❶ 我國海洋油氣勘探技術有哪些
一、海洋油氣勘探技術形成階段(1991—1995年)
1.含油氣盆地資源評價和勘探目標評價技術
在引進和總結國內外油氣資源評價方法的基礎上,經過科技攻關掌握了一套具有國際先進水平的油氣資源評價新方法和盆地模擬技術。首次在國內建立了一套以地震資料解釋為基礎、結合少量鑽井資料的早期油氣資源評價流程;研製了國內第一套在NOVA機上實現定位、構造、速度、數據自動分析的流程,初步實現了資料整理自動化;採用了先進的區域地震地層學分析方法和流程,研究各層岩相古地理演化過程;對生烴、排烴等資源定量評價方法有所創新;提出了TTIQ法及計算機程序,採用了圈閉體積模糊數學法、圈閉供油麵積及隨機運算概率統計等先進的評價方法,充分體現了國內油氣資源評價的新水平。
在一維盆地模擬系統基礎上,開發多功能的綜合盆地模擬系統。系統耦合了斷層生長作用、沉積作用、壓實作用、流體流動、烴類生成運移,以及地殼均衡作用、岩石圈減薄和熱對流等因素,能從動態的發展角度在二維空間上再現盆地構造演化史、沉降史、沉積史、熱演化史、油氣生排運聚史。主要特點是:正反演結合、與專家系統結合、與平衡剖面結合,來模擬多相運移、運距模擬三維化及三維可視化等。
此外,在國內首度研製成功了PRES油氣資源評價專家系統。該系統從功能上由兩部分組成:一是凹陷評價,包括地質類比評價、生油條件評價、儲層條件評價和油氣運聚評價;二是局部圈閉評價,包括油源評價、封閉條件評價、儲集條件評價、保存條件評價及綜合評價。系統的第二版本實現了運聚評價子系統與盆地模擬系統的掛接,可在三維狀態下進行運聚模擬評價。其研製成功開創了專輯系統技術在石油勘探領域的應用,促進了石油地質專家系統技術的發展。
2.海上地震勘探的資料採集、處理、解釋技術
海上地震技術是海上油氣勘探開發的主要技術,是涉足研究深度、廣度最大、最省錢、最適合海上油氣勘探的技術。
在地震資料採集方面通過引進技術和裝備,實現了雙纜雙震源地震採集,研究成功了高解析度地震採集系統,掌握了先進的海上二維、三維數字地震資料採集及極淺海遙測地震資料採集技術,裝備了包括一次採集能力可達240道的數字地震記錄系統;電纜中的數字羅盤能准確指示電纜的實時位置;三維採集質量控制的計算機系統,可做5條相鄰側線的面元覆蓋,並實時顯示和不同偏移距的面元顯示,裝有可進行實時處理和預處理的解編系統;配備了衛星導航接收機和組合導航系統。
在資料處理解釋方面,已掌握運用電子計算機進行常規處理和三維資料處理以及特殊處理技術,廣泛應用了地震地層學、波阻抗剖面,尤其檢測、垂直地震剖面和數據分析等技術;推廣應用計算機繪圖系統和解釋工作站;掌握了地震模式識別和完善的地震儲層預測軟體;研製開發了面元均化、多次擬合去噪、道內插等配套處理技術。
一些成功的應用技術具體有:QHDK-48道淺水湖泊地震勘探接收系統,已用於我國淺海和湖泊的地震勘探中;三維P-R分裂偏移技術及其在油氣勘探開發中的運用,獲國家科技進步二等獎,是一項進行三維地震勘探資料疊後偏移處理,提高了三維波場歸位精度和斷層分辨能力;海洋物探微導航定位資料處理程序系統,有較強的人機對話功能,在VAX機上可讀ARGO、GMS、NOR三種格式的野外帶,可對高斯、VTM和蘭伯特三種不同投影系統數據進行處理;DZRG處理系統實現了國產陣列機MCIAP2801與引進的VAX-11/780機的連接,從而提高了原主機的使用效率,從30%提高到68%,地震資料處理速度提高了60%~70%,為VAX類計算機配接國產AP機開創了一條新路。
這些技術在海上勘探中,得到過廣泛的應用,取得了良好的成績。在南海大氣區勘探中,首次使用高解析度地震採集技術,為東方1-1氣田評價提供了可靠有力的資料依據。
3.數控測井與資料分析處理技術
數控測井是當代測井的高新技術,該系統包括地面測量儀器和相應配套井下儀器適用於裸眼井、生產井以及特殊作業井的測井作業,是一套設備齊全、技術先進、適應性廣泛的測井系統。
1985年9月,中國海油與國家經濟委員會簽訂了「數控測井系統」科技攻關項目專題合同。1986年5月提出數控測井系統開發可行性方案報告。1991年在勝利油田進行測井作業,該項目難度大、工藝復雜,各項技術指標接近並達到80年代國際先進水平,證明了HCS-87數控測井地面系統工作可靠、預測資料可信。1991年獲得中國海油科技進步一等獎,獲國家重大技術裝備成果二等獎。
