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地震波怎样勘测海底石油、天然气?
你说的就是地震勘探,所谓地震勘探就是通过工人地震产生地震波,传播到海底深部的地层中,当地震波碰到岩层界面及产生反射波,并传回到海洋地震船的接收装置被记录下来,经过计算机处理利到地震反射剖面,地球物理人员对地震剖面进行解释,并编制海洋油气田的最关键的图线,地震构造图,能看见是一回事,而能不能看清又是另一回事,为了精确,海洋地震有较为粗放的二维地震,发展到细化的三维地震,三维数据体可展示地质构造各个侧面的构造形态,可任意选切不同方向地震剖面,三维地震切片如同医院的CT扫描,不仅能看清地下构造的细微变化,还能看到沙体的变化,有时还能到油水界面。
科学家用什么方法寻找海底石油
在海上找石油不同于在寻找陆地油气田,陆地找油,有时可以根据一些现象,来做出最初的判断,而海洋石油埋藏在海水覆盖的海底深处,埋深从几百里至几千里,地质勘探人员要通过地球物理勘探等方法,寻找含油气的盆地和地质的构造,并经过海洋钻探,才能发现油气田.
地震勘探是海洋地球物理勘探最经济有效的勘探方法,地震勘探就是通过工人地震产生地震波,传播到海底深部的地层中,当地震波碰到岩层界面及产生反射波,并传回到海洋地震船的接收装置被记录下来,经过计算机处理利到地震反射剖面,地球物理人员对地震剖面进行解释,并编制海洋油气田的最关键的图线,地震构造图,能看见是一回事,而能不能看清又是另一回事,为了精确,海洋地震有较为粗放的二维地震,发展到细化的三维地震,三维数据体可展示地质构造各个侧面的构造形态,可任意选切不同方向地震剖面,三维地震切片如同医院的CT扫描,不仅能看清地下构造的细微变化,还能看到沙体的变化,有时还能到油水界面.
海底油田很多,该如何才能找到海底油田呢?
在深邃的海底,蕴藏着许多石油和天然气。它们不仅被海水覆盖,而且还深藏在海底储油构造里。储油构造往往是呈倒"V"字型的上穹岩层,天然气位于最上层,石油在中层,水在最下层。
为了寻找海底石油和储油构造,科学家每每借助船上的仪:器进行地球物理勘探。简单地说,它就像是为地层作一次透视。
最重要最常用的"透视"方法是地震勘探,它利用在船尾拖曳的电缆发出和接收人工地震波。因为地震波在不一样的地层中传播速度是不同的,在不一样地层的界面上就会形成不同的反射。仪器把接收到的反射波加以放大、分析,就可以知道地层中的情况,把储油构造寻找出来。
另外,物探的"透视"方法还有重力勘探法和磁力勘探法。前者是通过测量地面上各点的重力变化来 探索 地层的情况,后者则是通过测量岩石磁性的变化来了解地层构造。它们也能找出地层中的储油构造。
储油构造找到以后,里面是否有油,有多少油,仍不能完全确定,这时科学家必须通过实地勘探才能知道。因此在进行物探以后,还要进行石油勘探。石油勘探的任务由钻井船或钻井平台承担。在实地,钻井船将长长的钻头伸向海底的储油构造里,从取出的岩芯的分析结果中,可估算出有多少油或天然气,然后确定有没有开采价值。
以前多半使用石油勘探船,它是把钻探设备安装在船上来进行钻探的。由于海上风浪大,船的摇摆往往会使钻探工作无法进行,勘探的结果会受很大影响。
现在多半使用钻井平台。一种是自升
式钻井平台,利用插在海底的桩腿支撑,把平台升至海面以上进行钻探,钻探完毕后平台降至海面,拔起插在海底的桩腿,自航或由拖船拖走至新的井位工作。这种自升式钻井平台因为桩腿的长度有限,所以在较深的海域就无法使用。另一种是半潜式钻井平台,它由水下浮箱、桩腿和水面上的工作甲板三部分组成。由于海面上20~~30 米处波浪十分微弱,所以整个平台比较平稳,勘探的效果也比较理想;更重要的是它不受水深限制,任何海区都可使用。当然,由于海流和风浪的冲击,平台也会移动,这就需要用锚缆把它拉住。
经过多口油井的钻探和岩芯分析,科学家就可以比较准确的得到该海区有多少油气的数据,确认这个地区是否有开采的价值了。
海洋石油勘探技术特点是什么?
