.國(guó)內(nèi)外水平比較：

地球化學(xué)勘探的基礎(chǔ)是烴類的垂向運(yùn)移理論，盡管地表--近地表烴類滲漏的普遍性己成為石油地質(zhì)學(xué)家所共知，然而對(duì)烴運(yùn)移的機(jī)制人們知之甚少，國(guó)外學(xué)者對(duì)烴運(yùn)移進(jìn)行了一定的基礎(chǔ)研究，認(rèn)為不同地質(zhì)背景下烴運(yùn)移途徑和過(guò)程及滲漏類型不同，由地表---近地表烴滲漏來(lái)認(rèn)識(shí)盆地地質(zhì)學(xué)和石油動(dòng)力學(xué)更具有勘探意義，并通過(guò)建立烴滲漏譜解釋了烴滲漏與盆地地質(zhì)之間的關(guān)系。相比之下，國(guó)內(nèi)應(yīng)更需要開(kāi)展這方面的基礎(chǔ)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，總結(jié)陸相沉積盆地生油和烴滲漏、烴運(yùn)移的關(guān)系。

4.應(yīng)用實(shí)例：

勝利物探公司于1991年引進(jìn)了美國(guó)的快速地面化探系統(tǒng)，裝備了一支國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的游離烴化探隊(duì)伍，能夠檢測(cè)近地表游離烴甲烷至丁烷共七種烴類指標(biāo)，具有先進(jìn)的處理能力和豐富的解釋經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)地質(zhì)院地化室具備檢測(cè)土壤吸附烴、△C等土壤化探指標(biāo)的能力。

近幾年來(lái)，物探公司化探隊(duì)在草橋、曲堤、肖莊、濰北、昌濰、黃縣等地區(qū)進(jìn)行了化探工作，共完成勘探面積4152km2。從應(yīng)用效果分析，在草橋、曲堤地區(qū)，化探成果得到了較好的驗(yàn)證。在草橋地區(qū)，化探所圈定的異常與已知的油藏具有較好的吻合關(guān)系；在曲堤地區(qū)化探所圈定的異常與后期發(fā)現(xiàn)的此堤油田有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在其他地區(qū)的化探普查中，化探成果也有效地圈定了進(jìn)一步油氣勘探的靶區(qū)，對(duì)地震勘探起到了一定的參考作用。圖6-1是草橋地區(qū)游離烴化探CCHl4測(cè)線綜合解釋剖面圖，圖中游離烴化探曲線上明顯展現(xiàn)了油水邊界、油層尖滅和斷層的出現(xiàn)位置。圖1草橋地區(qū)游離烴化探CCHl4測(cè)線綜合解釋剖面圖草南地區(qū)乙烷濃度等值線圖(紅色表示與油氣相關(guān))東營(yíng)柳橋地區(qū)油氣化探綜合異常圖

東營(yíng)柳橋地區(qū)油氣化探綜合異常圖惠民錢官屯地區(qū)化探綜合異常圖惠民錢官屯地區(qū)化探綜合異常圖

二、地球物理勘探方法：地球物理勘探方法主要有以下特點(diǎn)；

(1)物探方法的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)，也稱之為物理探礦。將物理學(xué)原理和方法應(yīng)用于地學(xué)、發(fā)展成了地球物理學(xué)；而其應(yīng)用于找礦和勘探，又發(fā)展成了應(yīng)用地球物理學(xué)。具體來(lái)說(shuō)其基礎(chǔ)理論包括：地磁場(chǎng)、地電場(chǎng)、重力場(chǎng)、彈性波、放射性同位素等理論。地球物理勘探方法研究的是地球物理場(chǎng)或某些物理現(xiàn)象，而不是直接研究巖石或地層，這是完全不同于地質(zhì)方法的。地球物理勘探方法不僅可了解地表或近地表的地質(zhì)現(xiàn)象、而且通過(guò)場(chǎng)的研究還可獲得深部地質(zhì)現(xiàn)象的信息。

(2)用物探方法解決一項(xiàng)地質(zhì)任務(wù)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)化，即先將地質(zhì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為地球物理的問(wèn)題，再使用物探方法得到所期望的物探異常，最后根據(jù)物理現(xiàn)象與地質(zhì)體間存在的特點(diǎn)關(guān)系，把物探結(jié)果再轉(zhuǎn)化為地質(zhì)語(yǔ)言或圖示，并賦予地質(zhì)含義，肯定其地質(zhì)效果。

(3)物探方法的結(jié)果存在多解性，表現(xiàn)在：其一，不同地質(zhì)體可以有相同的物理場(chǎng)；其二，地質(zhì)體的大小、形狀、密度與產(chǎn)狀等參數(shù)的不同組合，可引起相同的異常現(xiàn)象。

(4)每一種物探方法都有它的應(yīng)用條件和使用范圍。由于礦床地質(zhì)、地球物理特征及自然地理?xiàng)l件經(jīng)常因地而異，故影響方法的有效性。

1.重力勘探技術(shù)：

⑴概述：

由于地球本身并非理想球體，物質(zhì)密度分布也是不均勻的，加之地球是旋轉(zhuǎn)的，因而地球上重力分布，或者說(shuō)地球的重力場(chǎng)十分復(fù)雜，這使地球表面的重力值不同。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，在接近較大密度的物體時(shí)，其引力增大，反之，引力減少。由此在地表上引起的重力變化稱為重力異常。重力異常的規(guī)模、形狀和強(qiáng)度取決于具有密度差的物體大小、形狀及深度。重力勘探正是研究反映地下巖石密度橫向差異引起的重力值(嚴(yán)格地說(shuō)是重力加速度)變化而推斷地下地質(zhì)構(gòu)造或礦產(chǎn)的一種物探方法。

①重力勘探的任務(wù)是通過(guò)研究地面、水面、水下(或井下)或空間重力場(chǎng)的局部或區(qū)域不規(guī)則變化(即局部重力異?；騾^(qū)域重力異常)來(lái)尋找埋藏在地下的礦體和地質(zhì)構(gòu)造。

②重力勘探的工作過(guò)程是：用專門的儀器在地面、水面、水下或空間中按一定測(cè)網(wǎng)觀測(cè)重力場(chǎng)的數(shù)值；從觀測(cè)數(shù)據(jù)中剔除一切非研究對(duì)象所產(chǎn)生的影響，包括正常場(chǎng)、高度影響、地形影響、區(qū)域影響等，使所得的重力變化僅與測(cè)區(qū)地下質(zhì)量分布不均勻所引起的局部重力變化(重力異常)有關(guān)；根據(jù)引力定律可計(jì)算重力異常的大小和分布狀況；將計(jì)算結(jié)果與觀測(cè)結(jié)果反復(fù)比較，并結(jié)合其他物探資料和地質(zhì)資料對(duì)引起異常的地質(zhì)原因做出地質(zhì)解釋。

如果從某點(diǎn)重力觀測(cè)值中減去正常重力值，再把地球表面起伏引起的重力變化校正掉(叫做布格校正)，就只剩下地下物質(zhì)不均勻造成的重力變化，叫做布伽重力異常，簡(jiǎn)稱布伽異常或重力異常。布伽重力異常圖是重力勘探提供解釋的基礎(chǔ)資料，它與地殼上層的巖石成分及其成層條件有關(guān)。在含油氣盆地內(nèi)布伽重力異常一般只有正常重力值的百萬(wàn)分之幾到百萬(wàn)分之幾十，需要靈敏度很高的重力儀進(jìn)行測(cè)量。

③重力觀測(cè)分為絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量。觀測(cè)儀器根據(jù)使用的彈簧材料不同分為金屬?gòu)椈芍亓x和石英彈簧重力儀兩類。所有的重力儀都是一種靈敏的機(jī)械秤。

④重力勘探的資料解釋分為正演和反演。若地質(zhì)體的形態(tài)、規(guī)模、埋深、產(chǎn)狀要素和剩余密度為已知時(shí)，它們引起的重力異?？梢詮睦碚撋嫌?jì)算出來(lái)。這一過(guò)程稱為重力解釋的正演問(wèn)題；而根據(jù)觀測(cè)到的重力異常特征，碗定引起異常的地質(zhì)體的產(chǎn)；狀等問(wèn)題，稱為重力解釋的反演問(wèn)題。重力資料的定量解釋方法有：髙次微商解釋法(△g≯g/Z2)、多項(xiàng)式擬合法、重力異常的解析延拓法、重力歸一化總梯度法等。

⑤重力資料的應(yīng)用：劃分巖石圈不問(wèn)密度界面；研究巖石圈的應(yīng)力分布和大地構(gòu)造分布；尋找古潛山型油氣構(gòu)造；尋找密度異常的礦體；圈定火成巖體等。此外，重力資料還可用于地質(zhì)填圖等。⑵重力勘探領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步標(biāo)志是:

①儀器精度的提高，由0.2mgal提高到0.03mgal以上，重量大大減輕；

②位場(chǎng)頻率域技術(shù)的發(fā)展，使重磁勘探理論獲得突破性進(jìn)展，為解決復(fù)雜變密度正、反演問(wèn)題開(kāi)辟新途徑；

③計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使重磁資料的自動(dòng)化、流程化、多樣化以及利用人機(jī)聯(lián)作實(shí)現(xiàn)重磁資料解釋中的地質(zhì)控制創(chuàng)造條件；

④航空重力、井中重力和磁力梯度測(cè)量技術(shù)將是今后發(fā)展的方向。

⑶國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀:

