地球物理勘探概论-普通物探方法.ppt

地球物理勘探概论,适用于石油工程学科,地球物理系王永刚 宋维琪 杜启振,第1章 绪论 第2章 普通物探方法 第3章 地震勘探方法 第4章 井孔地球物理方法 第5章 开发地球物理简介,地球物理勘探概论,相对于油气勘探中最有效的技术地震勘探而言，非地震勘探技术一般是指地球化学、重力、磁法和电法等几种主要的勘探方法。与地震勘探技术一样，它们分别在不同的地质条件下发挥出极其重要的作用，并与地震方法相结合，成为油气勘探的综合技术方法。地球物理勘探方法重力法（Gravity）岩石密度差异磁法（Magnetometry）岩石磁性差异电法（Electricity）岩石电性差异地球化学法（Geochemistry）岩土水化学特征地震法（Seismic exploration）岩石弹性或波阻抗差异,第2章 普通物探方法,非地震勘探方法,非地震勘探的发展趋势电法勘探将成为地震高难地区的主要勘探手段随着石油工业的快速发展，石油勘探的领域不断向广度和深度发展，石油勘探由原来主攻几个盆地、几个油田，发展到向盆地外围、盆地周边的山前等地区以及深层扩展，这就面临着两个问题：一是在新开辟的探区，迫切需要经济的物探方法，迅速查清盆地勘探构造格局，迅速为布置地震提供依据；二是在油气聚集情况看好，而又是地震的高难地区，需要得到好的资料，并能解决地质问题。,第2章 普通物探方法,大地电磁勘探技术是比较理想的方法之一，并且随着大地电磁仪器的发展，基础理论的进步以及处理方法的改进，大地电磁方法日臻完善。因此，20世纪90年代以来，大地电磁方法在国内外都得到了广泛的应用。重、磁、电、地震联合反演重磁约束反演是近年来重磁应用的新成果。其基本原理是利用几条地震及电法剖面做约束骨架（浅层用地震，深层用电法），利用重、磁资料作联合反演，最终得到整体反演结果。,第2章 普通物探方法,综合地球物理方法大势所趋由于后备盆地濒临枯竭、勘探重点已逐渐转入已知盆地内部或深层寻找过去难以发现的圈闭和储层、单靠一种地震方法很难对地下地质构造进行全面反映等原因，综合地球物理方法又被重新提到议事日程，近年来发展很快，特别是由于非地震方法的仪器、方法、技术的改进，电子计算机处理位场资料及在反演中广泛应用了最新的一系列数据成就，使得非地震方法的应用效果有很大提高，在油气普查、详查等方面，成为地震方法的协同、补充方法，并为地震确定靶区，大大节约勘探成本。,第2章 普通物探方法,第一节 重力勘探方法 第二节 磁力勘探方法 第三节 电法勘探方法 第四节 地化勘探方法 第五节 综合物探方法,第2章 普通物探方法,第一节 重力勘探方法 一、概述 二、重力勘探的方法原理 三、重力资料的应用,第2章 普通物探方法,一、概述重力勘探利用专门仪器并按特定方式观测岩层间密度差异，进而研究地下地质问题；重力勘探是研究反映地下岩石密度横向差异引起的重力变化，用以提供构造和矿产等地质信息。根据万有引力定律，在接近较大密度的物体时，其引力增大，反之引力减小，由此在地表上引起的重力变化称为重力异常。异常的规模、形状和强度取决于具有密度差的物体大小、形状及深度。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,重力勘探是在地表观测由于地下岩矿石存在密度差异而引起的重力场的变化，通过对观测资料的处理和解释，达到反求地下构造的一种勘探方法。该勘探方法勘探的地球物理前提条件是：地下岩矿石存在密度差异。所依据讨论的物理场是重力场。重力场是一种位场。即场的变化只与空间变化有关，与时间无关。主要用于区域勘探。主要应用领域：能源工业，国防工业，测绘工业。重力物体所受重力为地球的引力和惯性离心力的矢量和。由于离心力的存在，重力一般不指向地心。在重力勘探中，习惯上将重力加速度简称为重力。,重力异常是地质体的剩余质量在测点产生的附加引力的铅直分量。重力单位国际单位制中，重力的单位是m/s2，实际生产中这个单位太大，通常取国际通用重力单位g.u(gravity unit)做为实用单位，即：1g.u=10-6m/s2厘米克秒制(CGS)制中，重力的单位是伽（Gal），1Gal=1cm/s2实际生产中常用其分数单位毫伽(mGal)和微伽(Gal)，即：1mGal=10-3Gal 1Gal=10-6Gal,如果从某点重力观测值中减去正常重力值，再把地球表面起伏引起的重力变化校正掉（即布格校正），就只剩下地下物质不均匀造成的重力变化，称其为布伽重力异常，简称布伽异常或重力异常。布伽重力异常图是重力勘探提供解释的基础资料，它与地壳上层的岩石成分及其成层条件有关。在含油气盆地内布伽重力异常一般只有正常重力值的百万分之几到百万分之几十，需要灵敏度很高的重力仪进行测量。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,利用金属或石英弹簧重力仪在地面、水面、水下或空中按一定测网观测重力场的数值，对原始观测值作一系列处理，得到布伽重力异常，利用这种资料可划分岩石圈不同密度界面、研究岩石圈的引力分布和大地构造分布、寻找古潜山型油气构造、寻找密度异常的矿体、圈定火山岩体等。