海洋油气勘探与陆地油气勘探尽管有一些共同之处,但相比之下,其不同处则更为关键。在勘探方法上,陆地上的油气勘探方法与技术在海洋油气勘探中都是适用的。但是,受恶劣的海洋自然地理环境和海水物理化学性质的影响。因此,海上油气勘探的投资大幅增加,一般是陆地油气勘探投资的3~5倍。勘探投资主要体现在海上钻井设备的设计与制造、海上钻井设备的搬迁拖航、海上油气的集输、海上钻井施工过程中的后勤补给、海上钻井工程技术人员的工资与保险等方面。这些勘探投资都要比陆地大得多。但是,海洋石油勘探也具有一些优势,由于交通便利和使用特殊的仪器设备,海洋油气勘探具有极高的工作效率。在海洋地震勘探中,地震船沿测线边前进边进行测量施工作业,施工作业效率比陆地地震工作效率高。
一、海洋石油勘探与陆地油气勘探技术差异
1.自然地理环境的差异
从海洋的自然地理环境可以看出与陆地油气勘探相比较,海洋油气田勘探人员必须要克服澎湃汹涌的怒涛、狂风掀起的海浪的影响。海上的台风所形成的巨浪常常威胁到各国石油勘探开发公司的人员安全和财产安全。勘探人员的活动空间仅仅限于勘探船或钻井船上,而不能像在陆地上那样具有较大的活动空间。
2.勘探方法的差异
从理论上说,陆地上的油气勘探方法和技术在海洋油气勘探中都是适用的。但是,受恶劣的海洋自然地理环境和海水的物理化学性质的影响,许多勘探方法和技术都受到了限制,例如,陆地上的地面地质调查法在海洋中就很难大规模展开;陆地上的重力、磁、电勘探到海洋中就要转到勘探船上进行,并且测量的结果在一定程度上受到海水深度及海水物理化学性质的影响。由于受海水深度及取样难度大的影响,海洋油气地球化学勘探近几十年来发展缓慢。
3.钻井工程的差异
与陆地上简单的井架钻井相比,海上钻井工程设备的结构要复杂得多,主要包括坐底式平台,小型自升式平台,大型自生式平台,钻井船和半潜式平台等。由于海洋自然地理环境的影响,海上钻进工程设计时除了要考虑风浪、潮汐、海流、海冰、海啸、风暴潮、海岸泥沙运动的影响外,还要考虑海洋的水深、海上搬迁拖航等因素的影响。海洋钻井工程的结构设计更复杂,制造成本是陆地井架钻井工程的几倍甚至几十倍。
4.投资及风险的差异
由于受到海洋特殊自然地理环境的影响,与陆地油气勘探相比,海上油气勘探的投资大幅度增加,一般是陆地油气勘探投资的3~5倍。勘探投资主要体现在海上钻井设备的设计和制造、海上钻井设备的搬迁拖航、海上钻井施工过程中的后期补给、海上钻井工程技术人员的工资和报销等方面,这些勘探投资都要比陆地上大得多。尽管目前的天气预报可以提前为海洋油气田勘探开发提供有价值的气象资料,使海上工程技术人员能够对风浪等恶劣的自然条件采取一些有效的措施,但是每年都有一定数量的海上钻探事故,导致经济和人员的损失。随着海上油气勘探快速的发展,这种油气勘探的风险在潜移默化地增加。