目前國(guó)內(nèi)重力勘探隊(duì)伍主要集中于原地礦部，石油部門除了物探局五處外，基本沒(méi)有完備的集野外采集、處理及解釋為一體的專業(yè)隊(duì)伍。從在勝利油田施工的隊(duì)伍(北京勘察技術(shù)工程公司的重力勘探作業(yè)、原地礦部航空物探遙感中心的航磁勘探作業(yè))來(lái)看，其測(cè)量精度達(dá)到重力微伽級(jí)、磁法幾個(gè)nT，代表了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

從國(guó)外研究看，重力勘探除應(yīng)用于盆地及盆地深層的勘探以外，井中重力測(cè)井也取得了一定進(jìn)展。

濟(jì)陽(yáng)坳陷南緣地帶布格重力異常圖車鎮(zhèn)凹陷及埕寧隆起東段基底界面等深圖

膠萊坳陷萊陽(yáng)凹陷布格重力異常等值線圖

膠萊坳陷萊陽(yáng)凹陷布格重力異常等值線圖膠萊坳陷重力垂向二階導(dǎo)數(shù)圖膠萊坳陷重力垂向二階導(dǎo)數(shù)圖套爾河—老黃河口重力異常圖

套爾河—老黃河口重力異常圖

2.磁法勘探技術(shù)

⑴概述

在自然界中，由于受到地球磁場(chǎng)的作用，許多巖石或礦石都不同程度地被磁化而具有磁性。具有磁性的地質(zhì)體在具周圍空間內(nèi)存在一定特征的磁場(chǎng)，這種由磁性地質(zhì)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加在正常地磁場(chǎng)上，稱為異常磁場(chǎng)。磁法勘探的主要任務(wù)就是測(cè)定和分析研究各種磁異常找出磁異常與地下巖石、地質(zhì)構(gòu)造、有用礦產(chǎn)的關(guān)系，做出地下地質(zhì)情況和礦產(chǎn)分布等有關(guān)結(jié)論。

磁法勘探是利用地磁現(xiàn)象進(jìn)行勘探的，磁針或任何磁性體都是一端帶有正磁荷、另—端帶有負(fù)磁荷成對(duì)存在的。地球好像一個(gè)大磁球一樣，在其周圍空間形成了磁場(chǎng)。在某點(diǎn)一個(gè)單位的正磁荷受力的大小，叫做該點(diǎn)的地磁場(chǎng)強(qiáng)度。測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位是nT。地磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向在各地是不一樣的，如果我們?cè)诘厍虿煌攸c(diǎn)用磁針進(jìn)行觀測(cè)，將發(fā)現(xiàn)在磁北半球磁針指北端(帶正磁荷)向下傾，在磁南半球則向上翹，在磁赤道處保持水平，在磁南極及磁北極處變成垂直。磁極與地理的南、北相差大約緯度18度。

地磁場(chǎng)和重力場(chǎng)一樣，也有正常磁力場(chǎng)。但磁力勘探比重力勘探在原理和實(shí)際應(yīng)用上都要復(fù)雜些，因?yàn)闆Q定巖石磁性的是受地磁場(chǎng)磁化的程度(磁化強(qiáng)度)，它取決于巖石的磁化率且具有不同方向和大小，同一點(diǎn)上的磁場(chǎng)強(qiáng)度每日不同時(shí)間都有變化，叫做日變，它是各種原因引起的長(zhǎng)期變化和短期變化之和，而重力場(chǎng)就沒(méi)有這些現(xiàn)象。⑵磁法勘探的基本原理

磁法勘探觀測(cè)什么信息呢?我們首先需要了解一下地磁要素。如圖2所示，在直角坐標(biāo)系中，地磁場(chǎng)(即地磁感應(yīng)場(chǎng))強(qiáng)度T可分解為水平強(qiáng)度H和垂直分量Z，而Ｈ又可分為北向分量X和東向分量Y。T所在的垂直平面ZOH稱為磁子午面，它與x軸的交角為磁偏角D，地平面與T的交角∠HOT為磁傾角I。通常將Z、H、X、Y、D、J六個(gè)量稱為地磁要素，它們之間的關(guān)系為：

X=HcosD，y=H·sinD，

Z=H·tanI

H2=X2十Y2，T2=H2十Z2

T=HsecI=ZcscI

tanD=Y／X

在地磁場(chǎng)的絕對(duì)測(cè)量(一

般地磁臺(tái))中，儀器記錄H、

D、I；在磁法勘探中，通

常觀測(cè)Z1、H1或T的相對(duì)

變化值。圖2磁法勘探地磁要素圖⑶磁法勘探的觀測(cè)和分析方法

磁法勘探的儀器種類很多，可概括為兩大類：機(jī)械式磁力儀(也稱磁秤)和電子式磁力儀。按測(cè)量的環(huán)境和條件，磁力儀又分為地面、井中、航空和海上磁力儀四大類。

在磁法勘探中，用某種磁力儀沿一定測(cè)網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)，得到地磁場(chǎng)分量△Z和△T，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)作必要的編輯、校正、處理，作出表示磁場(chǎng)分量的分布圖件。根據(jù)這些圖件和資料，結(jié)合巖、礦石磁性和地質(zhì)特點(diǎn)，作出各種地質(zhì)解釋，說(shuō)明各種地質(zhì)現(xiàn)象，判斷出磁性地質(zhì)體的埋深、規(guī)模及形態(tài)等，把磁異常分布轉(zhuǎn)換為地質(zhì)語(yǔ)言和圖件，這一工作稱為磁異常的解釋。

為了正確地進(jìn)行磁異常的解釋，一般教科書(shū)上都給出了大量的不同形體的磁異常點(diǎn)，這些結(jié)果為正演過(guò)程所得：磁異常常用的數(shù)學(xué)分析方法有：

①空間場(chǎng)換算：磁異常解釋延拓，向上延拓目的是壓制淺部磁性的不均勻性．突出主體異?；蛏畈看女惓＃幌蛳卵油赜脕?lái)突出埋深較淺的物體的影響，更好地反映磁性體的平面輪廓。

②導(dǎo)數(shù)換算：磁場(chǎng)的水平、垂直導(dǎo)數(shù)反映子磁場(chǎng)在水平、垂直方向上的梯度變化，對(duì)梯度大、分布范圍窄的局部異常，其導(dǎo)數(shù)異常更明顯，提高了異常的分辨率。

③磁場(chǎng)分量換算：通常觀測(cè)到△Z和△T的異常，把△Z換算為△H，利用多參量解釋，可從多方面揭示磁性體的性質(zhì)和形態(tài)、空間位置等特征，有利于減少多解性。

④磁異常轉(zhuǎn)化為頻譜：把磁異常的空間變化視為周期無(wú)限大的周期函數(shù)，則可把磁異常分解為空間域的各種頻率的諧波，這些諧波又有不同的振幅和相位，且是頻率的函數(shù)，分別構(gòu)成振幅譜和相位譜，統(tǒng)稱為頻譜。具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)方法就是傅氏變換。⑷解釋磁異常的途徑和方法

對(duì)磁異常做出合理的地質(zhì)解釋通常按以下方法和步驟進(jìn)行：

①判斷引起磁異常的地質(zhì)因素。磁異常呈線性條帶、弧形條帶、S形條帶等，通常是構(gòu)造帶的反映；區(qū)域性磁力高或磁力低通常是隆起、凹陷、穹隆、盆地等的反映；局部磁力高通常是巖體或礦體的反映。

②判斷磁性地質(zhì)體的位置。只有正異常而無(wú)負(fù)異常，或兩側(cè)雖有負(fù)異常但不明顯，或兩側(cè)負(fù)異常大致相當(dāng)，通常解釋為磁性地質(zhì)體頂面；它位于正異常正下方位置。若磁異常正負(fù)伴生，也通常解釋為磁性地質(zhì)體的頂面，大致位于正負(fù)異常之間，表現(xiàn)在梯度陡的下方位置。判斷磁性地質(zhì)體的位置。

③確定磁性地質(zhì)體埋深的常用方法：★特征點(diǎn)法；★切線法；★等值線法；★拐點(diǎn)法。

④根據(jù)等值線的形狀和輪廓大致確定磁性地質(zhì)體的形態(tài)。

磁力測(cè)量資料主要用來(lái)研究地質(zhì)構(gòu)造；研究深大斷裂；計(jì)算結(jié)晶基底的埋深；尋找油氣及煤田的構(gòu)造圈閉、鹽丘等，尋找磁鐵礦床、金屬和非金屬礦床等。

⑸國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀

磁法勘探中的觀測(cè)值減去正常磁力值和日變值，便是磁力異常值。我國(guó)大部分沉積盆地已做過(guò)磁力普查，目前多數(shù)采用航磁法做細(xì)測(cè)。磁力異常圖和航磁的平面、剖面圖是解釋的基礎(chǔ)，主要能反映基底的起伏或巖性變化以及火成巖侵入體。在沉積巖中必須使用高精度磁力儀才能利用微弱磁化巖層的磁力異常發(fā)現(xiàn)沉積巖構(gòu)造、深大斷裂、結(jié)晶基底、鹽丘、磁性礦床等。濟(jì)陽(yáng)－臨清坳陷航磁異常及區(qū)域構(gòu)造平面圖濟(jì)陽(yáng)地區(qū)惠民凹陷火成巖分布圖山東黃河口地區(qū)磁性基巖深度圖山東黃河口地區(qū)磁性基巖深度圖山東黃河口地區(qū)△T原平面化極等值線圖

山東黃河口地區(qū)△T原平面化極等值線圖山東惠民航磁△T化極垂向一次導(dǎo)數(shù)平面等值線圖山東惠民航磁△T化極垂向一次導(dǎo)數(shù)平面等值線圖膠萊坳陷航磁化極垂直分量圖

