地球物理勘探技术首获国家技术发明奖一等奖
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地球物理探测技术在石油勘探中的应用石油是目前全球能源消费的主要来源之一,对人类社会的发展起到至关重要的作用。
为了寻找更多的石油储量,石油勘探成为了一个永恒的话题。
而在石油勘探中,地球物理探测技术无疑是最为有效和广泛应用的技术之一。
一、地球物理勘探技术概述地球物理勘探技术是一种利用地球物理现象探查地下地质构造和找寻矿产资源的方法。
它主要包括地震勘探、电磁勘探、重力勘探、磁力勘探、地热勘探等多种手段。
其中,地震勘探是最为常用的一种。
地震勘探主要是利用地震波的传播规律以及地球物质对地震波的响应来推断地下地质构造的情况,这种探测方式凭借着它所占有的“突变性”和“非线性”这些特点,使得勘探性质相当优异。
电磁勘探则是利用地球物质在不同电磁场下获得的电磁信号来探测地下物质结构。
重力勘探则是通过观测地球重力场的变化,了解地下不同岩性、密度变化的情况。
磁力勘探则是利用地球磁场与地下矿体磁性相互作用的效应进行探测。
总而言之,地球物理勘探技术是通过观测地球物质状态、性质变化及其与物理场的相互作用等现象,综合解释和判断形成地下构造和物质质量的科学技术。
二、地球物理探测技术在石油勘探中的应用地球物理探测技术在石油勘探中具有广泛的应用,主要应用在以下方面。
1.地震勘探地震勘探是石油勘探中最广泛和最有效的地球物理勘探技术。
它通过地震波的释放、传播和反射等现象,综合运用地球物理、数学、计算机等学科的知识和技术,来研究地下地质构造,判断储油性和确定勘探方案。
在地震勘探中,人们将地震波源放在地面或井口上,利用探测设备记录地震波在不同深度下的反射、折射等现象,并通过计算机模拟、绘画等理论和实验方法,构建出地下地质模型,从而判断储层的状况和区位,并制定合适的勘探方案。
2.电磁勘探电磁勘探是指通过观测地球物质在不同电磁场下获得的电磁信号来探测地下物质结构。
在石油勘探中,电磁勘探主要应用于地下水和油藏勘探。
其原理是利用电磁波在地下的传播和反射,测定地下介电常数和电阻率等物理参数,推测地下介质的性质和形态,进而圈定有石油资源的潜在区域。
新时代新征程地层深处“掌灯人”(纪实文学)——中国石油塔里木油田地质力学科技带头人、企业高级专家张辉和他的创新团队李佩红2023年3月9日那天,塔克拉玛干沙漠的天空异常纯净,没有一丝云,蓝得澄明透彻,海浪般起伏的沙丘绵延到遥远的地平线,9000米的钢铁钻塔耸立在金波荡漾的沙海之上,钻井平台上欢呼声震耳欲聋,扎着硕大红绸花的黑色钻杆高悬在半空,挥洒着激情和力量。
横幅“热烈庆祝中国石油塔里木油田果勒3C 井刷新亚洲最深水平井纪录”在站成一排的石油人的红色工装与阳光的双重映照下,透着喜庆。
富满油田在9396米深处顺利完钻,标志着油田超深油气钻探能力正式迈入9000米级新阶段,具备向万米深地进军的条件,为我国油气资源勘探开发打开了新大门。
这一天,我走进中国石油塔里木油田地质力学科技带头人、企业高级专家张辉的办公室,只见他锁着眉、凝神静气地坐在电脑前工作。
工作专注的他等我走到他办公桌前才注意到我。
我说:“了解到你们直面世界级难题,针对果勒3C 井开展的地应力地质理论研究,准确预测出地层的孔隙压力、坍塌压力、漏失压力、闭合压力和破裂压力,清晰掌握了工程地质规律,为这口井做了全身‘PTCT ’,实现超深井眼受力‘看得见’,护航超深井安全快速钻进,刷新了亚洲最深水平井记录,取得了这些成绩,您和团队不庆祝一下吗?”张辉微笑回答,这算是我们的常规工作。