国内外技术现状：目前国内重力勘探队伍主要集中于地矿部门，石油部门的东方地球物理勘探公司有完备的集野外采集、处理及解释为一体的专业队伍。从在胜利油田施工的队伍北京勘察技术工程公司来看，其测量精度达到微伽级，代表了国内领先水平。从国外研究看，重力勘探除应用于盆地及盆地深层的勘探外，井中重力测井也取得了一定进展。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,二、重力勘探的方法原理 重力勘探是通过测定自然存在的重力场，或测定重力场沿不同方向的变化率在地球表面的分布特征，解决地质勘探中诸如划分大地构造单元、圈定沉积盆地分布范围、寻找油气构造、提取含油气信息、普查及勘探各种金属和非金属矿藏等地质任务。重力勘探的理论基础是万有引力定律。由牛顿万有引力定律：相距为r，质量分别为m 1 和m 2 的两个质点，其相互间的引力F为：式中G为万有引力常数。重力F1 与重力加速度g 满足的关系是：,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,地球近似于一个两极半径略小于赤道半径的旋转椭球体。在这个椭球体附近，一切物体都同时受到两个主要力地球全部质量的引力和地球自转所引起的惯性离心力的作用。由于地球内部物质密度分布不均匀，因而使地球上各点的引力和惯性离心力不同，而地球表面各点上的重力值主要决定于各点上引力与离心力的矢量和。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,人造地球卫星测得的地球形状参数：赤道半径a为6378.16km；极半径c为6356.76k m。虽然地球表面的起伏比较复杂，但与整个地球的规模相比，所占比例很小，故在宏观上地球仍然可以被看作表面光滑的椭球体。大地测量学中规定，以平静海洋面的趋势延伸到各大陆之下所形成的封闭曲面（即大地水准面）的形状作为地球的基本形状，重力勘探中采用这一规定。,地球的形状1大地水准面；2地球自然表面；a赤道半径；c极半径；纬度,按物质成分特征，地球可以分为三层：地壳、地幔和地核。重力异常的分布与构成地壳物质的密度分布有着密切的关系，即与地质构造和矿产分布密切相关。为此，我们是根据重力异常分布特征来探求引起各类异常的地质原因，如地质构造和有用矿产；根据重力异常特征划分地台、地槽、沉积盆地、隆起、断层、侵入体、盐丘等。再对异常作某种数字处理可以进一步确定含油气面积以及它们的产状要素。此即重力异常的解释问题。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,地壳的重力特征：正常情况下，老地层的密度比新地层大，当地层发生褶皱时，在背斜处老地层升起形成剩余质量，故在背斜上出现重力高；同理，在向斜上因老地层下降，则出现重力低。单斜地层上，因老地层向一个方向下降，重力异常也必然出现相似的减小。在断层上，由于新、老地层的突然错动，重力异常出现相应的变化，且纵向断距越大，重力变化越大。对于古潜山，由于覆盖其上的沉积岩密度较小，故古潜山上出现重力高，相反在盐丘上出现重力低。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,重力资料的处理,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,1、重力观测结果的校正2、异常数据的平滑处理3、区域场分离（区域校正）4、解析延拓5、重力异常的导数换算,处理的目的：消除因重力测量和对相对测量结果进行校正时引入的各种偶然误差，或与勘探目标无关的近地表小型密度不均匀体的干扰；从叠加异常中提取有勘探目的引起的目标异常。,正常场（纬度）校正地形校正中间层校正高度校正,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,三、重力资料的应用1、重力异常解释的步骤：（1）阐明引起异常的地质因素确定异常是地壳深部还是浅部地质因素的反映；是矿体还是构造或其他不均匀体（如侵入体、岩性变化等）引起的。（2）对异常进行划分找矿时就是要将地壳浅部的构造或矿体引起的异常从深部因素引起的区域场中分离出来；研究地壳深部构造时，则要划分出的异常是反映地壳深部因素的区域性异常。（3）计算地质体产状参数根据重力资料估计产生异常的地质体的形状、产状和空间位置，并在此基础上对异常做进一步的定量解释，以确定探测对象的产状要素及其在地下的赋存形态。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,2、重力异常的地质特征（1）沉积盆地重力异常的地质特征在平面等值线图上表现为：等值线的形状和盆地的形状一致；洼陷对应相对低的重力异常，凸起对应相对高的重力异常，重力异常最低的区域对应盆地中心；纯地形引起的重力异常与地形呈镜像关系。