膠萊坳陷航磁化極垂直分量圖

3.電法勘探技術(shù)

⑴概述

電法勘探就是利用人工或天然產(chǎn)生的直流電場(chǎng)或電磁場(chǎng)在地下的分布規(guī)律來(lái)研究地球結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造及找礦的一種物探方法。電法勘探的種類很多，主要是利用巖石的電阻率特性，其次是利用巖石的電化學(xué)特性和介電特性(儲(chǔ)存電荷的能力)。有些電法勘探技術(shù)是應(yīng)用天然場(chǎng)的，如測(cè)量電阻率的大地電流法、大地電磁法、巖性探測(cè)法．測(cè)量電化學(xué)特性的地電流法。有些電法勘探技術(shù)是應(yīng)用人工場(chǎng)的，如測(cè)量電阻率的垂向電測(cè)深法、偶極測(cè)深法、可控源聲頻大地電磁法、瞬變電法、測(cè)量介電特性的激發(fā)極化法等。⑵電法勘探的分類

按電場(chǎng)的時(shí)間特性分為直流電法和交流電法兩大類，即：

①直流電法有：

A、電阻率法；是以巖石或礦石的電阻率差異為基礎(chǔ)，根據(jù)裝置不同又可分為：

(a)電剖面法(偶極、三極、四極、復(fù)合、聯(lián)合剖面法)：

(b)中間梯度法：

(c)電測(cè)深法.

B、激發(fā)極化法；是以電化學(xué)特性的差異為基礎(chǔ)的人工場(chǎng)源法。

C、自然電場(chǎng)法；是以電化學(xué)特性的差異為基礎(chǔ)的天然場(chǎng)源法。

②交流電法有：

A、大地電流法：

B、大地電磁測(cè)深法：

C、人工頻率電磁測(cè)深法：

D、電磁法.⑶國(guó)外石油電法勘探的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

①固定源建場(chǎng)測(cè)深。俄羅斯學(xué)者提出的一種時(shí)間域瞬變電磁測(cè)深方法。本方法的最大特點(diǎn)是采用了一個(gè)相對(duì)固定且比較強(qiáng)大的脈沖電流源，以多道數(shù)字采集系統(tǒng)在幾百平方公里的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)密集布點(diǎn)的采集方法，從而提高了施工效率和勘探的詳細(xì)程度；同時(shí)由于采用了時(shí)間域疊加和空間域的多次覆蓋技術(shù)，使得其成果在某些方面可勺地震資料捫比較。本方法的最佳探測(cè)深度為1-5公里。

②電場(chǎng)差分法。也是俄羅斯學(xué)者提出的—種改進(jìn)的激發(fā)極化法，屬于化探范疇，是檢測(cè)油氣礦化暈的淺部勘探方法。⑷目前國(guó)內(nèi)電法勘探主要有兩大類

①找構(gòu)造-----主要采用的方法有大地電磁測(cè)深、EMAP（電磁陣列剖面法electromagneticarrayprofiling）、CSAMT(可控源聲頻電磁測(cè)深法)、建場(chǎng)法等；

②

直接找油-----主要采用的方法有激發(fā)極化法、電場(chǎng)差分法、復(fù)電阻率法(CR)、三極梯度法等。⑸國(guó)外電法應(yīng)用主要有以下三個(gè)方面

①利用大地電磁法來(lái)勘查地下構(gòu)造，一些研究表明該方法在潛伏構(gòu)造勘探及深層勘探中產(chǎn)生了明顯的效果；

②利用電場(chǎng)差分法、激發(fā)極化法、微分標(biāo)準(zhǔn)化電法等直接探測(cè)油氣藏的方法對(duì)油氣藏進(jìn)行預(yù)測(cè)，微分標(biāo)準(zhǔn)化電法勘探(可探測(cè)油藏深度在1.7—6km)在俄羅斯85口深井的預(yù)測(cè)中，不正確的預(yù)測(cè)只有3口；

③利用地---井方式的電法勘探對(duì)油水界面進(jìn)行預(yù)測(cè)，另外對(duì)套管井也可以進(jìn)行井間電磁法層析成像。

電法勘探還不斷出現(xiàn)以直接找油(氣)為目的的方法，有的也見(jiàn)到一些效果，但總的來(lái)說(shuō)，都尚處于試驗(yàn)階段，目前只能作為油氣勘探中的一項(xiàng)輔助方法。⑹電法勘探在油氣勘探領(lǐng)域中的作用：

1.應(yīng)用大地地磁勘探法尋找構(gòu)造：

大地電磁勘探相對(duì)于地震勘探而言，勘探深度更大，可以獲得10km深地層的資料。具有在碳酸鹽、火成巖、石膏巖地區(qū)的勘探能力，不受高速屏蔽層的影響。在地形相對(duì)復(fù)雜，有巨厚礫石覆蓋區(qū)可以容易獲得深層資料，解決地質(zhì)問(wèn)題。價(jià)格低廉，勘探周期短，風(fēng)險(xiǎn)較小，是新區(qū)勘探的有利手段，可以用小的代價(jià)，查清區(qū)域構(gòu)造特征。根據(jù)大地電磁法的特點(diǎn)和勘探能力，該方法可以應(yīng)用：勘探新區(qū)，如用MT法進(jìn)行區(qū)域概查、普查。在地震地質(zhì)條件差地形復(fù)雜地區(qū)，可以用MT法、EMAP法、垂直電流測(cè)深法進(jìn)行勘探，獲得地下信息，解決一定地質(zhì)問(wèn)題，特別是利用MT法在髙速層下成像，取得了較好的效果。在盆地深層用該方法可以查清基底結(jié)構(gòu)和深層區(qū)域背景，如(圖8-3-3)所示，在當(dāng)前地震解決深層問(wèn)題較差的情況下，可以對(duì)深層地質(zhì)特征做出概括的了解。圖3東營(yíng)凹陷wJG剖面電磁測(cè)深定量及地質(zhì)解釋圖東營(yíng)凹陷各層MT等深圖廣饒－郝家－灣灣溝電磁測(cè)深定量和地質(zhì)解釋剖面

王判鎮(zhèn)地區(qū)大地電磁測(cè)深一維層狀反演剖面圖

2.直接找油——電場(chǎng)差分法、復(fù)電阻率法、激發(fā)極化法目前在國(guó)內(nèi)已有較多應(yīng)用，從效果上看能夠較為顯著地提高勘探成功率。而在上面提到的微分標(biāo)準(zhǔn)化電法勘探在俄羅斯也取得了極高的成功率。

3.配合地震勘探，研究表層條件。(七)、應(yīng)用實(shí)例

1.應(yīng)用EH-4大地電磁成像找淺層工業(yè)氣及淺層水層：

勝利石油管理局物探公司裝備了一支電法勘探隊(duì)伍，擁有建場(chǎng)法、EH—4電磁成像設(shè)備各一套，具備了先進(jìn)的處理及解釋能力，夠?qū)H---4大地電磁測(cè)深等電法資料進(jìn)行各種常規(guī)處理，進(jìn)行一維和二維模型的正、反演，二維BOSTICK連續(xù)反演等處理，并進(jìn)行資料的定性及定量解釋。EH—4電磁成像系使用天然和人工電磁場(chǎng)信號(hào)，在淺層和極淺層電阻率測(cè)量中具有較高的分辨率，能夠測(cè)量幾米到1000米深度內(nèi)電阻率的變化，并能獲得各種地形條件下電導(dǎo)率變化的連續(xù)剖面。

EH—4電磁成像系統(tǒng)在浙江蕭山完成尋找第四系淺層氣的試驗(yàn)工作，成功地將氣層反演出來(lái)，并準(zhǔn)確地劃分出第四系地層的埋藏深度。在青島嶗山地區(qū)完成了找水試驗(yàn)。電法解釋異常位置與鉆井顯示結(jié)果完全吻合，解釋深度與鉆井深度的誤差小于4％。

EH—4電磁成像系統(tǒng)具有輕巧便攜、操作方便、施工簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，認(rèn)為該方法對(duì)淺層異常體具有識(shí)別精度高、勘探周期短、消耗低的特點(diǎn)，因此可以有效地用于尋找地下水、工程地質(zhì)調(diào)查、淺層油氣及其他礦藏的勘探。氣層位置

EH—4大地電磁測(cè)深電阻率-深度二維反演剖面(找氣)

EH—4大地電磁測(cè)深電阻率-深度二維反演剖面(找水)

2.利用電場(chǎng)差分法直接預(yù)測(cè)油氣藏

利用電法勘探方法直接圈定油氣藏方面，應(yīng)引起重視的是電場(chǎng)差分法。電場(chǎng)差分法是由俄羅斯電法專家提出來(lái)的。九十年代初引起我國(guó)地球物理界的重視，曾在很多地區(qū)，不管是老油田區(qū)或是勘探新區(qū)都進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，取得了較滿意的效果。特別是利用電場(chǎng)差分法資料與地震資料綜合解釋，判斷某個(gè)圈閉是否含有油氣，為鉆探之前提供重要的地質(zhì)依據(jù)，電場(chǎng)差分法無(wú)疑是一種既簡(jiǎn)單方便而又比較經(jīng)濟(jì)的勘探手段。對(duì)提高勘探效益是非常有益的。但是目前尚沒(méi)有被石油地質(zhì)家們給予足夠的重視。電場(chǎng)差分法判定油氣藏方面的重要區(qū)別在于：

