油地震勘探的目的和方法
石油地震勘探(簡稱物控)是油田勘探開發整個生產過程中的首要環節。它運用地質學和物理學原理,吸收和引用運動學、電子學、信息論等許多學科的新技術、新成就,擔負著查清地下地質構造和巖性演變過程,尋找油氣富集區帶,為油田提供油氣儲量、構造圈閉、鉆探井位,以及配合油田開發生產的任務。在石油工業系統中,物控素有“油田先驅”、“勘控尖兵”的稱號。
迄今為止,石油勘探的方法主要有四類:地質法、鉆井法、化探法和物控法。物探法與其他勘探法相比,具有輕便、快速、成本低的特點,而且幾乎不受自然條件(山脈、平原、沙漠、海灘、淺海、海洋等)的限制。物探法按照其物性依據不同,又分為重力勘探、磁法勘探、電法勘探和地震勘探。所謂地震勘探,就是通過人工方法激發地震波,研究地震波在地層中傳播的情況,以查明地下地質構造,為尋找油氣或其他勘探項目服務的一種物探方法。
地震勘探的技術方法主要有:二維勘探、三維勘探、高分辨率地震勘探、垂直地震剖面法、橫波勘探、地震地層學、亮點技術、地震模型、神經網絡、沒藏描述等。
地震勘探一直是覆蓋區勘探油氣的重要手段。二十世紀180年代以來,引進先進的管理方法和技術設備,并加以消化吸收和發展,地震勘探技術有了很大進步,有利的促進了全國油氣勘探工作的發展,二十年來老油區內部繼續有新的發現,新地區的勘探步伐顯著加快,特別是海上和西部盆地取得了重大突破,為今后油氣儲量的接替和產量的增長提供了有利的條件。
二、石油地圧勘探的生產環節
物探生產的方法較多,各種方法的工序復雜,但基本生產過程都包括資料采集、處理和解釋三個環節。
地震勘探的生產工作,基本上分為三個環節:
第一階段是野外工作,這個階段的任務是在地質工作和其他物探工作初步確定的有含油氣希望的地區,布置測線,人工激發地震波,并用野外地震儀把地震波傳播的情況記錄下來。進行野外生產的組織形式是地震隊。安全管理的監控的重點也是該階段。
第二階段是室內資料處理。這個階段的任務是根據地震波的傳播理論,利用計算機,對野外獲得的原始資料進行各種去粗取精,去偽存真的加工處理工作,以及計算地震波在地層內傳播的速度等。
第三階段是地震資料的解釋。運用地震波傳播的理論和石油地質學的原理,綜合地質、鉆井和其他物探資料,對地震剖面進行深入的分析研究,對反射層作出正確判斷,對地下地質構造的特點作出說明,并繪制構造圖,查明有含油氣希望的構造,提出鉆探井位。
三、地震勘探作業
地震資料的采集工作是由地震隊承擔完成的。根據生產環節和作用的不同,地震隊由測量組、放線班、鉆井組、爆炸班、施工組、儀器組、后勤組等組成。隊伍在野外施工作業,具有流動分散,獨立性強,工作和生活條件艱苦,受外部環境影響大,受地區氣候條件影響大及農作物生長季節性的限制,危險作業點多,工序連續性強等特點。無論是搬遷還是生產,地震隊都離不開車載運輸設備(一般二維隊30~40臺車、三維隊50~70臺車)和易燃物品(汽油、柴油)、易爆物品(炸藥、雷管),危險點、危險源較多。一旦發生工業傷亡、交通肇事、設備事故,將造成重大經濟損失,地震勘探任務的如期完成也會受到影響,因此,地震勘探作業的安全工作就顯得十分重要,應擺在重要位置抓好,把安全生產、安全施工貫徹到全員、全方位、全過程的管理工作中去,當作一個系統工程認真搞好。目前,在國際地震勘探市場上,HSE管理較為流行,HSE體系的建立和實施已成為進入國際地震勘探市場的通行證。HSE管理以隱患分析和風險評估為基礎、以風險控制為核心、以完善的規章制度為保證,通過HSE體系的有效運行,追求和達到零事故的目標。HSE管理是大安全思想,在繼承和完善傳統安全管理工作的基礎上,增加了健康和環境管理的內容,更加關注職工的身心健康,更加關注社會效益。本章重點講述地震資料采集過程中的安全管理,涉及相關的HSE管理知識。
(一)地震勘探作業前的準備工作
1.做好作業前的準備工作。在對施工地區的氣候、自然環境、地理條件、流行病等進行全面調查了解的基礎上,針對存在的不安全因素制定針對性的安全防范措施和應急預案,并編寫《項目HSE實施程序》,并以此為重點,加強全員的HSE教育培訓和應急演練,使職工的HSE意識和技能達到該項目的要求。同時,做好設備檢修和物資備料工作,制定好長途搬遷方案,確保安全搬遷。