（2）断层在布格重力异常图上的表现形式为：沿一定方向延伸的梯级带；异常梯级带发生同形扭曲或方向变化；串珠状正或负异常；封闭异常突然变宽、变窄或轴线明显错动的部位；不同特征异常区域的分界线。,3、重力资料在油气勘探中的应用 利用重力资料可以研究区域地质构造、圈定沉积盆地范围、划分次级构造单元、指出含油气远景区，有时还可以研究沉积构造甚至油气藏。（1）研究区域地质构造，预测油气远景区研究含油气盆地的区域地质构造是一项综合的地质任务，它包括研究结晶基底成分和内部构造；确定基底顶面的起伏；圈定沉积岩系的分布范围和寻找构造；确定区域性断裂以及盆地与周围构造单元的关系等。最终目的是在盆地内部进行构造分区，判断深凹陷的存在，预测生油岩系的分布范围以及圈定进一步找油的远景区。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,（2）研究沉积盖层内部构造 绝大多数的油气藏都在沉积盖层中，多数沉积盖层构造与基底构造、断裂活动、乃至火成岩活动有关，因此通过研究结晶基岩可以间接寻找沉积岩构造。主要的情况有：盖层构造与基底高点具有继承关系；根据断层的存在及其性质可以推断与其相关的构造，如滚动背斜；沉积盆地后期的岩浆侵入可以在盖层中造成正构造形态，此时，沉积盖层构造的核部是火成岩体。,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,华北平原布格重力异常图（单位：mGal）,重力资料的应用（续）在勘探程度高的地区，利用重力细测资料研究断层、寻找沉积岩内部构造、检测油气异常、分析逆冲推覆构造等。研究逆冲推覆构造常用以下三种方法：（1）重力延拓法（2）重力模型正演法（3）重力地震综合解释法,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,陕甘宁盆地桌子山段布格重力异常与不同高度延拓的重力异常图，反映了本段深浅层构造方向不相同，不是同一期构造运动的产物。,99-26剖面地震约束重力反演结果,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,86-203.6剖面地震约束重力反演结果,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,断裂系统划分,布格重力异常,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,水平0方向导数,断裂系统划分,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,水平45方向导数,断裂系统划分,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,水平135方向导数,断裂系统划分,第2章 普通物探方法-2-1 重力勘探,第2章 普通物探方法-2-5 综合物探,任丘古潜山带重力异常和地震构造图1-布格重力异常2-二次微商3-四次微商4-地震构造图,第一节 重力勘探方法 第二节 磁力勘探方法 第三节 电法勘探方法 第四节 地化勘探方法 第五节 综合物探方法,第2章 普通物探方法,第二节 磁力勘探方法 一、概述 二、磁力勘探的方法原理 三、磁测资料的解释与应用,第2章 普通物探方法,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,一、概述磁法勘探利用专门仪器并按特定方式观测岩层间磁性差异，进而研究地下地质问题；在自然界中，由于受到地球磁场的作用，许多岩石或矿石都不同程度地被磁化而具有磁性。具有磁性地质体所产生的磁场迭加在正常地磁场之上的异常磁场。磁法勘探的主要任务就是测定和分析研究各种磁异常，找出磁异常与地下岩石、地质构造及有用矿产的关系，作出地下地质情况和矿产分布等有关结论。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,磁法勘探是利用地磁现象进行勘探的，磁针或任何磁性体都是一端带有正磁荷、另一端带有负磁荷成对存在的。地球好像一个大磁球一样，在其周围空间形成了磁场。在某点一个单位的正磁荷受力的大小叫该点的地磁场强度。测量地磁场强度的单位是nT。地磁场强度的大小和方向是因地而异的，如果我们在地球不同地点用磁针进行观测，会看到在磁北半球磁针指北端（带正磁荷）向下倾；在磁南半球则向上翘，在磁赤道处保持水平，在磁南极及磁北极处变成垂直。磁极与地理的南、北相差大约纬度18度。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,地磁场和重力场一样，也有正常磁力场。但磁力勘探比重力勘探在原理和实际应用上都要复杂些，因为决定岩石磁性的是受地磁场磁化的程度（磁化强度），它取决于岩石的磁化率且具有不同方向和大小，同一点上的磁场强度每日不同时间都有变化，叫做日变，它是各种原因引起的长期变化和短期变化之和，而重力场就没有这些现象。