⑴地下巖石中由于有油氣藏存在，在油氣藏上方，由于碳?xì)浠衔锷舷逻\(yùn)移，產(chǎn)生了氧化區(qū)和還原區(qū)，在還原區(qū)的上方，次生硫化鐵（黃鐵礦）效應(yīng)能夠引起高極化異常，電場(chǎng)差分法就是應(yīng)用這種效應(yīng)引起的高極化異常判定油氣藏。

⑵認(rèn)為尋找的油氣藏之厚度與上覆巖層的厚度相比，可以把它看成是高電阻薄層。在利用瞬變電場(chǎng)尋找油氣藏時(shí)，既可以基于上覆巖石的激發(fā)極化效應(yīng)，也可以基于油氣藏本身的高阻電磁效應(yīng)和可能由油氣而引起的激發(fā)極化效應(yīng)。當(dāng)利用瞬變電場(chǎng)將激發(fā)極化效應(yīng)和電磁效應(yīng)連同一起進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合判斷，可以認(rèn)為高阻含油氣薄層的電磁效應(yīng)是對(duì)激發(fā)極化效應(yīng)的加強(qiáng)，從而判定油氣藏。

俄羅斯學(xué)者們通過(guò)大量實(shí)踐認(rèn)為：金屬極化率最高，油氣極化率次之，水的極化率最低。當(dāng)油氣巖層的電阻率與圍巖層電阻率之比，如果是10:1的話，那么它們的極化率之比將達(dá)到100:1，所以利用電場(chǎng)差分法圈定油氣藏，其準(zhǔn)確率是較高的。

電場(chǎng)差分法的工作原理：

⑴常規(guī)電法勘探的方法是測(cè)定電阻率，即：

ρ=K?△u╱IK：系數(shù)；△u是MN測(cè)量極間電位差；I是極間電流；但準(zhǔn)確地測(cè)定反映地下某個(gè)部位的電流是很困難的。

⑵電場(chǎng)差分法主要研究地下分流值Iz和二個(gè)量值，地下分流值是很難測(cè)定的。只能通過(guò)斷電后，利用差分和微分方法完成測(cè)量Ex和dEx/dx二個(gè)量值。從Ex量值可通過(guò)公式計(jì)算出近似值Ix，這是沿水平方向電流。從dEx/dx量值可通過(guò)公式計(jì)算出近似值Iz，這是沿垂直方向電流。

⑶沿測(cè)線x方向即有△u1–△u2=△2u=ρ?Iz，所以說(shuō)，電場(chǎng)差分法研完的是垂直向下電流，反映的是地下巖層的電性特征。

⑷在實(shí)際工作中，通過(guò)儀器的測(cè)量系設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)計(jì)算，可以采集到6對(duì)12個(gè)參數(shù)，通過(guò)室內(nèi)的資料處理和整理，就可應(yīng)用于地質(zhì)解釋，為油氣勘探提供相關(guān)圖件。

電場(chǎng)差分法圈定油氣藏，最起碼是通過(guò)巖層的電性特征給石油地質(zhì)家們提供了一個(gè)有力的判別方法，減少了鉆探的風(fēng)險(xiǎn)性。但也不可否認(rèn)方法的多解性，只要不斷實(shí)踐，總結(jié)規(guī)律，就能增強(qiáng)成功的把握。

三、綜合地球物理勘探

目前，隨著勘探程度的不斷提高，地球物理勘探向深部地層、地面條件復(fù)雜的地區(qū)發(fā)展，已成為當(dāng)前勘探戰(zhàn)略的重要方向。這是由于一方面，對(duì)大面積火山巖覆蓋與復(fù)雜構(gòu)造的山區(qū)及盆地深層，地震能力有限；另一方面，勘探難度的增大，要求對(duì)沉積盆地構(gòu)造與隱蔽圈閉以及儲(chǔ)層取得盡可能豐富的資料，以求得比較深入和全面的認(rèn)識(shí)。所以聯(lián)合利用地震及各種非地震物化探方法進(jìn)行綜合勘探，可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高勘探效率，降低勘探成本。因而在油氣勘探中進(jìn)行綜合地球物理勘探是大勢(shì)所趨。綜合地球物理勘探的基本思路如圖9所示，應(yīng)注意下列問(wèn)題：

(1)以巖石物性為基礎(chǔ)——包括巖石的密度、磁性、電性及速度。對(duì)盆地內(nèi)的鉆孔及周邊露頭的巖石標(biāo)本物性進(jìn)行測(cè)定和測(cè)井資料的分析研究，在統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上掌握物性變化規(guī)律，為地質(zhì)地球物理模型的建立、正反演計(jì)算和解釋提供可靠資料。

(2)各種物探方法自始至終的綜合——對(duì)地震、重、磁和電法多種物探資料，在分析以往成果基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和矛盾，有目的有步驟地進(jìn)行處理和正、反演計(jì)算，建立接近實(shí)際的地質(zhì)模型，提高解決地質(zhì)問(wèn)題的有效程度。

(3)平面與剖面解釋的綜合——平面資料反映全面，正、反演接近實(shí)際，但比較復(fù)雜。重點(diǎn)剖面資料多，研究程度細(xì)，易于解釋，兩者結(jié)合，以線帶面，既提高了解釋精度，又全面反映了地下地質(zhì)構(gòu)造。

(4)地質(zhì)與物探的結(jié)合——以巖石物性為橋梁，通過(guò)地質(zhì)地球物理綜合解釋，使地質(zhì)與物探有機(jī)結(jié)合起來(lái)，減少多解性。

圖9綜合地球物理勘探基本思路圖

近幾年來(lái)，隨著石油工業(yè)的快速發(fā)展，石油勘探的領(lǐng)域不斷向廣度和深度發(fā)展，石油勘探由原來(lái)主攻幾個(gè)盆地、幾個(gè)油田，發(fā)展到向盆地外圍、盆地周邊的山前等地區(qū)以及深層擴(kuò)展，這就面臨著兩個(gè)問(wèn)題：一是在新開(kāi)辟的探區(qū)，迫切需要經(jīng)濟(jì)的物探方法，迅速查清盆地勘探構(gòu)造格局，迅速為布置地震提供依據(jù)；二是在油氣聚集情況看好，而又是地震的高難地區(qū)，需要得到好的資料，并能解決地質(zhì)問(wèn)題。大地電磁勘探技術(shù)是比較理想的方法之一，并且隨著大地電磁儀器的發(fā)展，基礎(chǔ)理論的進(jìn)步以及處理方法的改進(jìn)，大地電磁方法日臻完善。因此，20世紀(jì)90年代以來(lái)，大地電磁方法在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛應(yīng)用。

由于前面所述及的原因，勘探重點(diǎn)已逐漸轉(zhuǎn)入從已知盆地內(nèi)部或深層，發(fā)展到尋找過(guò)去難以發(fā)現(xiàn)的圈閉和儲(chǔ)層，單靠一種地震方法，是很難對(duì)地下復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造并進(jìn)行全面的描述。因此，綜合地球物理方法又被重新提到議事日程。近數(shù)年來(lái)發(fā)展很快，特別是由于非地震方法的儀器、方法、技術(shù)的改進(jìn)，電子計(jì)算機(jī)在處理位場(chǎng)資料及在反演中，廣泛地應(yīng)用了最新的一系列數(shù)據(jù)成就，使得非地震方法的應(yīng)用效果有很大提高，在油氣普查、詳查等方面，成為地震方法的協(xié)同、方法上的補(bǔ)充，并為地震確定靶區(qū)，大大節(jié)約勘探成本。所以說(shuō)，非地震勘探各種方法的綜合應(yīng)用，不但能解決圈閉和構(gòu)造問(wèn)題，而且能夠?yàn)橹苯诱矣驼覛馓峁┲匾罁?jù)，提高鉆探井的成功率。我們搞油氣勘探的廣大石油勘探與開(kāi)發(fā)者如何來(lái)認(rèn)識(shí)非地震勘探技術(shù)，也存在一個(gè)轉(zhuǎn)變觀念的問(wèn)題，所有的地球物理勘探方法，都是通過(guò)不同的場(chǎng)位來(lái)反映油氣引起的異常，這種異常在不同的條件下表現(xiàn)的形式也不同，多種場(chǎng)位的綜合，只能提高人們對(duì)油氣判斷的能力，少走或不走彎路，提高油氣勘探的準(zhǔn)確率，也就是提高了勘探經(jīng)濟(jì)效益，何樂(lè)而不為呢？但是，目前仍沒(méi)有引起重視。四、非地震勘探野外數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量控制

非地震勘探野外數(shù)據(jù)的采集，對(duì)質(zhì)量要求是非常嚴(yán)格的，因?yàn)樗芨鞣N非目標(biāo)因素的影響甚多，略有忽視，就很容易被假象所迷惑，造成資料的失實(shí)，引起錯(cuò)誤的結(jié)論。同時(shí)，非地震勘探的成果本身含有多解性的因素很多，如果質(zhì)量控制不嚴(yán)格，這種多解性就無(wú)法識(shí)別。因此，野外數(shù)據(jù)的采集，要求最大限度地排除各種干擾，提高數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性。

非地震勘探野外數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量控制，盡管方法技術(shù)不同，但有許多方面具有共同性。最基本的質(zhì)量要求是：嚴(yán)格執(zhí)行各種勘探方法所制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格的執(zhí)行各種勘探方法所針對(duì)地質(zhì)目標(biāo)制定的技術(shù)指標(biāo)，嚴(yán)格的執(zhí)行各種勘探方法的技術(shù)設(shè)計(jì)和合同要求，只要做到三個(gè)嚴(yán)格，野外數(shù)據(jù)采集質(zhì)量就有了基本保證。下面圍繞著質(zhì)量控制共同性的問(wèn)題，再?gòu)?qiáng)調(diào)一下質(zhì)量控制點(diǎn)：