5.海洋钻探与内陆基底之间的联系
海洋油气开发的重要手段是钻探工作,海上钻井平台与陆地之间的联系是海洋油气勘探必须解决的问题。目前各国海上油气勘探开发与内陆基底之间的联系主要有船舶联系、海上栈桥联系、海底隧道联系、直升机联系。
6.导航定位技术差异
在茫茫无际的海上,毫无地形地物标志,如何进行导航定位,如何克服海浪所导致的勘探船体摇晃的影响,是海洋油气勘探与陆地油气勘探的又一差别。目前海洋油气田勘探一般主要采用两种导航与定位技术、无线电定位技术、卫星定位系统。
7.海洋比陆地油气勘探的优势
虽然海洋自然环境的特殊性使得海洋油气勘探受到了巨大的限制,但是大陆架特殊的地质构造和沉积条件使得海洋油气勘探具有一定的优势。海洋油气田多具有岩性单一、埋藏不深、油气层厚度较大、分布范围广、连通性好、油气藏类型多样、油气层压力大、能量较高等特点,所以开采效率较高。同时,由于交通便利和使用特殊的仪器设备,海上的油气勘探具有极高的工作效率。
二、海洋油气勘探方法与技术
1.海洋油气地质调查
(1)海岸、岛屿和浅滩的地质调查。
(2)潜水地质调查。
潜水地质观察是指海洋油气勘探人员身带氧气瓶、罗盘、地质锤和小铁钎等简单工具,潜入海底观察海底露头,采集岩石样品,测量地层产状要素等。1933年在里海油气勘探中首次使用此方法。此方法未得到广泛应用,主要是基岩露头被近代沉积覆盖等原因。
(3)海洋航空地质观测。
只能在岩性分异良好,基岩直接露于海底的浅海地区进行,海水的水深一般不超过10~12米。可以得到海底构造最真实、最细致的地质资料,并且成本比较低。
2.海洋地貌调查
(1)海洋地质制图。
(2)海洋地球物理勘探。
海洋磁力测量:主要是精确地测定地下岩石中磁化强度不同所引起的局部地磁异常。
海洋重力测量:按工作方式的不同,可以将海洋重力仪分为两大类,就是海底重力仪和走航式船舷重力仪。
3.海洋地震勘探
如同大陆地震勘探法一样,海洋地震勘探法也是目前在海洋油气勘探过程中运用最广泛的方法,充分利用了海洋便利的交通条件。在海洋油气勘探的初期,震源使用炸药震源,现在普遍采用的是非炸药震源,应用最广的是气枪震源和电火花震源。近年来,在海洋地震勘探中更多的是采用一种在船尾平行拖曳三条漂浮组合电缆的宽限剖面工作方法,这种新的工作方式可以提供主剖面附近地下地层三维空间概念和可改善的信噪比。
4.海洋钻井
目前,海洋油气钻井主要有固定式钻井平台和活动式钻井平台。
什么是地震勘探法?
