油地震勘探的目的和方法
石油地震勘探(简称物控)是油田勘探开发整个生产过程中的首要环节。它运用地质学和物理学原理,吸收和引用运动学、电子学、信息论等许多学科的新技术、新成就,担负着查清地下地质构造和岩性演变过程,寻找油气富集区带,为油田提供油气储量、构造圈闭、钻探井位,以及配合油田开发生产的任务。在石油工业系统中,物控素有“油田先驱”、“勘控尖兵”的称号。
迄今为止,石油勘探的方法主要有四类:地质法、钻井法、化探法和物控法。物探法与其他勘探法相比,具有轻便、快速、成本低的特点,而且几乎不受自然条件(山脉、平原、沙漠、海滩、浅海、海洋等)的限制。物探法按照其物性依据不同,又分为重力勘探、磁法勘探、电法勘探和地震勘探。所谓地震勘探,就是通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中传播的情况,以查明地下地质构造,为寻找油气或其他勘探项目服务的一种物探方法。
地震勘探的技术方法主要有:二维勘探、三维勘探、高分辨率地震勘探、垂直地震剖面法、横波勘探、地震地层学、亮点技术、地震模型、神经网络、没藏描述等。
地震勘探一直是覆盖区勘探油气的重要手段。二十世纪180年代以来,引进先进的管理方法和技术设备,并加以消化吸收和发展,地震勘探技术有了很大进步,有利的促进了全国油气勘探工作的发展,二十年来老油区内部继续有新的发现,新地区的勘探步伐显著加快,特别是海上和西部盆地取得了重大突破,为今后油气储量的接替和产量的增长提供了有利的条件。
二、石油地圧勘探的生产环节
物探生产的方法较多,各种方法的工序复杂,但基本生产过程都包括资料采集、处理和解释三个环节。
地震勘探的生产工作,基本上分为三个环节:
第一阶段是野外工作,这个阶段的任务是在地质工作和其他物探工作初步确定的有含油气希望的地区,布置测线,人工激发地震波,并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。进行野外生产的组织形式是地震队。安全管理的监控的重点也是该阶段。
第二阶段是室内资料处理。这个阶段的任务是根据地震波的传播理论,利用计算机,对野外获得的原始资料进行各种去粗取精,去伪存真的加工处理工作,以及计算地震波在地层内传播的速度等。
第三阶段是地震资料的解释。运用地震波传播的理论和石油地质学的原理,综合地质、钻井和其他物探资料,对地震剖面进行深入的分析研究,对反射层作出正确判断,对地下地质构造的特点作出说明,并绘制构造图,查明有含油气希望的构造,提出钻探井位。
三、地震勘探作业
地震资料的采集工作是由地震队承担完成的。根据生产环节和作用的不同,地震队由测量组、放线班、钻井组、爆炸班、施工组、仪器组、后勤组等组成。队伍在野外施工作业,具有流动分散,独立性强,工作和生活条件艰苦,受外部环境影响大,受地区气候条件影响大及农作物生长季节性的限制,危险作业点多,工序连续性强等特点。无论是搬迁还是生产,地震队都离不开车载运输设备(一般二维队30~40台车、三维队50~70台车)和易燃物品(汽油、柴油)、易爆物品(炸药、雷管),危险点、危险源较多。一旦发生工业伤亡、交通肇事、设备事故,将造成重大经济损失,地震勘探任务的如期完成也会受到影响,因此,地震勘探作业的安全工作就显得十分重要,应摆在重要位置抓好,把安全生产、安全施工贯彻到全员、全方位、全过程的管理工作中去,当作一个系统工程认真搞好。目前,在国际地震勘探市场上,HSE管理较为流行,HSE体系的建立和实施已成为进入国际地震勘探市场的通行证。HSE管理以隐患分析和风险评估为基础、以风险控制为核心、以完善的规章制度为保证,通过HSE体系的有效运行,追求和达到零事故的目标。HSE管理是大安全思想,在继承和完善传统安全管理工作的基础上,增加了健康和环境管理的内容,更加关注职工的身心健康,更加关注社会效益。本章重点讲述地震资料采集过程中的安全管理,涉及相关的HSE管理知识。
(一)地震勘探作业前的准备工作
1.做好作业前的准备工作。在对施工地区的气候、自然环境、地理条件、流行病等进行全面调查了解的基础上,针对存在的不安全因素制定针对性的安全防范措施和应急预案,并编写《项目HSE实施程序》,并以此为重点,加强全员的HSE教育培训和应急演练,使职工的HSE意识和技能达到该项目的要求。同时,做好设备检修和物资备料工作,制定好长途搬迁方案,确保安全搬迁。