由於實行雙兼容,在長達5~6年的科研過程中,可以及時把一些階段成果用於生產,為測井儀器國產化開辟了一條新路。1991年7月,中國海油與西安石油勘探儀器總廠合作完成數控測井地面系統國產化的任務。為了滿足南海大氣區勘探高溫高壓測井的需要,中國海油研製成功了耐溫230℃、耐壓140兆帕的測井儀,其解釋效果與斯倫貝謝公司的解釋軟體達到的效果相同。
4.復雜地質條件下尋找大中型構造油氣田的能力
在早期主要盆地油氣資源評價、「七五」富生油凹陷研究和「八五」區域地質勘探綜合研究的基礎上,我國具備了在復雜地質條件下尋找大中型構造油氣田的能力。這些油氣田的尋找主要依靠盆地地質條件類比、盆地演化史定量分析和多種地球物理資料處理、解釋軟體的支持,排除了各種地質因素干擾,還地下構造的真實本來面貌,提高了海上自營勘探能力和勘探成功率。
二、高速高效發展海洋石油(1996—2008年)
經過了20多年勘探開發工作,已經深諳我國自然海況條件,需要我們大力開發核心技術,才能高速高效地發展中國海洋石油業。進入「九五」期間我國海洋石油科技發展以實現公司「三個一千萬噸」和降低油桶成本為具體目標,進入了高速、高效、跨越式發展的新階段。
1.「九五」後三年科技工作的重點
1)解決三大難題
(1)海上天然氣勘探。
(2)海上邊際油田開發。
(3)提高海上油田採收率。
2)開展四項科技基礎工作
(1)建立海上石油天然氣行業與企業標准。
(2)建立中國海油信息網路上的科技信息子系統。
(3)開展海上油氣田鑽采工藝基本技術研究。
(4)開展海洋石油改革與高速發展戰略軟科學研究。
3)攻克八項高新技術
(1)海上天然氣田目標勘探技術。
(2)海上地球物理高解析度、多波技術。
(3)海洋地球物理測井成像技術等。
(其他技術與勘探無關,故此處不詳細列出)
由於上述「三四八」科技規劃的實施,在海上油氣勘探開發生產建設的科技創新中,取得了一大批優異成績,充分顯示了科技進步產業化的巨大威力。
2.「863」海洋石油進入國家高新技術領域
在《海洋探查與資源開發技術主題》的6個課題研究工作中,中國海油技術達到了創新的紀錄。分別是:(1)海上中深層高解析度地震勘探技術;(2)海洋地球物理測井成像技術;(3)高性能優質鑽井液及完井液的研製;(4)精確的地層壓力預測和監測技術;(5)高溫超壓測試技術;(6)海底大位移井眼軌道控制技術。
特別的,在「863」計劃「九五」期間27項重大項目中,海洋石油的《鶯瓊大氣區勘探關鍵技術》更為顯著。其中的海上中深層高解析度地震勘探技術、海上高溫超壓地層鑽井技術、海底大位移井鑽井技術、海上成像測井技術等取得了舉世矚目的成就。
「863」計劃執行16年間取得了一大批具有世界領先水平的研究成果,突破並掌握了一批關鍵技術,同時培育了一批高技術產業生長點,為傳統產業的改造提供了高技術支撐,更為中國高技術發展形成頂天立地之勢提供了巨大的動力。
3.「九五」技術創新碩果
海上中、深層高解析度地震勘探技術躋身前列,研製了海上多波地震勘探設備,打破了國際技術壟斷。研製出的框架式多槍相干組合震源、立足於不疊加或少疊加的處理技術、聚束濾波去多次波等技術,均已達到世界先進水平。
成像測井系列儀器達到了國際90年代中期水平,屬於國內先進技術。認可的技術創新有:(1)八臂地層傾角測井儀的八臂液壓獨立推靠技術;(2)高溫高壓絕緣短節;(3)薄膜應變型井徑與壓力感測器;(4)多極子聲波測井儀的高溫高壓單極、偶極,斯通利波換能器;(5)高溫專用混合厚膜電路晶元;(6)電阻率掃描測井儀的24電扣極板技術;(7)內置電動扶正、八臂獨立機械推靠器技術。
解決了高溫超壓鑽井世界性難題的關鍵技術,包括高溫超壓鑽完井液、精確的地層壓力預測和監測技術、高溫超壓地層測試技術。
確認高溫超壓環境可以成藏,鶯歌海中深層有良好的砂岩儲層和封蓋層,二號斷裂帶是斷裂繼承性發育帶,既要重視古近系斷裂批復結構的圈閉,又要注意新近系反轉構造及砂岩體的勘探。
三、勘探技術分析
1.海洋石油地質研究與評價
富生油凹陷的分析與評價技術說明了我國近海油氣資源分布基本規律,也是油氣選區的基本依據。中國近海51個主要生油凹陷,經多次評價共篩選出10個富生油凹陷作為勘探重點。富生油凹陷占總儲量發現的84%,其中5個凹陷儲量發現超過了1億噸。
氣成藏動力學研究系統,在油氣勘探實踐中形成的石油地質研究系統,它強調了在烴源體和流體輸導體系的框架上,用模型研究和模擬研究正、反演油氣生成—運移—聚集的全過程,使油氣運移——這一石油地質研究中最薄弱的一環有了可操作研究方法和量化表現。該技術不但使中國海油地質研究跨入世界石油地質高新技術前沿,而且在珠江口盆地的實踐中,發現了重要的石油勘探新領域。
