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1、天然气地球科学新技 术,新 方法19 9. 2掩. 4高精度重磁力细测技术及其应用刘东海(新段石油管理局勘探开发研究院提要本文介绍 了高精度重,磁力细刚方法技术的特点以及它在油气勘探中的应用情况。该方 法成本低、施工快、精度高,有很大潜力。关键词高精度重磁力细测油气勘探一、方法技术重力勘探是测量地球的重力场,磁力勘探是测量地球的磁场.所谓高精度重、磁力细测技术,. 主要是指比例尺为卜2.5万或卜5万;重力测量 由以往的毫伽级(10一sm/52)精度发展到现在的微伽级(1 0一sm/52)测量精度;磁法测量则发展到现在的纳特级、毫纳特(1 0一、T) 级测量技术。它可以用于寻找盐丘和礁块,划分有
2、含油气远景的油区和直接寻找油气田。这些都是建立在位场理论、频谱理论以及电子技术和电子计算机技术发展的基础之上的。高精度地面重磁力细测的野外工作与普查时的形式,在原则上没有什么 区别。所不同的是它要求测线网要密,观测精度要高。具体要求是:剖面长度应超过研究对象深度的7一10倍,点距加密到10 025 0m,剖面间隔以1 00 0m为宜.除了要用高精度的重、磁力仪进行观测外,还要进行一项非常重要的地形改正工作。所谓地形改正,即清除因测点周围地形起伏而引起的重力测量结果的影响,只有消除与地形相关的虚假异常,才能获得真正的地质异常.高精度重、磁力细测技术具有以下六个方面的特点。1新一代的盆、磁力仪的研
3、制成功.如磁力仪,由原来的C SC一3型悬丝式磁力仪,C CM一2型磁通 门磁力仪发 展到G一8 56型和 MP一4型质子旋进磁力仪;航空磁力仪由原来的感应式、磁饱和式发展到质子旋进式到光泵磁力仪。重力仪也由原来的诺加重力仪发展到握尔登(Wo rd en )重力仪、索丁(Sodiln )重力仪、拉柯斯特 (La co se t)重力仪和地质矿产部近期新 引进加拿大生产的C G一4自动重力仪。国产的重力仪,如zsM一n、1 1 1、W 型。zsM一n、班型仪器则必须在野外调节测程,不仅给重力测量增加麻烦并涉及格值的微小变化引起的测量误差。而大测程zsM一W型重力仪避免了上迷问题的产生,提高了测量
4、精度。1 9 9 1年,中国石油天然气总公司引进两套拉柯斯特(La co ste )井中重力仪,填补了我国地下收稿日期:1992年3月10日。第4期刘东海:高精度重磁力细测技术及其应用物探方法的一个空白。目前较先进的地面重力仪是美国的亚菲尼特(AFIFNITY)系统。,。. 2新一代的测网敷设技术物探工作总是和测网(定位技术)紧密相关的,以往多用地形图敷设测网或用经纬仪敷设测网。现在地面高精度重、磁力细测可以用航空 照片和红外激光测距仪来敷设测网和求取测点高程。而航空高精度物探可用雷达及GPS卫星导航技术定位。1完善的外部改正众所周知,外部改正的完善与否直接影响重力精度的高低。现在对固体潮(日
5、变)改正、中间层变密度改正、地形改正可以改到任意半径并可作均衡改正,而且都可做到相当高的精度。这在以往是不可能达到的。. 4重、磁资料数字处理技术的发展 如地震资料数字处理一样,高精度重、磁数字处理充分利用 了位场理论和频谱理论的发展和电子计算技术的最新成果,起到了压抑干扰、增强有用信息和多次提取有用信息的效果。. 5综合解释水平的提高高精度重、磁力资料的综合解释仍然必须以地质理论为基础,以重磁地球物理场为根据进行。但关键是重磁异常的正反演技术比以前有了很大的提高,而且借助于电子计算技术,可以完成相当复杂的计算模型。这是以往所达不到的。诸如:归一化总梯度,重力剥离法以及重磁一地震联合反演法等。
