高精度重力勘探技术及其应用.ppt
,高精度重力勘探技术及其应用,重力勘探任务1、研究地壳深部构造，区域地质构造划分成矿远景区2、掩盖区地质填图包括圈定断裂构造侵入体等3、广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油天然气、煤);4、查明区域构造确定基底起伏找寻盐丘背斜等局部构造5、普查与勘探金属矿床(铁铬铜等)主要用于查明与成矿有关的构造和岩体进行间接找矿6、寻找大的近地表的高密度矿体并计算矿体的储量工程地质调查如探测岩溶追索断裂破碎带等。,重力勘探今后主要发展方向：1引用先进技术(惯性和GPS系统)和创造新的有效方法以保证高精度测定点位和高程。2发展徽重力测量和重力梯度测量，以及三维重力模拟的快速方法。（在有条件地区应开展坑道重力测量，用于探测盲矿体和解决工程地质问题）,3开展井中重力测量，评价油气储层。（发现侧向油气层和老油田遗漏储层）4研究快速、太维数反演方法，叠加异常分解方法，弱异常提取和目标物显示方法，以及详细立体填图方法。5.研究和发展智能解释系统。（提高物探资料地质解释的自动化水平）,高精度重力测量又称为微重力测量。两者若从测量精度的角度来讲，应该是同一的，一般是指测量精度为10nm/s级的相对重力加速度测量。在地质和工程勘察领域还具有研究对象的规模较小相应的测量区面积和测网间距离均较小的含意，即研究的是较小的地质体的重力测量问题。当然广义的微重力测量还应包含其他一些的微重力效应的测量，如地球固体潮，地球自有振荡，大气影响以及地球动力学原因造成的地球质量位移引起的微小的重力变化测量等。,微重力测量的对象是小尺度、小范围的物质体产生很微小的重力异常（微伽级）。应用微重力测量可以探测到近地表的溶洞、地下河、孔穴。因此，微重力测量在资源、能源工程的勘探、地震的监测及至地下古文物的探测方面有着广泛的应用前景。目前世界各国的观测成果一般皆以LCR重力仪的测量结果为准，其精度高，零漂移小，性能稳定，使用方便。,（1）技术规定,为了进一步提高实测重力资料的质量，我国不断研制、引进了多种地面高精度重力仪、海洋重力仪、航空摄影解析制图技术、GPS及电子计算机技术。国家主管部门还颁布了多种配套的技术规定，使野外重力数据采集精度有了大幅的提高。如在重力找矿中布格重力异常总精度可达0.3g.u.0.8g.u.。一般在平坦地区可达0.3g.u.或更高，在山区可达0.82 g.u.，高程坐标精度可达十余厘米。新颁布的技术规定：1:5万比例尺重力调查技术规定;物化探航空摄影测量细则;气压测高方法技术手册;物化探GPS测量手册;1 kmX1 km节点网地形高程数图技术规定等。,一、技术方法,在重力测量过程中对各个中间环节实施更严格的技术要求以及在改正计算中使用一些新的计算方法，最终提高重力资料的精度。,建立8个国家级重力仪格值标定场，12个省级（或自治区）的标定场；建立国家重力基点网和24个省级（或自治区）的重力I级基点网（478个基点）。,（2）标定场和基点网的建立,（3）地形改正的新方法,研制球面远区地改，山区数字地形多种剖分体高精度地改和地改残差估算方法。其实质是利用大比例尺地形图或航空照片做成数字地形图并用多种剖分体割地形，使地改地形力争逼近实际地形。不断提高数字地形的精度和剖分体的细致程度，则地改值曲线将逐渐趋近于某一渐近值，该值可以被近似看作“真值”。地改残差方法用归一化地改值渐近线进行估值，估算出地改残差。,目前，国土资源部已建立了全国的省（自治区）和行业性的重力数据库、重力模型数据库和重力资料处理解释工作站。重力数据库已存贮了大陆960平方公里的节点网高程数据和一部分海域的海底高程数据，存贮了目前已完成的区域重力调查大部分数据。它除了具备一般数据库功能外，还建有重力资料处理计算程序子库，可为用户进行重力资料的常规改算和解释推断。