三維智能盆地與油氣成藏動力學模擬系統,中國自主開發的石油地質綜合研究計算機工作平台,這套系統突破了許多高難度的技術課題,實現了三維數字化盆地的建立和油氣運移、聚集的模擬。
精細層序地層學研究,引進國外先進技術實現成功應用的典範,大大提高了對地下沉積預測的能力,取得了豐富的應用成果。
勘探目標評價與風險分析方法,石油地質軟體科學研究的突出成果,它反映了勘探家由「我為祖國獻石油」到「股東要我現金流」的觀念性的轉化。通過規范勘探管理,將單純追求探井成功率轉變成儲量替代率、資本化率、桶油發現成本等全面勘探資本運營管理,使探井建井周期縮短2/3,每米探井進尺費用降低40%。
2.海洋石油地震勘探技術
從1962年至今,我國海上地震勘探技術發展已走過40個春秋,從初期光點記錄到24位模數轉換多纜多源數字磁帶記錄;從炸葯震源到高解析度相干空氣槍陣列震源;從光學6分定位、羅盤導航到DGPS、無線電聲吶綜合定位導航;從單次二維地震到非線性多次覆蓋三維地震;從「一炮定終生」的無處理地震到運算速度達每秒70億~80億次的大規模並行數字處理;從二維模擬處理到全三維數字處理;從NMO速度分析和疊加到DMO速度分析和疊加;從二維疊後射線偏移到全三維疊前波動方程時間偏移至全三維疊前深度偏移;從人工解釋繪圖到人機交互三維可視化解釋繪圖;從單一的構造解釋到構造、地震地層學和岩性地震學綜合解釋;從單一的縱波地震勘探到轉換多波地震勘探;從常規二維地震作業到高解析度二維至三維地震作業,我國海上地震勘探技術經歷了脫胎換骨的變化,基本上達到了與國際先進技術接軌的水平。海洋石油人多年的耕耘,換來了豐碩的成果:查清我國海域區域地質和有利沉積盆地的分布,為勘探指明方向;查明了盆地主要構造帶和局部構造的分布,為油氣鑽探提供了井位;發現了以蓬萊19-3油田為代表的多個億噸級大油田和以崖城13-1氣田為代表的多個大氣田;直接使構造和探井成功率不斷提高,分別達到53%和49%;為開發可行性研究、建立油氣藏模型、編制OPD報告,提供各種主要參數和地質依據。
上述成果充分證明,海洋物探在海洋石油工業發展中起到了先鋒作用,其技術發展是海上油氣勘探與開發增儲上產的重要手段。
3.海洋石油地球物理測井技術
我國海洋地球物理測井技術,是伴隨海洋石油勘探開發成長發展起來的。改革開放以前,海上測井作業只能選用陸地上最先進、最可靠的測井儀器進行。到20世紀80年代,利用國家改革開放賦予海洋石油的優惠政策,有計劃地引進國外先進技術與管理模式,1981年成立了中國海洋石油測井公司,並直接引進美國西方阿特拉斯CLS-3700多套技術裝備。與此同時,在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上,充分利用信息技術的新成果,緊緊抓著技術與學科緊密結合的關鍵,積極開展數控測井技術研究與開發,逐步形成了研究、製造、作業、解釋、培訓「五位一體」的機制。先後研製成功HCS-87數控測井和ELIS-I成像測井地面以及部分下井儀器設備。同時,培養了人才、鍛煉了隊伍,為測井設備的國產化打下了堅實的基礎。
4.勘探過程中的海洋環境保護
在開發海上資源的同時也不能忽視海洋環境保護,這是海上油氣田勘探開發中不容忽視的一項技術。1996年,中國海洋石油以全新的「健康、安全、環保」理念,實施安全、健康、環保、管理體系,開始步入科技化、規范化、井然有序的法制管理軌道。
安全生產是國家經濟建設的重要組成部分,良好的安全生產環境和秩序是經濟發展的保障。海洋石油工業有著投資大、技術難度高、環境因素復雜、風險大的特點,一旦出了事故,施救工作非常困難;在小小的平台上,集中了幾百套設備和眾多人員,一旦發生爆炸起火,人、物將毀於一旦;作業人員日常接觸的介質不是易燃,就是易爆,稍有不慎,就會造成海洋環境污染、生態環境損害。因此,加重了安全環保的工作責任,必須建立完善健康安全環保管理體系,才能確保海上油氣田安全生產。環境保護貫穿於整個生產過程和生產生活的各個領域,就此建立了完善的健康安全環保機構、安全的法規體系和管理體系,實行全方位、全過程的科學管理。
觀測海洋、檢測海洋,及時進行海冰、台風、風暴潮、地震等特殊海洋環境的預報,是海洋油氣勘探開發生產的不可缺少的條件。為此,開展了廣泛深入的觀測、監測和預報系統研究及綜合、集成、生產應用等工作,形成了海上固定平台水文氣象自動調查系統、海洋環境要素數值模擬分析計算和各種災害監測預報技術,在生產實踐中取得了顯著成效。
四、發展趨勢
隨著全球能源需求的不斷膨脹,陸上大型油田日益枯竭,於是人們逐漸將目光投向海洋,因為那裡有著很多未探明的油氣儲量。盡管過去由於技術不成熟人們對海洋望而卻步,但自深海鑽井平台出現後,人類就開始向幾百米甚至幾千米海洋深處進軍。