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,国内外技术现状 磁法勘探中的观测值减去正常磁力值和日变值，便是磁力异常值。我国大部分沉积盆地已做过磁力普查，目前多数采用航磁法做细测。磁力异常图和航磁的平面、剖面图是解释的基础，主要能反映基底的起伏或岩性变化以及火成岩侵入体。在沉积岩中必须使用高精度磁力仪才能利用微弱磁化岩层的磁力异常发现沉积岩构造、深大断裂、结晶基底、盐丘、磁性矿床等。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,二、磁力勘探的方法原理 物理学告知，一个通有电流的线圈回路在它的周围形成磁场。近代电磁学研究证明，任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。不同物质的分子和原子，由于壳层中电子的数量及其相互作用的不同，使其具有不同的磁性。假想磁性物体之所以有磁性，是由于它们带有“磁荷”。磁荷分为正磁荷和负磁荷，具有同性相斥，异性相吸的作用力。一个磁性体上总是同时有正磁荷和负磁荷，不能分开。这样在一个磁体上就有“正磁极”和“负磁极”之称。正磁荷聚集的一极称为N 极，负磁荷聚集的一极称为S 极。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,人们以磁量表示磁荷的数量，称为磁极强度。同一磁体的两个异性磁极，其磁量相等。法国物理学家库仑在实验的基础上建立了磁极间相互作用的磁库仑定律：两个点磁极间磁力F的大小与它们的磁量的乘积成正比，与它们距离r的平方成反比，即：式中，m 1、m 2 表示两点磁极的磁量；r为两点磁极之间的距离；是导磁率，与介质有关的常数。磁力F 的方向在两磁极的连线上。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,所有的物质放入磁场中都会有磁性，成为磁化物质，这种使物质获得磁性的作用称为磁化。磁化强度J 表示单位体积内的磁矩。把整个存在地球磁力作用的空间称为地磁场。在地磁场的作用下，地壳中的岩层、岩体和矿体都不同程度地被磁化而具有磁性。这些具有磁性的地质体在其周围空间又形成了它们自己的磁场，迭加在正常的地磁场上，使地磁场正常分布规律发生局部变化，这种地磁场的局部变化称为磁异常。磁异常是磁法勘探研究的主要对象。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,地磁要素：设某点地磁场总强度T 是一空间矢量，其大小方向可以在一个选定的直角坐标轴上的投影来确定。将坐标原点选在测点上，习惯上以X 轴指向地理北，Y 轴指向东，Z 轴垂直向下指向地心，XOY为水平面。于是地磁场强度T 在X、Y、Z 轴上的投影分别为北向分量X、东向分量Y 和垂直分量Z。T 在XOY平面的投影H 称为水平分量（指向磁北）。各分量的方向与坐标轴的正向一致时取正值，反之取负值。H 与X 轴的夹角称为磁偏角，通常以D 表示。H 偏东时，D 取正值，反之取负值。T与XOY平面的夹角称为磁倾角，以I 表示。T 由XOY平面指向地平线之下时，I 为正，反之为负。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,上述D、I、H、Z、X、Y统称地磁要素,它们之间的关系为：XHcosD;YHsinD；ZHtgI;HTcosI;ZTsinI;tgIZH；H2X2Y2；T2H2Z2；tgDYX。由上可知，只要知道X、Y、Z或H、D、I 任意三个量,就可以求得全部地磁要素。在磁法勘探中,一般是测量地磁垂直分量Z、水平分量H和地磁场总强度T的相对变化。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,三、磁测资料的解释与应用 在油气田勘探中，磁法资料普遍用来研究盆地基底的性质和起伏、圈定火成岩侵入体以及追踪深大断裂，阐明含油区区域构造特征和划分盆地构造单元。1、各类岩石的磁场特征 沉积岩磁化率小，引起的异常很微弱，属于无磁性或弱磁性岩类。沉积岩中的磁性矿物分布较为均匀，形成的磁场也很平缓、光滑、梯度小。当沉积岩较厚时，常呈现平静的负异常区。火山岩所含铁磁性矿物分布不均匀，其磁化也不均匀，故其磁异常特点呈跳跃变化，异常尖锐而梯度大，以致相邻测线上异常难以对比。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,通常基性火山岩异常强度较大，酸性火山岩异常强度较小。火山岩的共同特点是剩余磁化强度往往超过感应磁化强度好几倍。此外火山岩的磁场特征与埋藏深度有关，出露地表或浅层的火山岩其异常强度大，变化大；而埋藏较深的火山岩的异常强度和变化都较弱。侵入岩的磁化强度一般都较稳定，尽管它们的磁场有强有弱，但比火山岩平稳得多。侵入岩的磁场一般按酸性中性基性超基性的顺序增加。超基性岩体磁性最强，磁场强度可达几千纳特，变化剧烈，但不象火山岩那样呈锯齿状跳跃。