1.要認(rèn)真地調(diào)查工區(qū)的基本情況：

⑴掌握工區(qū)內(nèi)村莊、道路、河流、湖泊和各種工農(nóng)業(yè)設(shè)施的等人文地理分布情況，特別是與電、磁有關(guān)的設(shè)施分布情況。

⑵了解工區(qū)內(nèi)巖石露頭、地表潛水面和表層沉積的分布。了解工區(qū)內(nèi)礦體分布，收集相關(guān)的地面地質(zhì)圖。

⑶收集和了解施工期內(nèi)的氣候變化。

⑷收集工區(qū)內(nèi)的測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)成果及分布，重、磁力測(cè)量時(shí)要收集國(guó)家統(tǒng)一的高程數(shù)據(jù)網(wǎng)和重力數(shù)據(jù)網(wǎng)。

2.要認(rèn)真地做好工區(qū)內(nèi)的選線、選點(diǎn)工作：

⑴進(jìn)行電，磁方法施工，觀測(cè)線和觀測(cè)點(diǎn)要選擇相對(duì)潮濕的地方（電極接地電阻必須滿足規(guī)程要求），表層有沉積物，有利于布極，周圍無(wú)電磁干擾。

⑵每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都必須在班報(bào)上做好布極現(xiàn)場(chǎng)描述。

⑶重力測(cè)量時(shí)觀測(cè)點(diǎn)要防止選在特殊地形附近。

⑷化探的取樣點(diǎn)必須避開(kāi)有污染區(qū)。

3.認(rèn)真做好校驗(yàn)點(diǎn)：

⑴重力測(cè)量時(shí)的校驗(yàn)點(diǎn)，必須考慮到時(shí)間、空間的分布均勻，做到不同儀器、不同觀測(cè)人員、不同時(shí)間的交互檢查。全區(qū)要有3/1000的校驗(yàn)點(diǎn)分布，必要時(shí)還要均勻加密。在有露頭區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，要取得不同巖石的密度值，供現(xiàn)場(chǎng)參考。

⑵進(jìn)行電磁測(cè)量時(shí)，校驗(yàn)點(diǎn)要均勻分布、合理，要認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的記錄。

4.電磁測(cè)量時(shí)要避開(kāi)大地電磁感應(yīng)和太陽(yáng)磁暴時(shí)間，隨時(shí)注意天氣變化。

5.重、磁、電測(cè)量時(shí)，一定要做好現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)整理，以便發(fā)現(xiàn)畸變點(diǎn)。

6.重、磁、電測(cè)量時(shí)，凡是由人工讀數(shù)時(shí)，要特別注意調(diào)整儀器上水泡的位置，并取得兩次讀數(shù)進(jìn)行比較。

7.要嚴(yán)格按照測(cè)量技術(shù)規(guī)程要求，完成好工區(qū)內(nèi)的點(diǎn)、線測(cè)量工作，及時(shí)提交測(cè)量成果供施工使用。

8.嚴(yán)格執(zhí)行各種觀測(cè)儀器的日、月檢查標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。要特別注意儀器的動(dòng)、靜態(tài)一致性試驗(yàn)。儀器搬運(yùn)時(shí)要嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行。

9.要嚴(yán)格控制儀器在不同觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差，必須滿足規(guī)程要求。特別是多臺(tái)儀器觀測(cè)時(shí)的系統(tǒng)誤差，要進(jìn)行交換檢查，確定誤差校正值。

10.要在工區(qū)內(nèi)建立基點(diǎn)網(wǎng)，基、觀點(diǎn)必須形成閉合觀測(cè)單元，觀測(cè)必須始于校正點(diǎn)，終于校正點(diǎn)，如差值超出規(guī)定的觀測(cè)均方誤差時(shí)，必須查明原因，否則全部報(bào)廢。

11.加強(qiáng)室內(nèi)資料計(jì)算和整理，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)可疑點(diǎn)，須重新測(cè)量或加密測(cè)點(diǎn)。

12.各種現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)資料必須真實(shí)、可靠，做到齊全、準(zhǔn)確、清楚。

總之，非地震勘探的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制是很嚴(yán)格的，因?yàn)槿藶?、環(huán)境影響的因素較多，略有忽視就會(huì)造成數(shù)據(jù)失真，關(guān)鍵是要執(zhí)行“三嚴(yán)”。即：嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)設(shè)計(jì)和合同要求，嚴(yán)格執(zhí)行和確保技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。所以，一個(gè)負(fù)責(zé)的質(zhì)量監(jiān)督，要熟悉以上各項(xiàng)內(nèi)容，要深入現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正，要分析現(xiàn)場(chǎng)資料，與施工單位技術(shù)人員緊密配合，共同把好“質(zhì)量關(guān)”。

由于前面述及的原因(后備盆地瀕臨枯竭，勘探重點(diǎn)已逐漸轉(zhuǎn)入已知盆地內(nèi)部或探層尋找過(guò)去難以發(fā)現(xiàn)的圈閉和儲(chǔ)層，單靠一種地震方法很難對(duì)地下地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行全面反映)，綜合地球物理方法又被重新提到議事日程，近年來(lái)發(fā)展很快，特別是由于非地震方法的儀器、方法、技術(shù)的改進(jìn)，電子計(jì)算機(jī)處理位場(chǎng)資料及在反演中廣泛應(yīng)用了最新的一系列數(shù)據(jù)成就，使得非地震方法的應(yīng)用效果有很大提高，在油氣普查、詳查等方面，成為地震方法的協(xié)同、補(bǔ)充方法，并為地震確定靶區(qū)，大大節(jié)約勘探成本。

結(jié)束語(yǔ)惠民錢官屯地區(qū)油氣化探綜合異常圖

惠民錢官屯地區(qū)油氣化探綜合異常圖第三節(jié)地震勘探技術(shù)一、20世紀(jì)80年代的標(biāo)志性地震勘探技術(shù)

20世紀(jì)80年代是地震勘探技術(shù)飛速發(fā)展的10年，其中具有標(biāo)志性的地震勘探技術(shù)概括為：

1.三維地震勘探技術(shù)在一個(gè)平面上采集隨時(shí)間而變化的地震信息，并在(x，y，t)三維空間進(jìn)行處理和解釋，這種地震勘探方法稱之為三維地震技術(shù)。三維采集的數(shù)據(jù)是個(gè)三維數(shù)據(jù)體(x，y，tA)，三維成像處理的資料也是一個(gè)由界面點(diǎn)空間堆砌的三維數(shù)據(jù)體，所以三維資料解釋可以任意從x，y，t方向觀測(cè)地質(zhì)界面的形態(tài)，切橫剖面、縱剖面和水平切片來(lái)研究地質(zhì)體在三維空間的變化。

由此可知，三維地震勘探的優(yōu)越性在于：①三維采集的數(shù)據(jù)按三維空間成像處理，可以真實(shí)地確定反射界面的空間位置；②三維數(shù)據(jù)采集不存在二維數(shù)據(jù)采集時(shí)來(lái)自側(cè)面的反射波，處理時(shí)不存在側(cè)面波引起的地質(zhì)假象；③三維觀測(cè)能避開(kāi)地形、地物障礙，通用于水網(wǎng)、地物多的復(fù)雜工區(qū)；④三維地震測(cè)網(wǎng)密，采集地震信息多，反映地下情況準(zhǔn)確，多種數(shù)據(jù)顯示有利于地震解釋。三維地震技術(shù)已被世人公認(rèn)為具有良好地質(zhì)效果、經(jīng)濟(jì)效益以及80年代最具標(biāo)志和成效的地震勘探技術(shù)，也被認(rèn)為是提高地震勘探精度方面的第五次飛躍(第一次是20世紀(jì)30年代由折射波法向反射波法的轉(zhuǎn)變；第二次是50年代出現(xiàn)的組合與多次覆蓋的地震資料野外采集技術(shù)；第三次是60年代出現(xiàn)的數(shù)字地震儀和地震資料數(shù)字處理技術(shù)；第四次是70年代出現(xiàn)的偏移歸位的成像技術(shù))。

我國(guó)在開(kāi)展三維地震勘探方面所獲得的成果和效益也是非常巨大的。首先，三維地震勘探用于新、老油田的滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)階段，對(duì)加快油田勘探開(kāi)發(fā)的步伐，提高鉆井成功率，減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用，優(yōu)化油藏管理等方面的效益是十分明顯的；其次，通過(guò)使用三維地震勘探技術(shù)，大大提高了圈閉探測(cè)的成功率，增加了石油、天然氣的地質(zhì)儲(chǔ)量，為我國(guó)石油、天然氣工業(yè)的增儲(chǔ)上產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。2.井中觀測(cè)技術(shù)包括垂直地震剖面(VSP)技術(shù)、反VSP觀測(cè)技術(shù)、隨鉆VSP技術(shù)、井間地震技術(shù)等。(1)垂直地震剖面(VSP)技術(shù)垂直地震剖面是相對(duì)于地面地震剖面而言的，方法的實(shí)質(zhì)是在井中觀測(cè)地震波場(chǎng)，將井下檢波器置于井中不同深度來(lái)記錄地面震源所產(chǎn)生的地震信號(hào)。