重力模型数据库采用积木式结构，可组成模拟实际地质情况、简单或复杂的模型及引力位多阶导数的计算，用于试验重力资料处理和解释方法的准确性、适应性，同时还用于研究复杂异常规律，改进和探寻新方法。重力工作站集中了上百种经筛选优化的处理和解释推断方法，并编出了商品化的工作站1.0版本，以方便推广应用。,（4）数据库的建立,二、高精度重力测量技术的应用,（1）在1:1万1:5万比例尺的矿区勘探工作中的应用 在一些已知矿区或成矿远景区开展重力测量，其精度一般在0.52g.u.,这些资料在重新认识矿区地质构造，控矿因素和寻找高（低）密度体矿产方面取得成效。长江中下游某火山岩盆地，原认为火山岩较厚，经过重力工作后，发现火山岩覆盖在沉积岩上面；在湖南省用重力间接找矿，用重力低异常圈出花岗岩体即可在其周边寻找到金属矿；在甘肃省用重力高异常验证见富铁矿；在云南地区用重力低异常找到低密度盐矿床,（2）在工程、考古方面的应用 用于天然，人工洞穴探测，大型工程基础稳定性评价，以及在喀斯特地区寻找地下溶洞，评价城市开发区、核电站的基础稳定性等。在探寻煤层采空区方面，由于上覆各岩层厚度密度已由邻近钻孔所控制，因此用逐层消去法，把上覆岩层的异常一一消去，然后用剩余异常推断采空区效果比较理想。,（3）在国内各个油田新开辟远景区的应用效果,国内各个油田近些年来几乎都开展了高精度重力测量，以配合油气勘查各个阶段的工作;尤其是在地震勘探得不到良好信息的地区。在山区、沿海潮间带及水深5 m以内的浅海区以及工农业发达的居民密集区更有独特作用。在地形平坦有良好生储油前景区，可以直接用重力找到含油气圈闭，并能发现有工业意义的油流。高精度重力方法目前已成为油田非地震物探中的主要勘探方法，在具备密度差的前提下，可发现3000 m左右的局部构造，推断埋深40005000 m的密度截面。,（4）国外高精度重力测量的技术水平的体现,1.仪器：LCR-D型重力仪灵敏度为1020nm/s2,准确度为50nm/s2。2.方法：重力加速度相对测量和重力垂直梯度测量、重力水平梯度测量相结合；地面高精度重力测量和地下微重力测量相结合。3.零漂校正：重复观测、三程小循环观测，以缩短对积淀的时间等方法加以限制，线性拟合；4.外部校正：近区的特殊模型计算方法和中区地形校正的数学积分方法并用高阶多项式拟合实际地形。,一、用高精度重力资料确定局部圈闭,1、寻找背斜型隆起 高精度重力测量解释结果表明：大多数隆起幅度为25100m的背斜构造，对应强度为0.40.8mGal的剩余重力异常。典型实例：泌阳凹陷王庄构造 王庄位于泌阳凹陷边缘，浅层地震地质条件复杂，局部构造不落实。为此，在该区开展高精度重力细测，测区布格重力异常表现为一个东西走向的强重力梯度带。在此背景下，王庄附近隐约显示出微弱的重力异常。在重力铅垂四阶导数异常图上，该异常区显示两个高点，呈东西向排列。在二、三、四阶趋势剩余异常图上，王庄正异常圈闭中心位置不随阶次变化。,王庄地区布格重力异常图,王庄地区四阶趋势剩余重力异常图,在王庄重力高部位，二维地震于1985年发现T5界面存在一个背斜构造，但在T5上下的反射界面看不出该构造显示。根据高精度重力资料的解释结果，再次详细复查二维地震资料，最后肯定了T5界面的背斜，幅度近200m,圈闭面积约2.3km2。根据趋势剩余异常和重力铅垂二阶导数的异常特征以及地震提供的大致界面深度，计算T2、T3、T4构造模型，正演重力值与实际异常比较吻合。,2、寻找非背斜圈闭,美国密执根州29个与岩性、地层圈闭相关的油气田美国德日松油田 礁块油田 该油田重力场在很强的区域背景下有一局部异常，去掉区域背景后划分出一个明显的数值达0.5mGal的重力极大，在它的周围有一圈闭极小，在极大带中钻探，于1830m处发现存在一个幅度为180m的礁体。从礁体计算出的异常与实际划分出的异常相对应。华北盆地古潜山 1964 中等精度重力详查 无法判断 1984 LCR-G重力仪和红外测距仪；1kmX0.5km测网的高精度重力细测，发现刘村古潜山。