9396米对塔里木油田来说并不是极限,下一步将挑战万米井,面对新的更大挑战,我们需要快马加鞭,时间对我们来说太宝贵了。
来见张辉之前,我是做了准备的,对他和064他的团队的研究成果做了了解。
他创建了超深油气地质力学建模与应用关键技术体系,培养了国内首批油气田地质力学科研人才和首个油田地质力学科研团队,解决了超深致密砂岩、页岩及碳酸盐岩储层地质力学建模、裂缝性“甜点”预测、井位井眼轨迹优化、钻井井壁稳定性预测、储层三维可压裂性预测、四维地应力与断裂活动性预测等技术难题,保证了复杂油气藏地质认识深化、储层品质准确评价、安全快速钻井、单井有效提产和裂缝性气藏稳产开发,并将自研技术体系向中石油、中石化和中海油相关深层砂岩、碳酸盐岩、页岩油气、煤层气和深水油气勘探开发领域推广与输送,解决实际生产问题并帮助建立相应的油气田地质力学科研团队。
大事记(电测站)1956年↖3月26日,石油工业部、地质部、中国科学院联合成立全国石油地质委员会。
该委员会确定1956年起在华北平原打三口基准井。
第一口基准井井位定于河北省南宫县明化镇,于10月26日开钻。
(来源:《胜利油田大事记》)↖4月15日,石油工业部西安地质调查处华北石油钻探大队成立(驻河北省南宫县明化镇)。
该大队配备乌德钻机3部,承担华北地区石油钻探任务。
同月,华北石油钻探大队在河北省南宫县明化镇筹建电测队。
(来源:《胜利油田大事记》)8月,石油部分配给苏式АКС51型测井设备一套。
10月,正式组成17人的华北地区第一支电测队,负责人黄文明。
11月2日,电测队投产测华北地区第一口井——华1井。
1957年↖电测队仍驻南宫县明化镇,继续施工并完成华1井测井任务。
11月30日,华1井完钻,完钻井深1936.7米。
该井设计目的寻找第三系海相地层,但完钻证实第三系无海相地层。
完井电测未发现油气显示,但获得了重要地质资料。
(来源:《胜利油田大事记》、《测井公司志》)1958年↖5月,华北石油钻探大队改称华北石油勘探大队,由石油工业部直接领导,负责华北和苏北地区石油勘探工作。
本月,电测队队部随同华北石油勘探大队迁往济南,队长梁尊华。
(来源:《胜利油田大事记》)↖7月10日,华北石油勘探大队撤销,成立华北石油勘探处,电测队隶属于华北石油勘探处领导。
本年,电测队分为两个组,一组驻山东省馆陶县房儿寨,测华3井;二组驻河南省开封县南神岗、土北岗,测华2井。
(来源:《胜利油田大事记》、《测井公司志》)1959年10月,钟辉生任电测队队长。
一组驻山东省堂邑县八甲刘,测华4井;二组驻河南省尉氏县邸阁镇,测华5井。
本年秋天,电测队新进一套国产АКС51型测井仪器。
1960年↖1月,李有孚任电测队队长。
两个测井组同驻商河县任家村。
这一年,一组完成了华7井测井任务,二组完成了华6井的测井任务。
位于山东省商河县沙河街的华7井于11月1日完钻,井深2713.56米,首次发现良好的生油层——新生界下第三系沙河街组,为山东和华北地区石油勘探展现了良好的前景。
中国石化油田企业—胜利石油管理局、胜利油田分公司一、单位简介胜利油田地理位置图胜利油田驻地中国第二大油田---胜利油田胜利油田指胜利石油管理局、胜利油田分公司的统称,隶属于中国石化,是我国东部重要的石油工业基地。
地处山东省北部渤海之滨的黄河三角洲地带,主要分布在东营、滨州、德州、济南、潍坊、淄博、聊城、烟台等8个市地的28个县(区)境内,工作范围约4.4万平方千米,主体部位在东营市境内的黄河入海口两侧。