2.注意保护劳动者的身体健康,出工前必须进行全面的身体检查,并进行针对性防疫注射。施工前必须对职工传授必要的医疗护理知识和自我保护知识,施工中要注意职工的饮食和休息,做到劳逸结合。
3.按有关规程要求,做好驻地(包括油库、临时炸药库、发电房、加油房、食堂、住宿和工作区)的建设,符合HSE管理规范。
(二)地震勘探作业过程
在地震勘探野外作业中,不同的工区,由于激发条件和接收条件经常发生变化,因而,在勘探的方法和技术上就不可能一成不变,每个工区都需要经过试验来确定。试验工作一般放在正式作业之前作为一个阶段进行,其目的是选取本工区内最合适的野外工作方法和技术。当试验工作完成,取得了本工区最合适的激发条件、接收条件等参数后,经上级批准可转入正式作业阶段。开工前应对各种地震设备作详细的安全检查及技术指标的测定,当取得各种检查合格资料后,才能正式转入作业阶段。
地震队分陆上、海上、沙漠、山地地震队,由于激发地震波的方式不同,陆地上野外地震队可分为炸药震源队(井炮队)和非炸药震源队(一般为可控震源队)。其主要工作内容是:地震导线测量、地震波的激发和地震波的接收。
测量工作是把设计规定的测线,布置在工区的实际地面位置上,确定激发点和接收点的位置和高程,并在激发点和接收点上用小旗和木桩作上标志,以便下一步工作的进行。最后绘制出测线位置图,计算、整理测量成果。地震波的激发工作,在以炸药为震源的地震队中,包括钻井工作和爆炸工作。其工作内容是在测线的激发点上按试验确定的参数进行钻井,钻井深度要够,确保药包下到预定井深。钻井后要用清水或泥浆洗井,将井中的泥包或岩屑冲出,保证药包顺利下井。然后按规定的药量把炸药包下至井中指定深度,爆炸时根据仪器操作员指令操作爆炸机,进行放炮,爆炸前及时向仪器操作员报告炮点桩号、炸药量大小和爆炸深度。在以非炸药为震源的地震队中,一般采用可控震源,即同时用几台震源车以一定组合形式,在一个震点(相当于炮点)上振动几次至几十次。这种振动在野外作业时,有动点振动和定点振动两种方法。动点振动是几台震源车每次振动后,各台震源车保持其组织形式,向同一方向挪动一定距离,再振动第二次,振动第二次后再向前挪动同等距离振动第三次,依次直到振完所规定的次数为止,这样才算完成一个振点(即一炮)。定点振动是几台震源车在同一点连续振动,直到振完所规定的次数,这样可控震源就产生了频率可控的连续的垂直叠加振动信号,作为地面纵波震动的激发源。
地震波的接收包括放线工作和仪器操作工作。放线工作是按要求铺设电缆和按一定的组合方式埋置检波器。仪器操作工作包括放炮前要测试调节记录系统各单元的技术指标,取得合格的日检记录,并检查外线,排除故障,保证全部检波器连通接好,待仪器工作正常后,方可给爆炸员发出信号启动爆炸机,同时启动磁带机进行记录。记录后立即回放监视记录并分析记录情况。在仪器操作工作过程中还要填写仪器班报,当天工作结束后,应将原始磁带、监视记录和仪器班报,送交解释组进行验收。
关于评价验收每天的各种记录,分析记录上存在的问题,提出改进施工质量意见等工作,由解释工作人员完成。野外地震记录经整理后交计算站或解释中心进行室内数字资料处理及解释工作。
(三)地震勘探作业的主要工种及其设备
以炸药为震源的地震队为例,野外地震勘探主要由以下工种及其设备完成:测量工作由测量员完成,其主要设备有经纬仪、全站仪、望远镜、前后棱镜、GPS等;钻井工作由钻井工应用钻机和水罐车完成;爆炸工作由爆炸工完成,其主要设备及材料有爆炸机、炸药、雷管、导爆索等,有条件的地区还配有爆炸工程车等;放线工作由放线工完成,主要设备有电缆、检波器和采集站等;仪器操作由仪器操作员完成,主要设备是仪器;解释工作由解释员在室内来完成。由于工区不同其勘探设备也不完全一样,如在沙漠地区勘探应配有沙漠车、推土机、飞机等;在山林、沼泽地区勘探应有轻便钻机代替钻井车;在海滩、沼泽地区多使用水陆两用车或船,如:罗利冈、赫格隆、挂机、气枪、工作母船。在河网地区主要设备是各种船舶等。另外,在可控震源地震队,其激发地震波的工作是由震源工利用可控震源车来完成,有些地区还应用气枪、电火花震源等。除以上各种设备外,地震队还有其他车辆设备,如排列车、运输车、指挥车以及后勤生活所用的各种车辆等。