隨著海洋鑽探和開發工程技術的不斷進步,深水的概念和范圍不斷擴大。90年代末,水深超過300米的海域為深水區。目前,大於500米為深水,大於1500米則為超深水。研究和勘探實踐表明,深水區油氣資源潛力大,勘探前景良好。據估計,世界海上44%的油氣資源位於300米以下的水域。隨著未來投資的增加,海上油氣儲量和產量將保持較快增長。其中,深水油氣儲量增長尤為顯著。到2010年,全球深水油氣儲量可達到40億噸左右。
面對如此良好的開發前景,我國海洋石油公司也制定了協調發展、科技領先、人才興起和低成本等4個發展策略。盡快提高中國海油科技競爭力無疑是其中重要的組成部分。就海洋石油勘探部分,我國通過建立中國海油地球物理勘探等技術,通過技術創新與依託工程有機地銜接,創造條件使其發揮知識和技術創新的重要作用。天然氣的勘探也需要進一步解決地球物理識別技術、高溫超壓氣田勘探開發技術、非烴氣體分布於工業利用等;深水油田的勘探和開發需要深水地球物理採集和處理、深水鑽完井技術、深水沉積扇研究、深水生產平台等多種技術。
我國海洋深水區域具有豐富的油氣資源,但深水區域特殊的自然環境和復雜的油氣儲藏條件決定了深水油氣勘探開發具有高投入、高回報、高技術、高風險的特點。發展海洋石油勘探技術需要面對如下問題:
(1)與國外先進技術存在很大差距。截至2004年底,國外深水鑽探的最大水深為3095米,我國為505米;國外已開發油氣田的最大水深為2192米,我國為333米;國外鋪管最大水深為2202米,我國為330米。技術上的巨大差距是我國深水油氣田開發面臨的最大挑戰,因此實現深水技術的跨越發展是關鍵所在。
(2)深水油氣勘探技術。深水油氣勘探是深水油氣資源開發首先要面對的挑戰,包括長纜地震信號測量和分析技術、多波場分析技術、深水大型儲集識別技術及隱蔽油氣藏識別技術等。
(3)復雜的油氣藏特性。我國海上油田原油多具高黏、易凝、高含蠟等特點,同時還存在高溫、高壓、高CO2含量等問題,這給海上油氣集輸工藝設計和生產安全帶來許多難題。當然,這不僅是我們所面臨的問題,也是世界石油界面臨的難題。
(4)特殊的海洋環境條件。我國南海環境條件特殊,夏季有強熱帶風暴,冬季有季風,還有內波、海底沙脊沙坡等,使得深水油氣開發工程設計、建造、施工面臨更大的挑戰。我國渤海冬季有海冰,如何防止海冰帶來的危害也一直是困擾科研人員的難題。
(5)深水海底管道及系統內流動安全保障。深水海底為高靜壓、低溫環境(通常4℃左右),這對海上和水下結構物提出了苛刻的要求,也對海底混輸管道提出了更為嚴格的要求。來自油氣田現場的應用實踐表明,在深水油氣混輸管道中,由多相流自身組成(含水、含酸性物質等)、海底地勢起伏、運行操作等帶來的問題,如段塞流、析蠟、水化物、腐蝕、固體顆粒沖蝕等,已經嚴重威脅到生產的正常進行和海底集輸系統的安全運行,由此引起的險情頻頻發生。
(6)經濟高效的邊際油氣田開發技術。我國的油氣田特別是邊際油氣田具有底水大、壓力遞減快、區塊分散、儲量小等特點,在開發過程中往往需要考慮採用人工舉升系統,這使得許多國外邊際油氣田開發的常規技術(如水下生產技術等)面臨著更多的挑戰,意味著水下電潛泵、海底增壓泵等創新技術將應用到我國邊際油氣田的開發中;同時也意味著,降低邊際油氣田的開發投資,使這些油氣田得到經濟、有效的開發,將面臨更多的、更為復雜的技術難題。
高科技是海洋油氣業的重要特徵,海洋油氣業的發展正是我國石油能源產業「科技領先戰略」的最直接體現。只有堅持自主科技創新,才能不斷提高我國海洋油氣業的核心競爭力。2004年以來,我國在海洋石油的勘探新領域和新技術、提高採收率、邊際油田開發、深水油田開發、重質油綜合利用、液化天然氣與化工、新能源開發、海外勘探開發等領域實現了一系列突破。
2008年,中國海油兩項成果獲國家科技進步二等獎。其中一項成果是針對中國南海西部海域所存在的高溫超壓並存、井壁失穩嚴重等世界級重大鑽井技術難題,研發出一套具有自主知識產權的復雜構造鑽井關鍵技術。截至2008年底,這些技術在南海西部海域7個油田以及北部灣盆地、珠江口盆地、瓊東南盆地的探井及評價井共計76口井的鑽井作業中得到推廣應用,並取得了良好效果。鑽井井眼復雜事故率從40%~72%降至5%以下,遠低於國際上20%的統計指標,井眼報廢率也從5%降至0%,不僅節約了可觀的鑽井直接成本,而且加快了邊際油氣田的開發,創造了可觀的經濟效益。該項技術研究與應用大大提高了中國海油的鑽井技術水平,扭轉了之前該海域復雜井作業技術依賴外國石油公司的歷史。