相邻测线上的异常曲线可以进行对比。基性岩磁性也较强，一般表现为强度很大的升高异常，峰值可达一二千纳特。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,当侵入体埋藏较浅时，常表现为多个孤峰，随着埋深的加大，只显示异常不规则的背景。花岗岩种类较多，一般均具磁性，而磁性强弱取决于所含暗色矿物的多少。变质岩的磁性通常较强，可观测到几百至一二千纳特的磁异常。一般规模较大的断裂，多伴有岩浆活动，在磁场上反映为线性异常带、串珠状异常带、雁行异常带。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,断裂带上的T 异常,“干断裂”上的T 异常,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,2、磁测资料的应用结晶基底内部构造的研究在结晶基底埋藏不太深（23km）的地区，基底内部构造和岩石成分是决定重、磁异常特征的主要因素。由于在结晶基底内具有褶皱变质的地层和呈板状的侵入体，因此将出现具有明显走向的条带状异常，异常走向反映了基底褶皱的走向。根据磁场形态、幅度、走向、分布范围、梯度变化等特征，可将一个地区的磁场分为不同的区带，通过对露头区已知岩系上磁场特征的分析对比，可以了解基底的性质。,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,内蒙大青山中段T 异常图,99S-26剖面地震约束磁力反演结果,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,86-203.6剖面地震约束磁力反演结果,第2章 普通物探方法-2-2 磁法勘探,第一节 重力勘探方法 第二节 磁力勘探方法 第三节 电法勘探方法 第四节 地化勘探方法 第五节 综合物探方法,第2章 普通物探方法,第三节 电法勘探方法 一、概述 二、电法勘探的方法原理 三、电法资料的应用,第2章 普通物探方法,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,一、概述电法勘探利用专门仪器并按特定方式观测岩层间电性差异，进而研究地下地质问题。电法勘探就是利用人工或天然产生的直流电场或电磁场在地下的分布规律来研究地球结构、地质构造及找矿的一种物探方法。电法勘探是以岩石或矿石的电性差异为基础的，主要研究的电性差异参数包括：电阻率、激发极化率、介电常数、导磁率、电化学活动性等。电法勘探的内容十分丰富，它们广泛应用于金属及非金属、石油、工程地质、水文地质、文物考古等勘探研究工作中。重磁电勘探方法录像,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,电法勘探方法的分类1、直流电法（稳定场）（1）垂向电测深（2）沉井电极法2、过渡场法（时间场）（1）瞬变电磁测深或建场测深法（TEM与TDEM）（2）激发极化法（3）差分标定法3、交流电法（交变场）（1）大地电磁测深法（MT,自然场）（2）可控源声频大地电磁测深法（3）电瞬变反射法,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,国内外技术现状 目前国内电法勘探主要有两大类：（1）找构造，方法有大地电磁测深、EMAP（electromagnetic array profiling，电磁阵列剖面法）、CSAMT（可控源声频电磁测深法）、建场法等；（2）直接找油，方法有激发激化法、电场差分法、复电阻率法（CR）、三极梯度法等。我国东方地球物理勘探公司拥有建场法、大地电磁测深等电法勘探手段，其中建场法在多个地区进行了试验和生产，取得了一定的成果。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,国外电法应用主要有以下几个方面：（1）利用大地电磁法来勘查地下构造，一些研究表明该方法在潜伏构造勘探及深层勘探中产生了明显的效果；（2）利用电场差分法、激发激化法、微分标准化电法等直接探测油气藏的方法对油气藏进行预测，微分标准化电法勘探（可探测油藏深度在1.76km）在俄罗斯85口深井的预测中，不正确的预测只有3口；（3）利用地井方式的电法勘探对油水界面进行预测，另外对套管井也可以进行井间电磁法层析成像。电法勘探还不断出现以直接找油（气）为目标的方法，有的也见到一些效果。但总的来说，都尚处于试验阶段，目前只能作为油气勘探中的一项辅助方法。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,二、电法勘探的方法原理 电法勘探的每一种或每一类方法都有各自的数理基础、专用仪器设备、野外施工方法和成果解释方法。1、岩石的电阻率 电法勘探的物理依据是岩石和矿石的电性差异。其中，主要是岩石和矿石的电阻率差异。一般地说，岩石和矿石的电阻率差别越大，电法勘探的效果越好。