胜利油田是1964年1月经党中央批准建立的一个以油气生产为主,集勘探、开发、施工作业、后勤辅助生产和社会化服务为一体的资金密集、技术密集、知识密集特大型综合性企业。
现有二级单位65个,三级单位589个,四级单位3293个;有7个局属经济实体,7个局控股公司,5个局项目管理机构,1个石化集团公司独立执行机构。
正式职工15.8万人。
目前,油田实施油气并举,陆海并进,内外兼顾的生产战略,在保持济阳老区旺盛的勘探发展活力的同时,在西部和海外新区也获得了长足发展,连续23年保持年均新增探明石油地质储量1亿吨以上。
截至2005年底,胜利油田的勘探面积扩大到17.6万平方千米,油气资源总量达121亿吨,其中山东探区108.6亿吨,已探明石油地质储量45.24亿吨,探明天然气地质储量2149.34亿立方米。
原油产量稳定在2670万吨左右。
胜利油田网址:二、生产、建设、经营、科研能力胜利油田稠油开采会战丛式井组到2005年底,油田共找到72个不同类型的油气田,已投入开发油气田68个,动用石油地质储量39亿吨。
有油井20443口,投产气井341口。
累计生产原油8.53亿吨,累计生产天然气375.8亿立方米。
2005年生产原油2694万吨、天然气8.8亿立方米,实现经济总量967亿元、利润251亿元、税费258亿元。
在国税总局2006年9月公布的2005年度中国纳税百强排行榜上,胜利油田以137.16亿元排名第四。
油田生产设施和生产保障系统配套齐全。
Geopen地震仪(Miniseis24\SE2404EI\SE2404Plus\SE2404NT)骄鹏科技(北京)有限公司北京骄鹏工程技术有限责任公司 Email:geopenkj@ geopen@ 骄鹏集团(GeoPen)是具有高科技背景的专业化科技集团,自1993年成立以来,一直致力于地球物理勘探仪器设备的研发、制造和销售,主要制造地震仪、高密度电法仪、综合工程探测仪、注水采油观测系统、二维与三维地震采集系统、地下水监测系统、城市环境监测系统以及相关软件与配件,产品主要应用于石油、煤炭、矿山、冶金、地质、水电、城建、环保等广大领域,在石油勘探、煤田勘探、矿产调查、水文地质与工程地质勘察、环境监测、地面沉降监测以及建(构)筑物预警等方面发挥了巨大的作用,并为国家重点项目、军工项目提供技术咨询支持以及提供整体解决方案。
骄鹏集团经过十几年的不懈努力,凭借仪器的高性价比和良好的技术支持、售后服务,产品用户遍及全国各省、市、自治区、北美的加拿大和美国、欧洲的俄罗斯以及亚洲的日本和新加坡等国家和地区。
集团经过多年的发展与整和,逐步形成了以吉林大学工程技术研究所为主体的研发制造中心,以上海骄鹏工程技术有限责任公司为主体的制造中心,以骄鹏科技(北京)有限公司、北京骄鹏工程技术有限责任公司、青岛骄鹏工程技术有限责任公司为主体的营销中心,并在北美、日本以及新加坡设有分支机构,形成了一套完善的研发、制造、营销服务网络。
集团人力资源主要以技术专家为主,并有若干经验丰富的销售工程师以及技术支持工程师。
多年来,骄鹏集团致力于专业化发展,除现有的三大种类、二十多个品种系列的地球物理勘探设备以外,还积极在相关领域进行探索,产品多次获得国家科技进步奖、国家发明奖以及部委级科技成果奖,产品具有全部自主知识产权。
骄鹏综合工程探测仪是骄鹏集团(Geopen)研发的物探设备之一,它是一款集数据采集和数据处理于一体的多功能、高精度、高可靠性地震数据采集系统,可利用锤击、夯击、电火花、爆炸等作为激发震源。