而經過十多年的自主研究,中國海油開發形成了一整套具有自主知識產權的適合海洋石油開發要求的成像測井系統(ELIS)。這是我國自行研製的第一個滿足海上石油測井要求的成套技術裝備。該系統的研發和產業化打破了國外測井設備對我國海上和世界石油測井市場的長期壟斷。截至2008年底,中國海油累計生產裝備10套,總值達5億元人民幣,產品已進入國內外作業市場,年服務收入達3.8億元人民幣,創匯2800萬美元,效益顯著。
同時,中國海油專利申請量和授權量也已進入穩步增長階段,截至2008年底,中國海油累計獲得授權的有效專利達423項,其中發明專利105項。
2008年,中國海油首次獲准承擔國家「973」計劃課題,實現了科學研究層次的新突破。在國家重大科技專項「大型油氣田及煤層氣開發」里,中國海油將承擔6個項目和兩個示範工程。
❷ 測井在油氣勘探中的作用
測井技術又稱為地球物理測井技術,是一種井下油氣勘探的重要手段,是在鑽探井中使用反映熱、聲、電、光、磁和核放射性等物理性質的儀器測量地層的各種物理信息;通過對這些信息按各自的物理原理和它們之間相互聯系進行數據處理和解釋,辨別地下岩石的孔隙性、滲透性和流體性質及其分布,用於發現油氣藏,評估油氣儲量及其產量。測井技術在油氣田開發和鑽井工程中也有廣泛的用途。測井技術還是勘探煤、鹽、硫、石膏、金屬、地熱、地下水、放射性等礦產資源的重要方法和有效手段,並擴展到工程地質、災害地質、生態環境等領域的應用。在油氣藏勘探開發中測井技術是地質家和油氣藏開發工程師的「眼睛」,通過測井獲得的測井資料是測井評價、地質研究和油氣藏開發的科學依據。
❸ 油氣田勘探方法簡介是什麼
目前,勘探油氣田的方法有地質法、地球物理勘探法、地球化學法和鑽井法四類。
一、地質法
地質法是油氣田勘探工作中貫徹始終的基本工作方法,主要包括通過觀察、研究出露在地面的古地層、岩石及油氣顯示,獲取相關地質資料並進行分析、解釋,判斷一個地區有無生成油氣和儲存油氣的地質條件,對該地區的地下含油氣遠景進行評價,確定有利的含油氣區。在岩石出露的地區,該方法有可能直接發現地下油氣藏。該方法還包括通過鑽井獲取地下岩心、岩屑等資料進行的地質錄井工作和實驗室分析工作,以及對地球化學、地球物理等各種方法提供的大量間接資料進行地質解釋。
地質法除了要研究地下岩石、地層、地質構造以及地球發展史等基礎地質問題外,還著重研究地下區域和局部的油氣藏形成條件,如生油條件、儲油條件、運移條件、圈閉及保存條件等,以確定油氣藏是否存在並進行含油氣遠景評價。
二、地球物理勘探法
地球物理勘探法是根據地質學和物理學的原理,利用電子學和資訊理論等領域的新技術建立起來的一種間接尋找油氣的方法。它利用各種物理儀器在地面或空中觀測地殼表面上的各種物理現象,根據物理現象的變化推斷地下的地質構造特點,尋找可能的儲油、儲氣構造。
地球物理勘探法主要用於近代沉積發育的覆蓋地區、海湖地區,這些地區沒有地層和岩石出露,地質法受到很大限制,用大量鑽井取岩心的辦法了解地下地質情況,不僅成本高,效率也低。
地球物理勘探法主要包括重力勘探、電法勘探、磁法勘探和地震勘探等方法。目前應用最廣泛、最有效的是地震勘探方法。
(一)地震勘探方法
在地下或水下淺層安置炸葯,炸葯爆炸引起的沖擊會產生巨大的震動,在壓力作用下,地下岩石發生壓縮和膨脹,從而產生岩石質點的震動,形成地震波。當地震波遇到不同密度岩層的分界面時,會產生三種現象:第一種是部分地震波從分界面反射回來,反射回來的波叫反射波。第二種是部分地震波透過界面向下傳播,這部分波叫透射波;透射波再遇到分界面時還會發生反射。第三種是部分地震波透過界面並沿著岩層分界面滑行一段再折射回來,折射回來的波叫折射波。根據接收和研究波的類型,地震勘探又可分為反射法和折射法。目前,反射法應用最為廣泛。
地震波的傳播速度與岩石性質有關。通常,緻密堅硬的岩石地震波傳播速度快,疏鬆的岩石地震波傳播速度慢(見表3-1)。
圖3-2陸上地震勘探原理示意圖
x—地震測線;t—地震波傳播時間
(三)電法勘探
地下不同岩石存在著導電性、導磁性、介電性的差異,在地面測量由這些差異引起的電場的變化,進而推斷地下地質構造和礦藏的方法,稱為電法勘探。按電場的成因,電法勘探可以分為天然場法和人工場法兩類。天然場法包括大地電磁法、聲頻電磁法,人工場法包括電阻率法、人工電磁法、激發激化法。
電法勘探在金屬勘探領域應用最廣泛,其次在工程地質和水文地質勘探方面也有較多應用。對石油勘探來說,主要用其中的電阻率法、大地電磁法、人工電磁法來測量地下地層界面深度,它可以研究區域地質情況和局部地質構造。