电阻率是这样定义的：设有一段柱状物体，由实验知道，当电流平行于柱体的轴向，从一个截面流向另一个截面时，它所呈现的电阻R 与柱体长度L成正比，而与柱体截面积S 成反比，可写作：式中是电阻率。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,电法勘探中，电阻率的实用单位是欧姆米（m）。实验表明，岩石和矿物的电阻率，常在很大的范围内变化，以至同一种岩石的电阻率也可能差别很大。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,综上所述，岩石和矿石的电阻率，决定于其中导电矿物含量的多少、结构、状态及其孔隙度的大小及含矿化水的特征和温度。电法的方法很多，在此介绍MT法。大地电磁测深（MT）法是利用天然的大地电磁场作场源研究地质构造的一种电磁测深方法，其特点是勘探深度大（可达10000m以上）、节约能源。介绍MT法在内蒙巴音浩特盆地的应用，该盆地位于阿拉善台隆，是一个中新生界断陷盆地。基底为太古界阿拉善群变质岩系。盆地内各构造单元基底性质不尽相同。其中赛力克拗陷基底由未变质的上古生代砂泥岩、灰岩和元古生界的变质岩组成。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,图1 巴音浩特盆地MT 测线位置示意图,图 2阿拉善地区盆地分布示意图,图3巴音浩特盆地重力布格异常图,205N,205,L190,图4 巴音浩特盆地MT测区基底埋深图,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,图5 巴音浩特盆地MT综合解释剖面（205 测线）,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,图6 巴音浩特盆地MT综合解释剖面-205N测线,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,图7 巴音浩特盆地MT 综合解释剖面L109 测线,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,三、电法资料的应用1、找构造大地电磁勘探相对于地震勘探而言具有如下特点：勘探深度更大，可以获得10Km 深地层的资料。具有在碳酸盐、火成岩、石膏岩地区的勘探能力，不受高速屏蔽层的影响。在地形相对复杂，有巨厚砾石覆盖区可以容易地获得深层资料，解决地质问题。价格低廉，勘探周期短，风险较小，是新区勘探的有利手段，用较小的代价，查清区域构造特征。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,根据大地电磁法的特点和勘探能力，该方法可以应用于如下方面：勘探新区，用MT 法进行区域概查、普查。地震地质条件差，地形复杂地区，可以用MT 及EMAP（电磁阵列剖面）法进行勘探，获得地下信息，解决一定地质问题。在盆地深层，用MT方法可以查清基底结构和深层区域背景（下图）。在当前地震解决深层问题较差的情况下，可以对深层地质特征作出概括的了解。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,东营凹陷WJG剖面电磁测深定量及地质解释图,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,2、直接找油电场差分法、复电阻率法、激发极化法目前在国内已有较多应用，从效果上看能够较为显著地提高勘探成功率。微分标准化电法勘探在俄罗斯也取得了极高的成功率。胜利石油管理局物探公司装备了一支电法勘探队伍，拥有建场法、EH4 电磁成像设备各一套，拥有Sun 工作站和GeoTools 电法处理软件，具备了先进的处理及解释能力，能够对EH4、大地电磁测深等电法资料进行各种常规处理、一维和二维模型的正反演、二维BOSTICK 连续反演等处理，并进行资料的定性及定量解释。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,EH4 电磁成像系统于1997 年引进，它是美国EMI 公司近年来推出的新型大地电磁仪器，该系统使用天然和人工电磁场信号，在浅层和极浅层电阻率测量中具有较高的分辨率，能够测量几米到1000 米深度内电阻率的变化，并能获得各种地形条件下电导率变化的连续剖面。EH4 电磁成像系统在浙江萧山完成406 个测点的寻找第四系浅层气的试验工作，成功地将气层反演出来，并准确地划分出第四系地层的埋藏深度。在青岛崂山地区完成了32 个测点的找水试验。电法解释异常位置与钻井显示结果完全吻合，解释深度与钻井深度的误差小于4。,第2章 普通物探方法-2-3 电法勘探,EH4 电磁成像系统具有轻巧便携、操作方便、施工简单、成本低廉等优点。通过试验验证，认为该方法对浅层异常体具有识别精度高、勘探周期短、成本消耗低的特点，因此可以有效地用于寻找地下水、工程地质调查、浅层油气及其他矿藏的勘探。