,刘村古潜山剩余重力异常图,1、艾菲系统,仪器：美国World地球物理公司的亚菲尼特仪。原理：利用地表重力水平分量变化率与地下油气藏相关性原理进行油气探测。条件：只能探测6000m(或花岗岩基底)以上油气藏的平面分布范围，对多含油层系，其结果反映的是多套油气层叠加响应，难以对油气藏的具体深度做出解释，需结合地质、地震等资料使用，才能取得最佳勘探效果。试验验证：1991年11月，在胜利油田及吉林农安县探区作短期试验，其独立信息解释成果与已知油气分布认识符合率达75%以上；1993年，东濮凹陷刘庄地区、大汶口凹陷，普查或局部详查与精查，已知含油区均落在艾菲解释的有利区内，并提出供地质研究参考的艾菲最佳含油区。,二、高精度重力勘探直接预测油气藏,2、GONG技术,提出：前苏联地球物理学家I.N.米哈依诺夫博士发现：含油区上方存在有0.10.3毫伽的负异常，一般这样微 小的异常在平面图上都被平滑掉了，只有在单条剖面上通过精细解释才能发现。通过分析多条测线上的这类异常及其成片成带分布的特点，可确定油气藏的存在。,思路：由于烃类物质向上泄露，使上方岩石密度相对减小，弹性波传播速度相对降低。在重力场中，重力场特征局部最小值为0.1-0.3mGal，高梯度翼被认为是受油气影响的结果。,规律：油气藏都具有重力负异常的特征，且变化梯度较大；单层油气藏产生的局部负异常的幅值（改正后）可达到：石油为0.05-0.15mGal，天然气为0.1-0.3mGal。多层油气藏综合异常幅值可达1.0mGal或更高；油气矿床所产生的重力异常通常与油气矿床的埋深关系不大等。基本原理：略应用效果：俄罗斯丘明油田、塔林油田等；中国吐哈盆地恰勒坎和胜北工区。,GONG技术指导钻井成功率为88%,地震资料指导钻井成功率为58.6%,GONG技术在13个盆地191口井应用结果统计,吐哈油田恰勒坎工区,俄专家解释：钻井深度不够，3000-3500m才有异常显示,结论：要把GONG技术应用于我国地形起伏大、储层条件不太好的地区，还需要结合实际做进一步研究，建立一套适合我国石油地质的GONG技术。,3、高精度重力细测资料预测油气藏,（1）重力归一化总梯度法目的：确定局部构造、研究构造含油性识别标志：两高一低、两高一拱、两高两低研究表明：当含油部分引起的重力异常与背斜部分的重力异常之比大于0.2时，特征比较明显；反之不太明显。影响因素：油水界面密度差、含油体积大小、背斜形态及规模研究实例：前苏联南什顿巴伊油田；华北河西务构造,弱点：断层遮挡的油气藏,（2）重力极小带物理前提：油气藏具有比含水储层低的有效密度值。经计算：油藏剩余密度为0.08-0.10g/cm3，气藏剩余密度为0.15-0.20g/cm3时，它们能够产生强度为0.1-1.0mGal的负异常。目的：预测小面积油气藏。实例：前苏联刻赤半岛及第聂伯-顿涅茨盆地 测网密度100mX100m，比例尺1:10000，异常观测精度0.4mGal,用重力极小带资料预测科罗鲍金构造的含气范围及钻探结果,锐减重力极小带油气藏统计,重力极小带的外形和幅值一般与储层埋深、产层厚度和油气藏构造类型无关,（3）归一化总梯度法与极小带法的综合应用,泌阳凹陷安棚油田：鼻状构造的砂体上倾尖灭部位。在归一化总梯度场上，不同谐波数在油田位置上均出现“两高一低”的油气识别标志。在该油田上方，重力场出现一个幅值达0.2mGal的平缓重力高，中部微微下凹，呈现重力极小带特征。,在科技高速发展的今天，高精度重力勘探的适用范围在逐步扩大，被更多的接纳跟应用，高密度重力勘探的应用前景越来越光明。以往的实践已经证实，在资源勘探及工程勘测中使用高精度重力测量方法，并结合相应的其他物、化探、钻探工作，多门科学相结合能使重力勘探工作的精度更高、效果更好、成本更低、应用更加广泛。,不妥之处，敬请老师同学批评指正！,Thank U!,