地质科技创新总结第1篇围绕国家重大需求,聚焦资源环境重大科技问题,加强科技创新工作,实现了重大原创性创新,支撑解决资源环境重大问题取得了显著成效。
(一)地质理论创新取得重大进展一是能源资源成藏研究方面,提出了天然气水合物“两期三型”、“三相控制”等理论,为圈定水合物找矿靶区、制定试采方案提供科学指导。
提出了南方复杂构造区“三位一体”的页岩气富集新认识,建立了5种页岩气成藏模式,支撑南方页岩气调查取得重大突破。
提出了北方砂岩型铀矿主要赋存模式,拓展砂岩型铀矿找矿空间。
二是战略性新兴矿产资源成矿理论研究方面,创新提出了“多旋回深循环内外生一体化”成锂新认识,建立了“五层楼+地下室”勘查模型,总结了“多类型、多岩性,多时代、多层位,多因继承,多相复合,多模式、多标志”的三稀资源勘查模式,建立了碳酸岩型稀土矿等成矿新模型,揭示了伟晶岩型稀有金属矿床成矿规律。
指导实现甲基卡等硬岩型稀有金属找矿突破。
三是大宗紧缺矿产资源成矿理论研究方面,提出了成矿系列概念,发展了区域成矿理论,对成矿区划和成矿规律研究奠定了重要理论基础。
创建了碰撞造山带成矿理论,建立了碰撞型斑岩铜矿、褶冲系铅锌矿等成矿新模型,为青藏高原地质找矿提供了有效的理论指导。
建立了玢岩铁矿成矿模式,指导长江中下游地区找矿取得突破。
创新了中国东部板内燕山期大规模成矿动力学模型,建立了矿集区矿床模型,指导实现了铜多金属矿找矿的重大突破。
创建深部找矿的“三位一体”找矿模型,为深部找矿提供类比标准,支撑实现了深部找矿重大突破。
建立了地球化学块体理论,为区域地质找矿提供科学依据。
四是基础地质前沿研究方面,在青藏高原大陆动力学、前寒武纪地质、造山带地质、生命起源演化、有氧生物起源、鸟类起源与演化、中生代恐龙演化及其古环境、中生代海相爬行类生物群演化、全球界线层型剖面、陆相地层建阶及地层系统完善,岩溶动力学、地下水循环、海岸带地质演化等基础研究领域,取得了一批原创性成果,提升了我国的国际影响力。
·2·第4期地球物理勘探技术首获国家技术发明奖一等奖
历时22年,中国工程院院士、著名地球物理学家何继善和他的团队研究的“大深度高精度广域电磁勘探技术与装备”项目取得丰硕成果,推动了电磁法理论、技术与仪器装备的变革,解决了传统人工源电磁法只能近似计算视电阻率的世纪难题,为增加我国能源与矿产资源储量带来巨大效益
“一些人认为我们能达到国外水平的99%,或者优于1%到10%就很不错了,怎么可能超过5倍多呢?科学研究应是对前人成果的尊重和学习,但绝不能盲从。
”中国工程院院士、著名地球物理学家何继善感慨,科研成果来之不易,不能只停留在引进和推广国外的仪器与技术,而是要进一步在理论上钻研突破,指导应用创新。
1月8日,在国家科学技术奖励大会上,由何继善院士领衔的中南大学团队凭借“大深度高精度广域电磁勘探技术与装备”项目摘取国家技术发明奖一等奖,这也是地球物理勘探技术领域首获殊荣。
摒弃旧路
加强深部矿产资源勘查,对于经济社会发展具有重要现实意义。
何继善介绍,深地物理探测必须依赖地面装置透视地球,一是用声波,类似给地球做B超;二是用电磁波,类似给地球做CT。
这两种方法用于测量不同的物理量,二者缺一不可。
不过,由于地球是非均匀、强耗散介质组成,地下电磁波的传播方程求解困难重重。
1971年,加拿大学者Goldstein将这种复杂的曲面波方程简化为平面波方程,近似获得用于反映岩石和矿石等导电性变化的视电阻率参数,从而建立人工信号源电磁勘探法测定地下电阻率理论,形成“可控源音频大地电磁法”,简称CSAMT。
近半个世纪以来,该方法几乎垄断了所有人工源频率域电磁法勘探市场,我国的CSAMT勘探投入也超过百亿元。