VSP技術(shù)的特點(diǎn)歸納如下：①接收點(diǎn)分布在介質(zhì)內(nèi)部；②記錄的地震波比較真實(shí)地反映研究對(duì)象；③干擾因素少；④可同時(shí)記錄上行波和下行波；⑤使用三分量檢波器可記錄多分量地震信息；⑥震源可重復(fù)性容易實(shí)現(xiàn)。

隨著垂直地震剖面的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷提高，垂直地震剖面法可以提供越來(lái)越多的信息。VSP技術(shù)在油氣勘探中的作用主要包括：①避開(kāi)低速帶的影響，使記錄的分辨率較高；②地表惡劣地區(qū)可用VSP測(cè)量替代填補(bǔ)地面地震的空白帶；③確定地震同相軸與地質(zhì)層位的對(duì)應(yīng)關(guān)系；④預(yù)告鉆井未鉆遇地層的埋深；⑤提供子波、反褶積因子、速度、反射系數(shù)、衰減系數(shù)等物理參數(shù)；⑥正確識(shí)別多次波；⑦可采集到多波、多分量記錄，有利于井孔周圍油藏的研究；⑧與地面勘探資料結(jié)合，可減少地震反演的多解性；⑨與聲波資料結(jié)合，有利于薄層研究。

VSP震源類型有以下四種：①炸藥震源——采用可重復(fù)性的炸藥震源井，需支架、套管，井壁與套管間固井水泥、小藥包(0.l～0.5kg)等，潛水面以下激發(fā)；②空氣槍、蒸汽槍、水槍震源——用于海洋地震勘探，操作簡(jiǎn)便，但能量較弱，常采用組合或疊加方法；③電火花震源——利用在液體中瞬間放電方法產(chǎn)生高溫高壓的脈沖；④可控震源——節(jié)省人力物力，提高生產(chǎn)效率，是理想的VSP震源。

根據(jù)VSP觀測(cè)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)可分為以下幾類：①按井源距不同可分為：固定井源距、移動(dòng)井源距、多變井源距、井間觀測(cè)系統(tǒng)；②按井下檢波器布設(shè)間距不同分為：等間距、不等間距、大間距觀測(cè)系統(tǒng)；③按震源、檢波器和井三者空間位置組合關(guān)系分為：零井源距、固定非零井源距、變井源距、井間VSP觀測(cè)系統(tǒng)；④特殊VSP觀測(cè)方法：斜井、淺井、連井VSP觀測(cè)系統(tǒng)、地面地下聯(lián)合觀測(cè)，多次疊加采集，VSP面積觀測(cè)(三維VSP或反VSP)等。

VSP資料處理一般分為預(yù)處理、常規(guī)處理和特殊處理。預(yù)處理包括解編、相關(guān)、編輯、增益恢復(fù)等。常規(guī)處理包括用于零井源距VSP資料處理的同深度疊加、初至拾取、靜態(tài)時(shí)移和排齊、震源子波整形、帶通濾波、振幅處理、分離上行波和下行波、垂直疊加等。特殊處理是指滿足用戶特殊需要的處理或特殊的VSP資料處理。(2)反VSP觀測(cè)技術(shù)

這是把震源置于井中、檢波器布置在地面的工作方法。其主要優(yōu)越性在于：地面布設(shè)的檢波器可以是類同于常規(guī)地面地震勘探的工作方式，可以檢波器組合，可以面積觀測(cè)，可用于時(shí)間推移(四維)地震觀測(cè)。總之，地面布設(shè)檢波器的方式靈活多樣，采集到的原始數(shù)據(jù)的處理類同于常規(guī)地面地震的，其特殊性是震源位于井中的不同深度。(3)井間地震技術(shù)井間地震是井下地震學(xué)的重要組成部分。地球物理勘探學(xué)家一貫追求的目標(biāo)就是獲取更高分辨率的地質(zhì)圖像。有利的作法之一便是設(shè)法避開(kāi)衰減嚴(yán)重的和非均勻介質(zhì)的近地表低速帶，以盡可能短的射線路徑在目的層聚焦，記錄直達(dá)波和其他有效波。因此，將震源置入井中并在鄰近的一口或幾口井中放置接收器的井間地震技術(shù)得以迅速發(fā)展起來(lái)。井間地震技術(shù)，一方面已經(jīng)在油氣開(kāi)發(fā)、地學(xué)研究、礦床分析等方面得到應(yīng)用，另一方面，人們還在探索解決井中采集裝備問(wèn)題、有限觀測(cè)孔徑問(wèn)題以及不均勻射線覆蓋等問(wèn)題。預(yù)計(jì)井間地震技術(shù)雖然不會(huì)成為一種通用的地球物理成像技術(shù)，但它作為高分辨率成像、巖性表征和地震波傳播研究的一項(xiàng)非常有用的專門技術(shù)必將得以迅速發(fā)展和日趨完善。

在數(shù)據(jù)采集方面，人們致力于井下震源的研制和開(kāi)發(fā)。正在研制和已經(jīng)推出的井下震源可分為脈沖型和可控型震源兩大類。從效果上看，兩類震源各有千秋。脈沖型震源初至準(zhǔn)確但管波強(qiáng)且橫波受管波的干擾嚴(yán)重?？煽匦驼鹪纯僧a(chǎn)生P波和兩種偏振方向的S波。在接收器選擇上，已采用了多級(jí)水聽(tīng)器拖纜、多級(jí)VSP檢波器以及專門設(shè)計(jì)的加速度檢波器。其中較為理想的即為推靠式多級(jí)三分量檢波器。

在資料處理和分析上，層析成像反演已成為處理透射P波和S波的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，已給出了各種有用的層析圖像。利用直達(dá)波旅行時(shí)反演的重要貢獻(xiàn)使它們計(jì)算出了真正的速度圖像，可以直接用于巖性類型和飽和相的地質(zhì)解釋。但所存在的問(wèn)題是非惟一性，并受假象干擾，期望井間地震能給出更合理的、便于解釋的構(gòu)造成像，這樣促使繞射成像和反射成像有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。

目前，人們不僅對(duì)直達(dá)波，而且對(duì)反射波(P波、S波)和導(dǎo)波加強(qiáng)了研究，并取得了可喜的成果。尤其是高分辨率反射成像已有實(shí)用程序。井間地震數(shù)據(jù)可以選排成共炮點(diǎn)道集、共接收點(diǎn)道集和共偏移距道集、共中心點(diǎn)深度道集。前兩種道集可采用類似VSP的成像方法；后兩種道集可采用類似于CDP的成像方法(VSP／CDP變換)。井間地震進(jìn)入反射波處理階段，使井間觀測(cè)的覆蓋范圍擴(kuò)大到炮點(diǎn)或接收點(diǎn)深度區(qū)間以外的區(qū)域，可以研究井底和井底以下的地質(zhì)情況，也可使儲(chǔ)層內(nèi)的垂直分辨率達(dá)l～2m。利用井間觀測(cè)到的導(dǎo)波和首波，研究其頻散特征、相位、振幅變化等來(lái)分析裂隙、各向異性及薄層、尖滅等都取得了令人鼓舞的進(jìn)展。

總之，井間地震技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：采集成本不斷下降、效率不斷提高；資料處理已從層析成像向反射成像發(fā)展；應(yīng)用已從提高采收率(EOR)監(jiān)測(cè)向儲(chǔ)層描述和表征方向發(fā)展。展望未來(lái)，井間地震以其自身優(yōu)勢(shì)已表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景，但無(wú)疑井間地震還需要開(kāi)發(fā)出更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的采集技術(shù)，繼續(xù)研究更精確的成像方法，不斷提供成功的實(shí)例。3.多波多分量技術(shù)

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，美國(guó)等國(guó)家積極進(jìn)行多波多分量的理論方法研究和實(shí)驗(yàn)，研制了多種不同性能的橫波震源及多分量檢波器，取得質(zhì)量較高的多波野外數(shù)據(jù)，建立了多波資料處理流程，并對(duì)橫波分裂現(xiàn)象加以研究，提取出多種儲(chǔ)層物性參數(shù)，成功預(yù)測(cè)了裂縫發(fā)育方向，研究?jī)?chǔ)層孔隙度，用縱橫波資料聯(lián)合進(jìn)行直接烴類檢測(cè)。

我國(guó)大多數(shù)探區(qū)的地下存在良好的橫波或轉(zhuǎn)換波反射界面，適合開(kāi)展多波多分量勘探。隨著勘探程度的提高，處理和解釋技術(shù)的不斷發(fā)展，尋找隱蔽性和巖性油氣藏已經(jīng)成為研究重點(diǎn)，這就需要包括多波多分量資料在內(nèi)的多種物探信息，綜合開(kāi)展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏精細(xì)描述工作。多波多分量技術(shù)在尋找和檢測(cè)液體、氣體等方面具有獨(dú)特的功效。因此，多波多分量勘探技術(shù)會(huì)在國(guó)內(nèi)探區(qū)發(fā)揮特有的作用，具有廣泛的應(yīng)用前景。自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)在多波多分量勘探研究方面做了不少工作，石油物探局、四川石油管理局、地礦部物探研究所等單位先后進(jìn)行了轉(zhuǎn)換波和橫波勘探的研究和試驗(yàn)，在各向異性、地下裂縫的橫波分裂等方面進(jìn)行了一系列研究，提取了一些物性參數(shù)，做出了泊松比剖面和橫波剖面等。多波多分量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)考慮到以下幾方面的問(wèn)題：研制高質(zhì)量的三分量檢波器；發(fā)展轉(zhuǎn)換波資料處理軟件；建立轉(zhuǎn)換波、橫波和縱波資料聯(lián)合解釋系統(tǒng)；盡快攻克橫波勘探的震源難題等。