(四)磁法勘探
地下不同岩石存在著磁性的差異,在地面測量由地下磁性差異引起的地面磁場的變化(磁異常),進而推斷地下地質構造和礦藏的方法,稱為磁法勘探。磁法勘探可以研究大地構造單元、基底構造和沉積蓋層等。該方法可以在地面和空中進行,分別稱為地面磁力測量和航空磁力測量。
磁異常值是用磁力儀來觀測的。磁力儀分為垂直磁力儀和水平磁力儀兩種。測量方法有相對測量和絕對測量兩種。絕對測量主要用於正常磁場的測量,油氣勘探中主要採用相對測量。
磁異常解釋方法包括三個方面:一是正問題研究,即已知地下地質體的形態,分析其在地面形成的磁異常特徵,找出磁異常和地下地質體產狀之間的關系,以指導磁異常的地質解釋。二是對實測磁異常進行加工處理,消除干擾磁異常,突出地下地質因素引起的磁異常。三是反問題研究,即對實測磁異常進行地質分析,找出對應的地下地質特徵和礦產。
三、地球化學法
地球化學法是利用化學分析方法對岩石、土壤、氣體和水樣本中的各種成分進行分析,測定地下油氣的擴散所引起的各種化學、物理化學和生物化學的變化,分析地下油氣存在與分布情況。地球化學法又稱為地球化學勘探法,主要包括氣測法、瀝青法、水化學法、細菌法等具體方法。
(一)氣測法
氣測法是利用靈敏的氣體分析儀測定土壤、表層岩石或水中的碳氫化合物氣體的含量。其原理是:當地下油氣藏存在時,油氣就會向地表擴散,使其上部的地表出現氣體異常,碳氫化合物氣體含量較其他地區高。
目前氣測法還處於發展階段,無論在理論上還是實踐上都不夠完善,效果不理想。但地球物理測井的氣測法卻是在鑽井中判斷油氣層位的一種有效方法。
(二)瀝青法
瀝青法包括測定發光瀝青、氯仿瀝青「A」等方法。各種方法在地面和井下測得發光瀝青、氯仿瀝青「A」等異常時,說明本地區有著油氣生成、運移、擴散和氧化的過程存在,用來評價該區、該層的含油氣遠景。
(三)水化學法
水化學法主要是研究水中所含鹽類、微量元素、水型以及它們在地表的分布情況,用以進行含油氣可能性的判斷。
(四)細菌法
細菌法是一種間接的地球化學方法。由地下運移、擴散至地表的某些烴類(如甲烷、乙烷、丙烷)在油藏上方形成相對富集帶,而某些細菌對某種烴類有特殊嗜好,常在這些地區大量繁殖。通過采樣進行細菌培養,可反映烴類異常區,用作尋找油氣藏及評價含油氣遠景的重要指標。
四、鑽井法
鑽井是油氣田勘探工作中不可缺少的手段。無論是地質法、地球物理勘探法、地球化學法,對確定地下有利的含油氣構造或油氣藏,都屬間接方法。通過鑽井手段才能最後確定油氣藏是否存在,以及是否具有工業油氣流。但與其他方法比較,鑽井法卻是速度最慢、投資最多的一種方法。它必須在地質、地球物理、地球化學等方法綜合勘探的基礎上進行。
❹ 油氣田勘探採取何種方法
如何高速度、高水平地勘探油氣田是一項很復雜的任務。石油通常都深埋在上千米的地下,在地面看不見、摸不著。即使地面上有油氣顯示,也不能肯定地下就一定存在油氣藏。要想找到它,就必須想方設法獲取地質資料,掌握規律。隨著科學技術的發展、人類的不斷實踐和總結,尋找石油的方法越來越多,歸納起來主要有地面地質法、地球物理勘探法、地球化學勘探法和鑽井勘探法等。
一、地面地質法地面地質法是尋找石油最基本的工作方法,其研究內容十分豐富。石油勘探工作者運用地質知識,攜帶羅盤、鐵錘、放大鏡等簡單工具,在野外直接觀察天然露頭和人工露頭。了解勘探地區的地層、構造、油氣顯示、水文地質、自然地理等情況。查明有利於油氣生成和聚集的條件,從而達到找油找氣的目的。
二、地球物理勘探法地球物理勘探法是利用物理原理和技術來解決地質問題的方法。根據地下岩石不同的密度、磁性、電性以及彈性等物理性質,在地面上利用精密儀器進行測量,以了解地下岩層的起伏狀況,尋找儲油構造,達到尋找油氣藏的目的。隨著科學技術,特別是計算機的發展,地球物理勘探法有了飛躍發展。常見的地球物理勘探法有重力勘探、磁法勘探、電法勘探和地震勘探等。
1.重力勘探重力勘探是用重力儀在地面上測量由地下岩石密度的差異而引起的重力變化。主要是利用重力加速度的變化來研究地質構造和尋找地下礦產。
不同緯度的重力加速度的正常值採用下式計算:
go=9.78318×(1+0.0053024sin2Φ-0.0000058sin22Φ)(3-1)式中Ф——緯度;go——某一緯度處重力加速度的理論值,m/s2。