何继善认为,深地探测要求探得深、探得精、探得准,在方法理论、探测技术和仪器装备3个方面均存在巨大挑战,而国际领先的CSAMT无法满足目前我国深地探测战略的需求。
“唯一的出路是抛弃平面波思维,建立全新的曲面波电磁勘探理论,推动电磁勘探技术与装备的变革。
”
历时22年,这场推动电磁法理论、技术与仪器装备走向变革的创新终于“开花结果”:团队严格求解电磁波在地下的传播方程,创立了全新的广域电磁法理论,发明了有源周期电磁信号有效信息高效提取技术,搭建起高精度电磁勘探技术装备及工程化系统,解决了传统人工
源电磁法只能近似计算视电阻率的世纪难题,实现强干扰环境下电磁信号的高信噪比测量,探测深度、分辨率和信号强度分别是CSAMT的5倍、8倍和125倍,最大探测深度超过8千米。
“地下场景千变万化,广域电磁法能够做到三维探测,在野外获取大量数据后,再把数据反演成地下的实际构造,从而实现精准找矿。
”何继善解释道。
坚守初心
美国著名地球物理学家弗兰克·莫里森说,在地球物理学界,既懂方法原理,又懂研制仪器的,世界上只有两个人,何继善就是其中一个。
何继善对记者说,科研过程中最大的困难是没有知音。
他回忆起有一次带着广域电磁法科研成果去国外讲学,有人对他说:“CSAMT确实存在不足,但是我们从没想过推翻它,只想做一些改进。
”
“在国内,我们也都是先学习了国外已有的电磁法体系后直接拿来使用。
”何继善说。
即便大多数的“不敢言”和“不敢为”充斥耳旁,何继善与他的团队却从未想过放弃。
从理论上获得突破后,团队又不断改进仪器装备,对探测数据进行检验。
何继善说,只有坚持不懈地应用与试验,才能在业内推广。
2013年,安徽冬瓜山矿区上演了一场令地球物理界震撼的“物探擂台赛”——全国14家单位在冬瓜山开展《危机矿山电磁方法有效性比对》项目,试验了5大类电磁法,通过10种国内外仪器在现场1千米深的地下进行勘探,形成47个采集方案。
最终,所有欧美先进仪器的测量精度均达不到规范要求。
“唯有我们的方法是成功的。
”何继善自豪地说,这是自己最为难忘的一次勘探,“广域电磁法所用电流仅为西方先进仪器的五分之一,却在冬瓜山轻松测得有效数据,平均测量误差0.96%,是CSAMT的六十四分之一,与已知的地质资料吻合,并在已知矿体旁边发现了新的异常,一举打破西方仪器的神话”。
该发明于2015年起被列入中国地质调查局招标体系,在中石油、中石化、地调局等50多家单位成功应用,潜在经济价值超过1.5万亿元。
探索不止
“尽管广域电磁法比起西方电磁方法和仪器都提升了很大一步,但是科学技术的创新与发展没有止境,我们永远在路上。
”在何继善看来,广域电磁法在国家能源探
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第4期·3·月球上衰变能利用:从“暖宝宝”到同位素电源
漫长的月夜,加之近310℃的昼夜温差,没有空气,人类要在月球上生存十分困难。
能长期进行自动观察的仪器成为人类了解月球的“千里眼”。
无疑,仪器的能源供给是件大事。
据媒体报道,去年年底发射的“嫦娥四号”同位素能源供给实现了新突破:采用同位素温差发电与热电利用相结合的供能方式。
这是一种什么样的能源技术?有何独到之处?记者就此专访了我国同位素能源专家、中国原子能科学研究院同位素研究所研究员蔡善钰。
衰变能为太空探索提供自持能源
“同位素热源和同位素电源统称为同位素能源。
这类能源来自放射性同位素衰变时产生的‘衰变能’”。
蔡善钰告诉记者,衰变能与裂变能、聚变能,构成了核能利用三大途经。