对地震和穿过地球的波的传播特征的科学研究。在野外还包括地震效果的研究,比如海啸、各种不同的地震源,例如火山、构造运动、海洋的和大气圈的以及人造地震(如爆炸引起的地震)等。
在早期的石油勘探中,勘探人员只能对可以从地表看到的地质构造进行钻探,一般是背斜和地层上拱形成的凸起等。但人们很快就认识到这种做法效果不佳,因为许多构造被沉积岩层覆盖,在其下面才是由地壳运动形成的圈闭。此外,若这些圈闭恰好位于海底,则人们也完全无法用肉眼看到。勘探人员研发出地震反射方法,而它的原理就是由爆炸或用一个重物向下撞击地面而产生的非常简单的地震波。
地震勘探法示意图
这些震动从各个方向向地层深处传送地震波。当这些波遇到一个地质层系时,就会被反射回地表(就像光射到镜面发生反射一样),而其他声波则会继续向下传播直到更深处的岩层,如此反复多次发生。人们在距这种波发生的一定距离处安置极为灵敏的接收器(地质检波器),就可以接收并记录下一系列复杂的地震反射波。最先到达的是那些沿着地表运动的波,然后是被第一套地质层系反射的波,接着是第二套地质层系反射的波,以此类推。在这种方式中,可以记录从发射器发出后经地质层系反射后到达接收器的时间。
通过对比改变发射器与接收器的位置,就可以描绘出一幅按时间和二维(2D)空间构成的基底地质层系图像,然后,再计算出不同地质层系的波的传播速度,这样就可以得到一幅地层深部的岩石层系图像,而这正是地质学家和钻井工程师最为感兴趣的。根据这些图像,绘制出更加详细的地层剖面图。利用这种以时间和深度表示的一系列完整的二维图像,绘制出地下岩层的地质图并用于评价油气圈闭。为了获得更为精确和更加可靠的地下岩层图像,人们应用三维地震技术,它比二维地震的投资更为昂贵,但却更加精确有效。通常,人们可以从三维地震图上直接识别出地质层系中的油气层。为了获得地层体积(三维空间)的图像,需将接收器成排安置。不久将会出现的四维(4D)地震技术,可以使勘探工作进入四维空间——包含了时间的范畴。在油气勘探开发的实践中,三维地震技术采用规律的时间间隔,屡获建树。通过对比这些三维地震记录,人们可以对一个油田的生产阶段进行跟踪评价。在海上勘探中,三维地震记录是由轮船拖曳的一系列接收器(检波器)完成的。海上地震勘探要比陆地上的容易,因为,那里没有会使发射器和地震波接收器发生位移的自然障碍物。
如果石油在地下像巨大的湖泊一样存在,那么开采就是一件十分简单的事情。但是,实际情况却要复杂得多。油气隐藏在多孔的岩石内,就像水吸附在海绵中一样,它们在岩石内呈分散状,并可迅速流过较大的区域,致使它们难以被发现且难以开采。地震勘探已成为了解地下情况最强有力的技术手段。地震勘探最早于20世纪20年代投入使用,这项技术利用地下岩层反射到地表的声波可以看清地下的特征。用多个检波器收集反射到地表的声波,所记录的数据有助于建立简单的二维地质图像。现在,综合测量技术与强大的计算机结合起来,可以创立高精度的三维图像,并且用来更详细地揭示地下储层的特征。先进的成像软件可以帮助地球物理学家控制地震数据的质量,并过滤掉由地下盐岩和火山岩等层系构成的阻碍物引起的干扰。这些阻碍物影响根据反射声波的方向和速度而对地下油层的精确确定。很不幸,地震成像还不很成熟,而且从未达到100%的可信度,在数据记录阶段可能出现错误。在山区或热带森林内(在这些地区的工作进度会减慢)就很难获得地震数据。此外,具有致密与松软差异表层的陆地区域也会导致地震反射波发生改变,而且往往难以对折返时间进行校正。在深部剖面上,也可能获得地震图像,但它们并不能反映真实的地下情况(呈“伪像”),就像海市蜃楼一样。
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需要用锚缆把它拉住。经过多口油井的钻探和岩芯分析,科学家就可以比较准确的得到该海区有多少油气的数据,确认这个地区是否有开采的价值了。海洋石油勘探技术特点是什么?海洋油气勘探与陆地油气勘探尽管有一些共同之处,但相比之下,其不同处则更为关键。在勘探方法上,陆地上的油气勘探方法
探人员只能对可以从地表看到的地质构造进行钻探,一般是背斜和地层上拱形成的凸起等。但人们很快就认识到这种做法效果不佳,因为许多构造被沉积岩层覆盖,在其下面才是由地壳运动形成的圈闭。此外,若
,并传回到海洋地震船的接收装置被记录下来,经过计算机处理利到地震反射剖面,地球物理人员对地震剖面进行解释,并编制海洋油气田的最关键的图线,地震构造图,能看见是一回事,而能不能看清又是另一回事,为了精确,海洋地震有较为粗放的二维地震,发展到细化的三维地震,三维数据体可展示地质构造各个侧面的构造