用重力儀測量出地殼上某一位置的重力加速度,並將其校正到對應海平面上的值。校正後的重力加速度值與根據上式算出的理論正常值不一致,則稱為重力異常。如果校正值大於理論值,則稱為正異常;反之,則稱負異常。重力異常反映出地殼內不同物質的組成和分布狀況。根據重力異常范圍的大小,又可分為區域重力異常和局部重力異常,前者范圍大,後者范圍小。研究區域重力異常可以了解地殼的內部結構,研究局部重力異常可以探礦。地下埋藏著密度較小的物質如石油、煤、鹽等非金屬礦的地區常顯示出重力負異常,而埋藏密度較大的物質如鐵、銅、鋅等金屬礦的地區常顯重力正異常。
2.磁法勘探用磁力儀在地面或空中測量地下岩石的磁性變化,來探明地下地質構造和尋找某些礦產的方法稱為磁法勘探。
通過設在各地的地磁台測得地磁要素數據,經校正並消除地磁短期和局部變化等影響,所獲得的全球基本地磁場數值稱為正常值。在實際測定時,若發現實測地磁要素數值與正常值不一致,則稱為地磁異常。地磁異常是地下磁性物質發生局部變化的標志,據此可勘測出地下的磁性岩體和礦體。如磁鐵礦、鎳礦、超基性岩等是強磁性的礦物和岩石,反映出地磁異常為正異常;金礦、銅礦、鹽礦、石油等是弱磁性或無磁性物質,反映出地磁異常為負異常。
3.電法勘探地殼的岩石存在著導電性差異。觀測和研究人工電流場或大地電流的分布規律,可以了解地下地質構造,尋找原油、天然氣和其他礦產。
在固定的觀測站進行連續觀測,所獲得的大量數據經過校正可得到正常的電場值。在實際測量時,實測值與正常值不一致稱為地電異常。地電異常反映可能有礦體或地質構造存在。
4.地震勘探地震勘探法主要是利用地殼岩石的彈性差異,以物理學的波動理論為依據,研究地震波的傳播規律,從而了解地下的地質構造,尋找油氣藏。
地震勘探的基本原理是在地面用人工方法產生地震波。產生地震波的常用方法是先鑽一口井,再將一定量的炸葯放入井中使其爆炸(圖3-1)。地震波向地下傳播遇到岩性不同的地層分界面就會發生反射。在地面上用精密儀器(檢波器)把來自地層分界面的反射波用大量曲線記錄下來,進行對比、整理和計算,就可得到反映岩層界面起伏變化的剖面圖。根據地震剖面圖,就可以了解地層分布情況和地下地質構造。
圖3-1地震勘探示意圖
由於地震勘探能夠高質量、高效率地解決多方面的地質問題,從而成為最主要的勘探方法。據國外不完全統計,每年在地震勘探方面的投入約佔全部石油勘探投資的70%,而在我國更是超過了90%。
三、地球化學勘探法地球化學勘探簡稱化探。該方法是對地表岩石、土壤、氣體和水中的各種成分進行化學分析。當地下存在油氣藏時,油氣就會向上擴散。盡管數量有限,但在漫長的地質歷史過程中,總會在地表土壤或岩石中出現一些烴類氣體、微量瀝青以及與烴類有關的細菌、元素和鹽類等。因此,通過檢測地下油氣向地表擴散的烴類物質以及油氣在運移過程中與周圍物質發生各種物理化學變化的產物,就可以研究地下油氣的分布。地球化學勘探法主要包括氣測法、細菌法、土壤鹽法等。
氣測法是通過測量從地下擴散到地表的微量氣體分子來尋找油氣的方法。
由於地下油氣向地表擴散,在這個地區就會發育一些與這些微量油氣有關的特殊細菌,如氧化甲烷細菌、氧化乙烷細菌等。通過檢測這類細菌,可預測地下深處有無油氣藏。
由於烴類氣體的擴散或是水的活動,在油氣藏上方的土壤中會形成特殊的鹽類。通過檢測這些特殊鹽類可以預測地下深處有無油氣藏。
四、鑽井勘探法利用地質法、物探法和化探法等間接方法可以確定地下的有利構造。這些構造中是否真的含有油氣,只有通過鑽井勘探法才能最後確定。鑽井勘探法是油氣田勘探工作中最直接的找油方法。通過所鑽井眼可以直觀地判斷油氣是否存在並且確定油氣產能的大小,還能以井筒為通道把油氣開采出來。但是由於鑽井的速度很慢,費用也很高,因此必須在上述間接方法確定的有利含油構造上才進行鑽井。
1.井的類別(1) 地質井(構造地質淺井、地層探井):在盆地或凹陷普查階段,為收集基礎地質資料、了解地層剖面和構造產狀而鑽的井。
(2) 參數井:在完成了地質普查或物探普查的盆地或凹陷內,選擇不同級別的構造單元而鑽的一口或多口井。目的是了解地層層序、厚度、岩性以及生、儲和蓋的條件,並為物探資料的解釋提供參數。參數井的設計深度要盡可能鑽穿沉積岩的全部層厚。如果沉積岩太厚,不可能在一口井內取得完整的剖面資料,則可在不同的構造單元上鑽兩三口參數井,以取得盆地或凹陷內一個完整剖面的資料。
(3) 預探井:以地震勘探詳查結果為基礎,在生、儲條件比較有利的構造或圈閉上打的第一口探井稱為預探井。目的是發現工業性油氣流。因此,在預探井內要特別重視取得系統的儲集層物性資料、中途測試和測井資料以及完井、分層試油等資料。在測試獲得油氣流後,還要取得流體樣品、油層壓力和溫度等資料,以便進行分析化驗和儲量計算。