与裂变能、聚变能相比,衰变能能量要小得多,但用于月球探测和深空探索却有独到之处:无需依靠外来能源,能长期、自持、可靠地提供动力,且对环境具有良好的适应能力。
迄今为止,人类已发现118种元素,每一种元素有不同数量同位素,其中稳定同位素276种,放射性同位素3000余种。
但蔡善钰说,若按照具有较长半衰期、较高功率密度、较轻屏蔽质量、较小生物毒性和较低生产成本等原则进行筛选,可作为能源燃料的放射性同位素不过十余种。
根据衰变特性,同位素热源大致可分成α、β和γ热源三类。
α热源的最大特点是所需的屏蔽材料质量小,可大大降低火箭发射费用,最适合空间应用。
20世纪发射至太空的同位素能源,燃料大多选用钋-210和钚-238,后者占绝大多数。
“钋-210比功率高,但半衰期短,适用于示范装置或
短期航天任务;钚-238比功率较低,但半衰期长,可用于长期航天任务。
”蔡善钰解释。
同位素热源成月球上仪器的“暖宝宝”
放射性同位素的衰变能可转变为光能、热能和电能。
蔡善钰告诉记者,放射性同位素衰变时发射的高速带电粒子与物质相互作用,当动能被阻止或吸收后,周围物质如包裹放射性同位素的容器温度会升高,衰变能即转变为热能。
同位素热源内部为同位素燃料做成的源芯,外部为密封源芯的燃料盒,可直接被应用。
如苏联先后发射的“月球车-1号”“月球车-2号”均安置有800瓦钋-210热源,专门为月面观察仪器建立恒温环境;美国早期发射的月面科学试验站使用了2台15瓦钚-238热源,供月震仪保温用。
我国于2013年发射的“嫦娥三号”月球探测器,在着陆器和月球车内均安置有钚-238,以确保仪器仓内温暖如春,搭载的仪器安然度过月夜。
一旦阳光照射,仪器借助太阳能电池,重新活跃起来。
蔡善钰告诉记者,与同位素热源相比,同位素电源还需要直接或间接地通过热电转换器(换能器),进一步将同位素衰变产生的热能转变为电能。
正因如此,同位素电池除了同位素热源,还包括换能器。
目前在空间应用最成熟且已实用化的换能器,为同位素温差发电器,其优点是无运动部件、发电安全可靠,但热电转换效率只有
4%~8%。
作为换能器的一种,动态转换可提高热电转换效率,但因为有运动部件,制造难度大。
“可以预计,我国日益丰富的航天活动必将对空间核电源提出更多需求,空间核电源的研制成果也将为我国航天事业发展提供更广阔空间。
”蔡善钰在展望同位素能源前景时说。
(来源:/http_www.kjrb. com/kjrb/html/2019-01/28/content_413865.htm?div=-1)
测利用方面具有战略意义,大有前景。
如今,装备推广应用探明了一批常规石油天然气、页岩气以及矿产资源储藏区域,查清了一批煤矿水害分布,解放了一大片煤炭资源,为进一步增加我国能源与矿产资源储量带来巨大的社会效益,也为地质灾害的防治提供了科学依据。
当谈到广域电磁法在页岩气勘探方面的重大进展时,何继善以他的家乡湖南举例道:“湖南省页岩气的地质资源可采量有2.5万亿方,而湖南每年消耗的天然气只有十几亿方,我们国家常规天然气一年的总产量也就
1000亿方多一点,想想看这是什么概念。
”他告诉记者,页岩气的开发与利用对国家建设尤为重要,“一旦我们自己能开采出来,能改变长期以来北煤南运、西气东输的格局,这将是我国能源史上的一次革命”。
(来源:/html/chuangye/
kjfw/2019/0116/510384.html)
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