油气勘探中的航空地球物理技术。
油气勘探中的航空地球物理技术。
摘要：
航空地球物理在
油气勘探中的技术突破
Alexey Leonidovich Meisner
GNPP Aerogeofizika股份公司
过去10年，航空地球物理测量技术发展迅猛。这一技术突破源于三个主要组成部分的演进：飞行平台、仪器和软件。在技术发展的同时，油气生产企业对航空地球物理测量的需求也开始增长，因为它们正进入在地质、气候和基础设施方面都日益复杂的地区开展地质勘探。此类测量机动性高、成本相对较低，可显著减少地质勘探所需的时间和资金，同时将环境影响降至最低。
方法。规划航空地球物理测量时，首先必须选择搭载测量仪器的航空器类型。生产效率和经济效益可能在很大程度上取决于飞行平台的选择。仅在5年前，俄罗斯的航空重力和磁力测量还主要采用AN-30飞机和Mi-8T直升机，而如今可供选择的航空器种类已显著增加。俄罗斯已可采用较轻且效率较高的Cessna飞机和Robison直升机开展航空地球物理测量。同时，测量仪器体积和重量的减小，使AN-2飞机、Eurocopter直升机或无人驾驶航空器（无人机）等超轻型飞行平台也能够参与测量工作。无人机应用目前正形成一个独立方向，可以说，将无人机用于航空地球物理测量的技术正在逐步形成。目前，在油气勘探中最有效的三种主要航空地球物理方法——重力勘探、磁法勘探和电磁勘探——中，仅磁法勘探已在野外采用无人机作为飞行平台实施。不过，2020年已测试一种新型捷联式重力仪，其重量和尺寸允许在航空重力测量中使用无人机作为载体。毫无疑问，无人机在航空地球物理领域拥有未来和巨大潜力；从全球范围看，生产机器人化同样是未来几十年可以合理预期的发展。随着不受垂直加速度影响的新一代捷联式重力仪出现，将航空重力、磁法和电磁勘探组合到一套系统中成为可能，而此前前两种方法在方法实施上与航空电磁勘探不兼容。这是因为航空电磁测量要求航空器保持恒定离地高度并跟随地形，而垂直加速度会影响上一代平台式重力仪获取的数据。新一代捷联式重力仪已在俄罗斯北极地区经过测试。它重15 kg，所得数据质量不逊于广泛使用、重160 kg的GT重力仪。因此，考虑到飞行平台选择范围扩大和仪器的现代化，油气勘探航空地球物理服务可归为三大类。第一类为历史上传统的组合，包括重力测量和磁力测量，解决区域性与找矿问题，主要适用于开采企业获得矿业权区块、评价地质勘探策略并开始寻找油气藏的阶段。第二类除航空重力和磁法勘探外，还包括航空电磁勘探、摄影和激光扫描，解决区域性、找矿以及地面地质勘探准备工作中的问题。此类工作必须采用直升机作为飞行平台。第三类用于地质勘探的准备和监测，其方法组合允许采用超轻型航空器和无人机作为飞行平台。在航空地球物理测量的野外作业和仪器部分迅速发展的同时，所得数据的内业处理和解释仍是决定性影响最终产品的重要阶段。如今，以往采用的数据处理和解释方法已无法满足开采企业对作为油气地质勘探组成部分的航空地球物理测量最终成果的要求。考虑到这一点，航空地球物理测量数据的处理和解释算法已得到改进。在解释中，首先注重将位场数据与地面电法勘探、地震勘探和钻探数据进行整合及共同分析。处理工作要求针对每个研究地区采用个别化方法，而非统一方法。例如，在重力勘探资料中消除上部地层的影响是一项复杂任务，不能仅对剖面上部使用恒定密度。以往处理时通常采用恒定平均密度2.3或2.67 g/cm3进行地形校正。但实际情况远非总是如此。为研究地形复杂、近地表地层密度横向变化的地区，已开发多层模型构建方法，以更详细地描述剖面上部的密度变化。剖面上部各层密度的选取可以采用迭代过程，最终结果由数据处理地球物理人员和解释人员结合先验资料及对研究区地质结构的总体认识确定。在解释过程中，将航空地球物理资料与地震勘探和钻探资料整合，可获得相互一致的地球物理模型，从而显著降低因沉积盖层和基底地层密度、声学及几何性质横向变化造成的地质结构不确定性。解释由一组算法构成，每个算法解决一项具体任务。为在地球物理资料整合阶段解决难以形式化的解释问题，公司工程师使用先进的机器学习算法，这些算法可通过高级编程语言Python的开源库获得。这种方法能够根据具体项目特点，为复杂问题获得个别化的最优解，并已表现出很高的有效性。综合解释结果用于构建和细化地质模型，而这些模型又用于定量估算油气体积并确定后续地质勘探策略。同时，航空地球物理测量数据处理以及主要结合地震勘探和钻探资料的综合解释，仍有很大的发展空间。结论。航空地球物理三个主要组成部分——飞行平台、仪器和软件——的技术发展，显著提高了这些方法用于油气地质勘探的生产效率和经济效益。目前，航空地球物理测量、处理和解释方法仍在持续演进。开发解决找矿问题的新算法，既利用俄罗斯积累的航空地球物理测量经验，也借鉴国外油气开采企业和航空地球物理公司的经验。航空地球物理测量能够在不影响环境的情况下，于短时间内获得海量数据，帮助细化对研究区地质结构和油气潜力的认识。随后，这使成本更高的地震勘探和钻探工作得以集中于最有前景的地段。
参考文献：
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