3、配合地震勘探，研究表层条件低降速带或浅层地质结构的调查，在地震勘探、工程物探等领域非常重要，电法（如地质雷达等）可以提供该方面的信息。,第一节 重力勘探方法 第二节 磁力勘探方法 第三节 电法勘探方法 第四节 地化勘探方法 第五节 综合物探方法,第2章 普通物探方法,第2章 普通物探方法,第四节 地化勘探方法 一、概述 二、烃类直接测位技术的基本原理 三、应用,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,一、概述 地球化学（Geochemistry）勘探方法是对岩石、土壤、地下水、地表水、植物、水系以及湖底沉积物等天然产物中一种或几种化学特征作测定，再据测定结果所发现的化探异常，实现找矿之目的。地球化学勘探分为垂向化探和地面化探两大类。前者以钻井资料（岩心、岩屑、泥浆等）为基本分析目标进行各种化学分析和地质解释；后者则是在近地表采集地化样品，并进行化学分析和地质解释。特点：野外作业简便，成本低，风险小，见效快，提高探井成功率，降低油气勘探开发成本，属于油气勘探的辅助方法。,国内技术现状 早在20 世纪50 年代，我国石油、天然气勘探行业就将地面化探应用于石油、天然气勘探，并取得了一定的进展。近几十年来地化勘探的最大进展是：样品采集不再是单一的土壤样品，开发并完善了烃类气体样品采集技术，使得能够利用直接化探指标进行勘探活动并取得较好的应用效果；在土壤样品化探方法中，开发了更多的化探指标，使化探更进一步趋于多指标综合研究；分析设备更新换代，分析精度有了大幅度的提高；计算机技术的介入使得处理解释水平有了极大提高。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,尽管近十年来 地化勘探有了较大的进展，但整体而言化探技术还是一种新的、发展中的技术，在基础理论研究及资料解释等方面尚不甚成熟。目前国内地球化学勘探多种方法并存，大致可分为：（1）烃类检测法，探测由于油气藏中的烃类垂向运移而在近地表所产生的烃类异常。由于探测手段的差异，该方法又有许多分支，包括游离烃法、吸附烃法、水溶烃法等。（2）间接化学指标检测法，探测由于烃类运移在近地表产生的地球化学变化。方法有C、Hg、Fe2、电导率等。（3）物理场检测法，主要包括放射性法、电位法等，探测由于烃类垂向运移而在近地表产生的物理场异常。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,烃类检测法由于其探测对象是直接来源于油气运移的烃类，同时从理论及应用上均较为成熟，因而应用最广泛。间接指标方法一般作为烃类检测法的辅助方法。而物理场检测法在传统的能谱U、Th、K 等指标的基础上又使用了新指标土壤热释光，相比传统指标而言，新指标具有更强的抗干扰性和更好的代表性。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,国外技术现状 国外一些研究认为，烃运移和渗漏是动态的，地表烃渗漏在数周或数月内即可出现或消失。而且地表烃渗漏的缺乏并不能表示没有地下油藏或生烃存在，只不过是常规地表勘探工具不能探测到烃渗漏而已。从前苏联的情况来看，他们在深井（大于10 m）采样方面作了一些工作，取得了较好的效果。在化探的野外采集、分析处理和解释一体化方面，美国于20 世纪80 年代初期推出了快速地面化探系统，其主要特点是采集近地表烃类气体样品，并在野外现场完成样品分析、数据记录、数据整理、质量监控及部分处理和地质解释工作。主要优点是采集直接化探指标，具有快速反应能力和较好的质量监控系统。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,二、烃类直接测位技术(DLT)的基本原理 用于烃类直接测位(Direct Location Technologies)的非常规方法很多，各自涉及的学科并不相同，开发应用的时期亦不同。各自的理论或假说需统一，这就是“氧化还原灶”原理由于岩层微裂隙的存在，地下烃类有可能渗泄或排放到表层。实验表明：当粘土矿物浸入原油时会产生负电荷，即物质失去电子，处于还原环境，当储层较深时，由于缺氧使储层处于“裂解带”的阴极包围之中，形成一定范围的阴极包络带(还原环境)；而近地表由于游离氧等的稳定补给，则处于相对强氧化条件，发生阳离子作用，形成实际上的阳极(氧化环境)。这样在深部阴极包络带与近地表阳极之间产生一个电流柱，这就是“氧化还原灶”。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,现场测试结果表明：储集层上方均有上述的“氧化还原灶”存在，且随油田的枯竭而逐渐消失。“氧化还原灶”的氧化条件(浅层)和还原条件(深层)之间的差异，以及它们之间的相互作用，导致了各种各样的物理化学过程，以致产生了多种多样的可检测的异常现象，它们都与地下赋存的油气藏具有一定的对应关系，也就成为直接找油找气的所谓“测位标志”。