(4) 詳探井(或稱評價井):針對已獲工業油氣流的構造或圈閉,以地震勘探精查構造圖為基礎,視油氣田面積大小、構造的復雜程度而鑽的井。目的是控制油氣田面積、掌握儲集層物性及厚度變化規律和油藏類型。除取得預探井內規定的各項地質資料外,評價井還必須對油氣層取岩心,並對岩性、電性和測試資料進行綜合研究,進行儲量計算。
(5) 開發井(包括生產井、注水井、注氣井、資料井、檢查井等):如果構造圖可靠、評價井所取的地質資料比較齊全、探明儲量的計算誤差在規定的范圍內,根據油田開發方案,為完成產能建設任務和產油氣計劃而部署的井。
(6) 調整井(包括生產井、注入井、檢查井等):油氣田全面投入開發若干年後,根據開發動態及油氣藏數值模擬資料,為提高儲量動用程度、調整油氣或油水界面的推進速度、提高採收率、保證完成規定的採油計劃所鑽的井。調整井應根據開發研究設計部門編制的油氣田調整開發方案實施。
2.地質錄井要在鑽井過程中取得地質資料應進行地質錄井。地質錄井就是用一定的方法觀察、記錄和分析鑽井過程中與油、氣、水有關的地質現象,獲得鑽遇地層的岩性及含油氣情況。地質錄井包括岩心錄井、岩屑錄井、鑽井液錄井、氣測井以及鑽時錄井等。
1)岩心錄井岩心錄井就是在鑽井過程中用專門的取心工具將地下岩石按順序取到地面上來,並對所取岩心進行分析、研究,取得各項資料的過程。
岩心能夠最直觀、最可靠地反映地下岩層的特徵。對岩心進行觀察、分析和研究,可以了解岩性、岩相特徵、生物特徵,可以測定儲集層的孔隙度、滲透率及有效厚度等。
由於鑽井取心成本高、影響鑽井速度,在油田勘探開發過程中,不可能對每口井都取心。所以,應根據具體情況針對某些層位進行取心,如主要的含油氣層、地質界線、標准層、岩性復雜層位、斷層通過層位等。
2)岩屑錄井地下岩石被鑽頭破碎後,隨著泥漿被帶到地面上,這些岩石碎塊就叫岩屑。鑽井時,地質人員按照一定的深度間隔及時收集岩屑,進行觀察和描述的工作稱為岩屑錄井。
在勘探工作中,為了查明探區內的含油氣情況,盡快找到新油田,在一般取心少或不取心的情況下,要獲得大量的地層、構造、含油氣情況等第一手資料,就必須採用岩屑錄井的工作方法。岩屑錄井具有成本低、簡便易行、了解地下情況及時等優點,它在油氣田勘探過程中佔有很重要的地位。
3)鑽時錄井地層的軟硬直接影響鑽進的速度。疏鬆的軟岩層鑽進快;緻密堅硬的岩層鑽進慢。因此,根據鑽進的快慢可以了解地層情況。表示鑽進快慢可以用鑽時和鑽速兩個不同的概念。鑽速是單位時間內所鑽的深度,用m/h表示;鑽時是每鑽進1m所需的時間,用min/m表示。由於地質錄井的需要,現場常採用鑽時而不採用鑽速。根據鑽時的變化,既可以幫助我們判斷井下地層岩性的變化,反映地層的可鑽性和縫洞發育情況,又能幫助鑽井工程技術人員掌握鑽頭的使用情況。提高鑽頭利用率,並改進鑽進措施,提高鑽速,降低成本。鑽時錄井資料可以用於以下地質和鑽井工程方面:
(1) 判斷岩性,幫助解釋地層剖面。在砂泥岩分布地區,可以幫助分辨滲透層。結合其他錄井資料可以幫助發現油層、氣層和水層。
(2) 判斷縫洞發育的井段。鑽速突然加快、鑽具放空等說明井下可能遇到了縫洞。配合岩屑、鑽井液錄井資料,可判斷是否鑽遇縫洞以及縫洞的大小和發育程度等。
(3) 根據鑽時錄井可以計算純鑽進時間,進行時效分析;根據不同類型鑽頭對各類岩石的破碎強度以及實際記錄的鑽時大小,合理選擇鑽頭;根據鑽時的突變,推斷是否鑽遇油層、氣層,並確定工程上應採取的措施。
4)鑽井液錄井鑽井液是鑽井的血液,它對鑽井工程極其重要,是保證優質、快速、安全鑽井的重要因素之一。在鑽進過程中鑽井液性能常常會發生變化,而這種變化主要與所鑽岩層的性質有關。因此,人們常利用鑽進過程中鑽井液性能的變化來分析研究井下油層、氣層和水層的情況,判斷特殊岩性的地層。
5)氣測井氣測井是直接測定鑽井液中可燃氣體含量的一種測井方法。隨鑽隨測、無須停鑽。氣測井能及時發現油氣顯示並預報井噴,對於新探區和高壓氣區的鑽井工作具有特殊的意義。
氣測井的實質是通過分析鑽井液中可燃氣體的含量,進而分析是否存在工業價值的油氣藏。氣測井是分析與油氣田有關的氣體。各油氣田的天然氣組成相差甚遠。同一油氣田,油層和氣層的天然氣組成也並非一樣。在氣測中,所分析的烴包括輕烴和重烴兩類。輕烴指甲烷,重烴指相對分子質量比甲烷大的烴類氣體。輕烴與重烴之和稱為全烴或總烴。
氣測井按其測試方法可分為非色譜氣測和色譜氣測。非色譜氣測是利用各種烴氣的燃燒溫度不同將甲烷與重烴分開。色譜氣測法又稱氣相色譜法,是利用色譜分析原理將天然氣中的各種組分(主要是甲烷至戊烷)分開。色譜氣測准確、速度快、得到的分析數據多,因此它正在逐步取代非色譜氣測。