2.注意保護勞動者的身體健康,出工前必須進行全面的身體檢查,并進行針對性防疫注射。施工前必須對職工傳授必要的醫療護理知識和自我保護知識,施工中要注意職工的飲食和休息,做到勞逸結合。
3.按有關規程要求,做好駐地(包括油庫、臨時炸藥庫、發電房、加油房、食堂、住宿和工作區)的建設,符合HSE管理規范。
(二)地震勘探作業過程
在地震勘探野外作業中,不同的工區,由于激發條件和接收條件經常發生變化,因而,在勘探的方法和技術上就不可能一成不變,每個工區都需要經過試驗來確定。試驗工作一般放在正式作業之前作為一個階段進行,其目的是選取本工區內最合適的野外工作方法和技術。當試驗工作完成,取得了本工區最合適的激發條件、接收條件等參數后,經上級批準可轉入正式作業階段。開工前應對各種地震設備作詳細的安全檢查及技術指標的測定,當取得各種檢查合格資料后,才能正式轉入作業階段。
地震隊分陸上、海上、沙漠、山地地震隊,由于激發地震波的方式不同,陸地上野外地震隊可分為炸藥震源隊(井炮隊)和非炸藥震源隊(一般為可控震源隊)。其主要工作內容是:地震導線測量、地震波的激發和地震波的接收。
測量工作是把設計規定的測線,布置在工區的實際地面位置上,確定激發點和接收點的位置和高程,并在激發點和接收點上用小旗和木樁作上標志,以便下一步工作的進行。最后繪制出測線位置圖,計算、整理測量成果。地震波的激發工作,在以炸藥為震源的地震隊中,包括鉆井工作和爆炸工作。其工作內容是在測線的激發點上按試驗確定的參數進行鉆井,鉆井深度要夠,確保藥包下到預定井深。鉆井后要用清水或泥漿洗井,將井中的泥包或巖屑沖出,保證藥包順利下井。然后按規定的藥量把炸藥包下至井中指定深度,爆炸時根據儀器操作員指令操作爆炸機,進行放炮,爆炸前及時向儀器操作員報告炮點樁號、炸藥量大小和爆炸深度。在以非炸藥為震源的地震隊中,一般采用可控震源,即同時用幾臺震源車以一定組合形式,在一個震點(相當于炮點)上振動幾次至幾十次。這種振動在野外作業時,有動點振動和定點振動兩種方法。動點振動是幾臺震源車每次振動后,各臺震源車保持其組織形式,向同一方向挪動一定距離,再振動第二次,振動第二次后再向前挪動同等距離振動第三次,依次直到振完所規定的次數為止,這樣才算完成一個振點(即一炮)。定點振動是幾臺震源車在同一點連續振動,直到振完所規定的次數,這樣可控震源就產生了頻率可控的連續的垂直疊加振動信號,作為地面縱波震動的激發源。
地震波的接收包括放線工作和儀器操作工作。放線工作是按要求鋪設電纜和按一定的組合方式埋置檢波器。儀器操作工作包括放炮前要測試調節記錄系統各單元的技術指標,取得合格的日檢記錄,并檢查外線,排除故障,保證全部檢波器連通接好,待儀器工作正常后,方可給爆炸員發出信號啟動爆炸機,同時啟動磁帶機進行記錄。記錄后立即回放監視記錄并分析記錄情況。在儀器操作工作過程中還要填寫儀器班報,當天工作結束后,應將原始磁帶、監視記錄和儀器班報,送交解釋組進行驗收。
關于評價驗收每天的各種記錄,分析記錄上存在的問題,提出改進施工質量意見等工作,由解釋工作人員完成。野外地震記錄經整理后交計算站或解釋中心進行室內數字資料處理及解釋工作。
(三)地震勘探作業的主要工種及其設備
以炸藥為震源的地震隊為例,野外地震勘探主要由以下工種及其設備完成:測量工作由測量員完成,其主要設備有經緯儀、全站儀、望遠鏡、前后棱鏡、GPS等;鉆井工作由鉆井工應用鉆機和水罐車完成;爆炸工作由爆炸工完成,其主要設備及材料有爆炸機、炸藥、雷管、導爆索等,有條件的地區還配有爆炸工程車等;放線工作由放線工完成,主要設備有電纜、檢波器和采集站等;儀器操作由儀器操作員完成,主要設備是儀器;解釋工作由解釋員在室內來完成。由于工區不同其勘探設備也不完全一樣,如在沙漠地區勘探應配有沙漠車、推土機、飛機等;在山林、沼澤地區勘探應有輕便鉆機代替鉆井車;在海灘、沼澤地區多使用水陸兩用車或船,如:羅利岡、赫格隆、掛機、氣槍、工作母船。在河網地區主要設備是各種船舶等。另外,在可控震源地震隊,其激發地震波的工作是由震源工利用可控震源車來完成,有些地區還應用氣槍、電火花震源等。除以上各種設備外,地震隊還有其他車輛設備,如排列車、運輸車、指揮車以及后勤生活所用的各種車輛等。