4．地震屬性分析技術(shù)

用于油氣勘探的地震屬性主要有：(1)振幅屬性——繼亮點(diǎn)技術(shù)之后，幅距分析(AVO)技術(shù)開(kāi)辟了巖性和油氣預(yù)測(cè)的新途徑，在我國(guó)各大油田得到了較好的應(yīng)用；(2)速度參數(shù)——這是地震資料數(shù)字處理和解釋中使用得最為廣泛的地震屬性參數(shù)之一。由地震剖面反演成波阻抗剖面，進(jìn)而求取層速度剖面的合成聲波測(cè)井技術(shù)(具有代表性的軟件模塊是法國(guó)CGG公司的GLOG、美國(guó)西方地球物理公司的PIVT和加拿大的SeisLog模塊)是用于地層巖性解釋或油氣檢測(cè)的有效方法；(3)頻率信息——三瞬(瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位)剖面和碳?xì)錂z測(cè)技術(shù)用于油氣預(yù)測(cè)和地質(zhì)解釋也是較為有效的方法。

二、20世紀(jì)90年代幾項(xiàng)有效的油氣勘探技術(shù)

“數(shù)字技術(shù)革命”始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)40年來(lái)的發(fā)展，地震勘探技術(shù)的進(jìn)步是巨大的，主要體現(xiàn)在：首先，地震勘探由解決單一的構(gòu)造問(wèn)題向解決巖性、地層和油氣檢測(cè)方向進(jìn)展。其次，地震勘探由油氣勘探向油田開(kāi)發(fā)、油藏工程方向發(fā)展，并卓有成效。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，地球物理界的新浪潮——“復(fù)雜性革命”正處于另一次飛躍性變革時(shí)期，這期間的主要標(biāo)志是：(1)三維地震逐步取代二維地震，并在確定評(píng)價(jià)井位、計(jì)算油氣儲(chǔ)量、制定開(kāi)發(fā)方案等過(guò)程中起著越來(lái)越重要的作用；(2)疊前深度偏移技術(shù)解決了復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象的精確成像問(wèn)題；(3)其他領(lǐng)域的理論、方法引入到地震勘探，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、小波變換、分形分維、模式識(shí)別、生物進(jìn)化等。

1．高分辨率地震勘探技術(shù)“九五”期間，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司(CNPC)組織了七個(gè)單位(大慶、勝利、中原、南陽(yáng)、物探局、長(zhǎng)慶、江漢)進(jìn)行了高分辨率地震勘探技術(shù)的攻關(guān)。在接收技術(shù)方面，大慶油田的主要技術(shù)是將檢波器埋在地下1m深的地方接收，而且與其他各單位一樣，采用的都是高頻檢波器或加速度檢波器；在震源方面采用的都是常規(guī)震源藥柱，只是在激發(fā)藥量上有所不同，如大慶油田采用3—6kg的短藥柱，中原油田采用4井面積組合激發(fā)的方式并采用雙井微測(cè)井確定虛反射界面的做法；地震儀器基本上都采用了24位模數(shù)轉(zhuǎn)換的記錄儀。此外，煤田地震勘探在高分辨率勘探方面走在前列，我國(guó)淮南煤田的高分辨率剖面經(jīng)過(guò)反Q濾波以后，在0.2s處主頻為140Hz，在0.5s處主頻為110Hz，在1.0s處主頻為90Hz。

在國(guó)外，有關(guān)海上或工程地震的高分辨率勘探做得比較多，工作也比較細(xì)致。據(jù)勘探地球物理學(xué)家協(xié)會(huì)(SEG)年會(huì)資料介紹，國(guó)外海上的高分辨率地震勘探在0．5s左右主頻可達(dá)200～300Hz。西方地球物理公司在海上進(jìn)行一次高分辨率試驗(yàn)，該剖面在0.1s處主頻為450Hz，在0.4s處主頻為250Hz。

總之，我國(guó)的高分辨率地震勘探走在世界前列，通過(guò)多年的實(shí)踐，總結(jié)出了一套“四小、兩高”的高分辨率地震勘探采集方法，即“小藥量、小組距、小道距、小井深、高頻檢波器、高采樣率”。此外，通過(guò)對(duì)渤海灣地區(qū)進(jìn)行的高分辨率地震勘探攻關(guān)，形成了一套國(guó)內(nèi)先進(jìn)的采集技術(shù)，可概括為“四高”(高定位精度、高空間采樣率、高時(shí)間采樣率、高覆蓋次數(shù))、“兩組合”(組合檢波、組合激發(fā))、“兩埋實(shí)”(檢波器挖坑埋實(shí)、激發(fā)井埋實(shí))、“兩優(yōu)化”(優(yōu)化采集參數(shù)、優(yōu)化試驗(yàn)方案)、“一措施”(干擾嚴(yán)重時(shí)不放炮)。

2.時(shí)間推移地震技術(shù)時(shí)間推移(或延遲)地震是不同時(shí)間對(duì)油氣田進(jìn)行地震觀測(cè)、監(jiān)測(cè)油氣開(kāi)采狀態(tài)、探明剩余油氣的分布、調(diào)整注采方案、提高油氣采收率的一整套技術(shù)。時(shí)間推移地震(簡(jiǎn)稱時(shí)移地震)觀測(cè)時(shí)通常以三維地震為基礎(chǔ)，又簡(jiǎn)稱為四維地震。時(shí)間推移地震需要利用巖石物理學(xué)這根鏈條把地震與油藏工程連接在一起。由于時(shí)間推移地震的應(yīng)用難度還很大，做好技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作是十分必要的。此外，由于時(shí)間推移地震是利用不同時(shí)間觀測(cè)的地震圖像來(lái)監(jiān)測(cè)油藏的流體變化進(jìn)行油藏管理的，一定要對(duì)不同時(shí)間采集的地震資料進(jìn)行嚴(yán)格的互均化處理，消除因采集和處理造成的資料不一致，從而保留油藏的變化特征。時(shí)間推移地震正在發(fā)展中，它必將成為未來(lái)地震的重要工作方式之一。

20世紀(jì)初，物理學(xué)研究就指出，只有空間與時(shí)間相結(jié)合組成四維，才能夠正確研究客觀世界。時(shí)移地震的試驗(yàn)工作始于20世紀(jì)70年代，它使地震勘探從靜態(tài)的構(gòu)造和儲(chǔ)層描述發(fā)展到油藏的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，把時(shí)空概念引入油田開(kāi)發(fā)，給油田生產(chǎn)方式帶來(lái)了基本觀念的轉(zhuǎn)變。到目前此項(xiàng)工作雖然仍處于初級(jí)階段，但投入的經(jīng)費(fèi)卻源源不斷地增長(zhǎng)。1997年全球石油地震勘探共花費(fèi)35億美元，其中時(shí)移地震競(jìng)花費(fèi)5億美元。預(yù)計(jì)2005年時(shí)移地震費(fèi)用將達(dá)到35億美元。這充分表明了時(shí)移地震大發(fā)展的美好前景。時(shí)移地震之所以受到油公司的普遍重視，原因是目前世界上油田平均采收率在35％左右，大部分儲(chǔ)量分布在死油區(qū)，或需要采用增產(chǎn)措施。預(yù)計(jì)時(shí)移地震將使采收率提高到70％左右。從老油田開(kāi)采出更多的石油，與新的勘探發(fā)現(xiàn)具有同樣重要的意義，而且前者是一個(gè)回報(bào)率更高的有效途徑。

時(shí)移地震項(xiàng)目的成功實(shí)現(xiàn)需要依靠多種技術(shù)和部門的密切配合。對(duì)這種跨學(xué)科的決策和分析要求該項(xiàng)目必須是綜合性的，資料分析的性質(zhì)也決定了項(xiàng)目組的組成必須是綜合的。實(shí)際上，在這樣的一種處理和分析過(guò)程中，要求地質(zhì)學(xué)家、地球物理學(xué)家、油藏工程師和油氣物理學(xué)家密切配合。同時(shí)由于它面對(duì)的是一個(gè)動(dòng)態(tài)問(wèn)題，因而對(duì)資料的快速分析和顯示也成為需要首先解決的問(wèn)題。

最近幾年中，西方地球物理公司等許多國(guó)外公司都較成功地實(shí)施了一系列的時(shí)移地震項(xiàng)目，包括對(duì)蒸汽以及流體接觸面的監(jiān)測(cè)等，從而減少了生產(chǎn)費(fèi)用，提高了采收率。

20世紀(jì)90年代初，國(guó)內(nèi)一些油田在四維地震勘探方面做了一些研究工作。如遼河油田、新疆油田和勝利油田等積極開(kāi)展了稠油熱采地震監(jiān)測(cè)工作，取得了階段性的成果。

3．疊前深度偏移技術(shù)