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,放射性晕圈异常的理论模型,烃类直接测位技术（表1）,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,其它方法还有微地磁测量法、放射性测量法、氡测量法、近地表地温测量法、激发极化法、电阻率法等。,烃类直接测位技术（表2）,美国Dora西面油田的非常规勘探实例,美国得克萨斯土壤气测量与地震的对比,总之，非常规综合勘探是采用两类相辅相成的组合方法进行直接找油找气的一种有效手段；DLT提供直接烃类标志，有可能把传统的详查和细测两个勘探阶段合二为一，这就大大缩短勘探周期，尽早回收投资；DLT主要使用一些廉价的方法，投资少，野外作业简便，适用性广，既可用作新探区快速寻找油气勘探突破口的一种手段，也可用作成熟区探明剩余储量的一种有效辅助工具。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,三、应用 我国于20世纪50年代开始在新疆、陕甘宁等地开展化探找油试验，1964年组建了专门的化探队伍，在济阳坳陷、下辽河地区、鄂尔多斯盆地进行过有计划的化探测量，1976年首次全国性油气化探会议在黄山召开，标志着我国油气化探工作开始由试验阶段转向生产应用阶段。“六五”和“七五”期间，油气化探被列入国家重点科技攻关课题，并在河南周口地区进行化探普查工作。近年来，CNPC专门组建了油气化探队，综合运用游离烃、酸解烃、蚀变碳酸盐、紫外光谱、热释汞、铀、碘、氢气、二氧化碳等多种方法，在二连盆地、新疆三塘湖等盆地开展油气化探工作，取得了十分显著的勘探成效。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,油气化探异常的主要类型有：多环状(a)；环状(b)；块状(c)；串珠状(d)；如右图所示。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,胜利油田的应用实例 胜利石油管理局物探公司于1991 年引进了美国的快速地面化探系统，装备了一支国内领先的游离烃化探队伍，能够检测近地表游离烃甲烷至丁烷共七种烃类指标，具有先进的处理能力和丰富的解释经验。同时胜利油田地质院的地化室具备检测土壤吸附烃、C 等土壤化探指标的能力。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,近几年来，物探公司化探队在草桥、曲堤、肖庄、潍北、昌潍、黄县等地区进行了化探工作，共完成勘探面积4152km2。从应用效果分析，在草桥、曲堤地区，化探成果得到了较好的验证。在草桥地区，化探所圈定的异常与已知的油藏具有较好的吻合关系；在曲堤地区，化探所圈定的异常与后期发现的曲堤油田有较好的对应关系。在其他地区的化探普查中，化探成果也有效地圈定了进一步油气勘探的靶区，对地震勘探起到了一定的参考作用。下图是草桥地区游离烃化探CCH14测线综合解释剖面图，图中游离烃化探曲线上明显展现了油水边界、油层尖灭和断层的出现位置。,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,胜利油田草桥地区游离烃化探CCH14测线综合解释剖面,第2章 普通物探方法-2-4 地化勘探,第一节 重力勘探方法 第二节 磁力勘探方法 第三节 电法勘探方法 第四节 地化勘探方法 第五节 综合物探方法,第2章 普通物探方法,第2章 普通物探方法,第五节 综合物探方法 一、概述 二、综合物探的研究思路,第2章 普通物探方法-2-5 综合勘探,一、概述 随着勘探程度的不断提高，地球物理勘探向深部地层、地面条件复杂的地区发展，已成为当前勘探战略的重要方向。这是由于一方面，对大面积火山岩覆盖与复杂构造的山区及盆地深层，地震能力有限；另一方面，勘探难度的增大，要求对沉积盆地构造与隐蔽圈闭以及储层取得尽可能丰富的资料，以求得到比较深入和全面的认识。所以联合利用地震及各种非地震物化探方法进行综合勘探，可以优势互补，提高勘探效率，降低勘探成本。因而在油气勘探中进行综合地球物理勘探是大势所趋。综合地球物理勘探应注意下列问题：,第2章 普通物探方法-2-5 综合勘探,1、岩石物性（密度、磁性、电性及速度等）的基础研究。对盆地内的钻孔及周边露头的岩石标本物性进行测定和测井资料的分析研究，在统计分析基础上掌握物性变化规律，为地质地球物理模型的建立、正反演计算和解释提供可靠资料。2、各种物探方法自始至终的综合。对地震、重、磁、电、地球化学等多种物探资料，在分析以往成果基础上，发现问题和矛盾，有目的有步骤地进行处理和正、反演计算，建立接近实际的地质模型，提高解决地质问题的有效程度。3、平面与剖面解释的综合。平面资料反映全面，正、反演接近实际，但比较复杂。重点剖面资料多，研究程度细，易于解释，两者结合，以线带面，既提高了解释精度，又全面反映了地下地质构造。,第2章 普通物探方法-2-5