深度域成像是復(fù)雜構(gòu)造油氣勘探的關(guān)鍵技術(shù)之一，自從20世紀(jì)90年代初在美國(guó)墨西哥灣鹽下發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油氣田，掀起了3D疊前深度偏移成像的熱潮。目前2D深度偏移已基本成熟，但3D疊前深度偏移尚處于研究發(fā)展之中。疊前深度偏移的關(guān)鍵技術(shù)是如何快速準(zhǔn)確地建立地下速度模型。目前比較常用的速度分析方法有相干反演、深度聚焦分析、剩余速度分析和全局層析法等。這些方法大都是基于層剝離的快速度掃描的思路由淺到深逐層建立層速度模型。但是其計(jì)算量太大，目前的計(jì)算機(jī)尚無(wú)法經(jīng)濟(jì)地對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算處理。為此必須對(duì)現(xiàn)有的方法進(jìn)行改進(jìn)或研究其他新的方法。從方法上講，疊前深度偏移對(duì)地下形態(tài)基本不作假設(shè)，速度—深度模型直接用疊前資料建立，地下速度縱、橫向均可變化，CMP道集考慮非雙曲效應(yīng)。因此，疊前深度偏移符合實(shí)際地下情況，特別是也能符合復(fù)雜地質(zhì)的地下情況。其特點(diǎn)是方法精細(xì)，運(yùn)算量大。常規(guī)疊后時(shí)間域處理是假設(shè)地下介質(zhì)為均勻或水平層狀，它只適用于緩變介質(zhì)或不甚復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的油氣勘探。其方法較為簡(jiǎn)單，運(yùn)算量小。

從應(yīng)用上講，時(shí)間域地震資料其深度刻度為時(shí)間，與地質(zhì)、測(cè)井等實(shí)際資料的深度域不對(duì)應(yīng)，不便于方便使用及綜合研究。而疊前深度偏移資料是深度域的，它滿足了精細(xì)解釋儲(chǔ)層描述對(duì)深度域的期望，使地質(zhì)家、地球物理家及工程師一起在深度域研究問(wèn)題。從效果看，常規(guī)疊后時(shí)間域處理在速度橫向變化的情況下，無(wú)法正確反映地下構(gòu)造形態(tài)，輕者造成構(gòu)造高點(diǎn)漂移，重者構(gòu)造面目全非。而疊前深度偏移技術(shù)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)造準(zhǔn)確偏移成像，解決復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題。

第四節(jié)地震勘探的基本理論一、地震勘探的基本原理

地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的是地震波波前的空間位置與其傳播時(shí)間的關(guān)系。它與幾何光學(xué)相似，也是引用波前、射線等幾何圖形來(lái)描述波的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和規(guī)律，因此也叫幾何地震學(xué)。1.地震勘探的基本概念（1）地震波振動(dòng)在介質(zhì)中傳播便形成波。介質(zhì)中有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)，在波的傳播過(guò)程中，每個(gè)點(diǎn)都會(huì)或早或晚地受到牽動(dòng)而振動(dòng)起來(lái)。把介質(zhì)中的無(wú)限多個(gè)點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)整體來(lái)看，它的運(yùn)動(dòng)就是波動(dòng)。

振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系就是部分和整體的關(guān)系。

地震波的形成：

炸藥爆炸激發(fā)地震波時(shí)，在炸藥包附近，爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力大大超過(guò)巖石的極限強(qiáng)度，巖石遭到破壞形成一個(gè)破壞圈，炸成空洞。隨著離開(kāi)震源距離的增大，壓力減小，但仍超過(guò)巖石的彈性限度。此時(shí)巖石雖不發(fā)生破碎，但發(fā)生塑性形變，形成一些輻射狀或環(huán)狀裂隙。在塑性帶以外，隨著離開(kāi)震源距離的進(jìn)一步增加，壓力降低到彈性限度以內(nèi)，而炸藥爆炸所產(chǎn)生的是一個(gè)延續(xù)時(shí)間很短的作用力，所以這一區(qū)域的巖石發(fā)生彈性形變，在此區(qū)域傳播的波就叫地震波。

地震波實(shí)際上就是一種在地層中傳播的彈性波。

（2）波前、波后和波面

設(shè)想在某一時(shí)刻tO開(kāi)始在介質(zhì)中激起波源的振動(dòng)。過(guò)了一段時(shí)間，到了時(shí)刻t1＞tO，波源的振動(dòng)可能就停止了或暫時(shí)停頓了。再過(guò)一段時(shí)間，到了時(shí)刻t2，波已傳播了一段距離。這時(shí)介質(zhì)中分成了幾個(gè)區(qū)域,在離波源最近的區(qū)域V0中，波已經(jīng)傳播過(guò)去，介質(zhì)的振動(dòng)已經(jīng)停止。在其次一個(gè)區(qū)域V1中,介質(zhì)的振動(dòng)正在進(jìn)行。在更遠(yuǎn)的一個(gè)區(qū)域V2中，波還沒(méi)有傳到，介質(zhì)的振動(dòng)還沒(méi)開(kāi)始。在V1和V2的分界面S上，介質(zhì)中的各點(diǎn)剛剛開(kāi)始振動(dòng),這一曲面S叫做波在時(shí)刻t2的波前(又叫波陣面)。在V0和V1的分界面S′上，介質(zhì)中的各點(diǎn)剛剛停止了振動(dòng)，這一曲面S′，叫做波在時(shí)刻t2的波后(又叫波尾)。必須記住，波是不斷前進(jìn)的，從而波前和波后這兩個(gè)曲面也在隨著時(shí)間不斷地推進(jìn)。

S′是波在時(shí)刻t1的波前，經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間，到了時(shí)刻t2，波前已經(jīng)不在原來(lái)的位置了，向前推進(jìn)到了S。但是，S′這個(gè)固定的曲面仍然有很重要的意義，因?yàn)榻橘|(zhì)中位于S′上的各點(diǎn)是同時(shí)(在時(shí)刻t1)開(kāi)始振動(dòng)的，它們的振動(dòng)是同相的。介質(zhì)中每一個(gè)這樣的曲面都叫做一個(gè)波面，又叫做一個(gè)等相面。

可以說(shuō)，波面是波前的“遺跡”。

（3）射線

在條件適當(dāng)時(shí)，可以認(rèn)為波及其能量是沿著一條“路徑”從波源傳到所考慮的一點(diǎn)P，然后又沿著那條“路徑”從P點(diǎn)傳向別處，這樣的假想路徑就叫做通過(guò)P點(diǎn)的波線，又叫射線。

與波面相垂直且從震源向四方發(fā)射的線就叫射線。（4）振動(dòng)圖和波剖面振動(dòng)圖是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化。波動(dòng)圖是在同一時(shí)刻彈性體上某個(gè)方向上質(zhì)點(diǎn)的位移分布情況。在野外接收的地震記錄，每一道的記錄是觀測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)圖，所有道在同一時(shí)間上的幅值組成的是該時(shí)刻該接收空間的波動(dòng)圖。（5）地震子波

地震爆炸產(chǎn)生的尖脈沖。在離開(kāi)震源向外傳播一段距離后，壓強(qiáng)逐漸減少，地層開(kāi)始產(chǎn)生彈性形變，形成地震波。再向外傳播，由于介質(zhì)對(duì)高頻成分的吸收，振動(dòng)圖還要發(fā)生明顯的變化，直到傳播了更大距離(100米到幾百米)后，振動(dòng)圖的形狀逐漸穩(wěn)定，成為一個(gè)具有2～3個(gè)相位(極值)延續(xù)時(shí)間為60～100ms的地震波，稱為地震子波。（6）描述波動(dòng)的特征量

如果各點(diǎn)的振動(dòng)都是諧振動(dòng)，這種波叫做簡(jiǎn)諧波。真正的簡(jiǎn)諧波從波源直伸展到無(wú)限遠(yuǎn)，它沒(méi)有波前和波后。描述簡(jiǎn)諧波，可以利用頻率、周期、振幅和波長(zhǎng)四個(gè)特征量。視速度定律：指地震波沿觀測(cè)線的視速度vα與介質(zhì)真速度v和出射角θ的關(guān)系，即vα=v/sinθ。2.地震波傳播的基本規(guī)律（1）反射定律設(shè)地震波從點(diǎn)震源O沿射線OP射到分界面上；NP垂直于分界面，是分界面在P點(diǎn)處的法線。入射線OP和法線NP所確定的平面垂直于分界面，這個(gè)平面叫做波的入射面。入射線和法線所夾的角θ1叫做入射角；反射波的射線叫做反射線，反射線和法線的夾角θ1′做反射角。由實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出的反射定律如下：反射線位于入射面內(nèi)，反射角等于入射角，即θ1′＝θ1。

在地震勘探中，把入射線、過(guò)入射點(diǎn)的界面法線、反射線三者所決定的平面，稱為射線平面。根據(jù)射線平面的定義可知，它總是垂直界面的。當(dāng)我們?cè)诘孛?假設(shè)它是水平的)上O點(diǎn)激發(fā)，沿測(cè)線OX接收；又設(shè)地下的反射界面是水平的，這時(shí)，射線平面既垂直界面也垂直地面。如果界面傾斜，可分為兩種情況：①當(dāng)?shù)卣饻y(cè)線垂直界面走向，射線平面既垂直界面也垂直地面。②當(dāng)?shù)卣饻y(cè)線不垂直界面走向，則射線平面只垂直界面，不再垂直地面，這些概念對(duì)地震資料的構(gòu)造解釋是十分重要的。

我們將反射線向反方向延長(zhǎng)，同時(shí)從波源O向界面作垂線OD并延長(zhǎng)，這兩條延線交于一點(diǎn)O*，這一點(diǎn)稱作虛波源(地震勘探中稱虛震源)，因反射線似乎是從O*點(diǎn)射出來(lái)的。承認(rèn)了反射定律，很容易證明OD＝O*D。這種作圖方法，我們以后用得很多。DO*當(dāng)入射線垂直界面入射時(shí)，考慮兩地層邊界的聲速度V1和V2，密度ρ1和ρ2。波阻抗等于密度乘以速度。入射振幅Ai，反射振幅Ar和反射系數(shù)Rc之間的關(guān)系如下：

Ar=Rc*Ai