6、. 6解决地质问题的能力不断的提高提高解决地质问题的能力是建立在重磁资料精度提高的基础之上的。由于精度的提高,重磁场所提供的信息增多,可信度增大.不仅可用以解决地质构造间题,还可用以直接勘查油气藏。提高解决地质间题能力的第二个方面是能够解决隐伏的复杂地质构造问题,或者是地震方法难以解决的问题。作为地震预查区的先行方法,高精度重磁资料可以补充地震方法难于解决的问题.如新疆准噶尔盆地东部三台地区推覆体构造下部隐伏的圈闭构造就是一例8)。正因为如此,高精度重磁力细测技术作为勘探油气藏的一个重要物探手段,越来越被更多的石油工作者所接受。用高精度重、磁力细测技术来检测油气藏,在国外取得了良好效果,已有许
7、多成功实例.二、在寻找油气圈闭时的应用据统计,世界上9 0%的油气田产于背斜类圈闭中。地震是寻找这一类圈闭的主要方法.但是当构造十分平缓(倾角小于1“一2,) 或反射质量很差 时,就需要利用高精度重、磁力资料。松辽盆地杏山地区(大庆外围)Tl、TZ、几反射层质量好,几反射层质量好,且构 造平缓,在原构造图上有一些圈闭没有得到反映.(例如 昌五、宋芳屯、榆树林等平缓背 斜圈闭).将布格重力异常经过提取局部异常后,这些圈闭均有显示。采用的方法是求垂沙,2新技 术新 方法19 9. 2饱. 4直二次导数。用哈克公式。半径R取4k m。为了辨别T3反射层相起的局部异常,将布格异 常中TI到T4反射层的
8、重力效应逐层消除后求导,并进行对比,发现在上述平缓背斜圈闭上,T3反射层均有局部异常显示,说明高精度重力在发现这类圈闭时有独特作用。在构造复杂、地震资料不好的地区,高精度重力资料能验证和修改地震资料的解释结果。江苏南部句容地区的实例说明了这一点。该区原来得到的地震资料质量很差,其解释结果所得剖面用重力正演计算后发现与实测异常相差很大,后根据重力及电法资料构组了新的解释剖面,这一剖面被超多道地震资料所证实。在背斜圈闭上,也可能出现重力局部极小,它可 以是由于在褶皱岩石以下的基底中存在着低密度的岩石,例如花岗岩,或者在背斜核部存在粘土 (在底辟褶皱带 )、岩盐 (在盐丘区)及其它低密度岩石。渤海油
9、田,就是在辽东湾地区的航磁资料圈出的3号、4号、5号构造上钻探见油发现的。油层在基岩凸起之上,形成了披覆构造油气藏的圈闭。充分说明高精度航磁所圈定 的基岩凸起是 十分重要的。高精度重力在寻找盐丘和礁块时也有良好效果。近年来,由于航空磁力仪精度的不断提高,一些 由弱磁性沉积层组成的背斜构造已能被航磁测量直接发现.例如,在四川盆地高精度航磁勘探 中,共发现与背斜构造有关的局部中异常15 8个,其中8 3个与已知背斜构造吻合,3 0个为已知油气田。这些局部异常经过数据处理后*在剩余异常图、水平导数图及垂向二次导数图上更为突出。据分析,在四川盆地中,背斜构造磁异常是由下三叠系飞仙关组及 中侏罗统上沙溪
10、庙组砂岩中的磁性层引起的.其磁化率为(20 0一600 )x1 06cGsM。除了四川盆地外,在柴达木、塔里木等盆地,只要在沉积层中有一定厚度 的磁性层(磁化率大于5 0xl护cGsM,厚度大于1 00 m,埋深一般不大于玲0 0m,都能在现有航空磁力仪的精度下得到反映,磁性层处于背斜构造的不同部位。异常特征也不同。一般有三种类型:1.当磁性层出现在背斜轴部,构造走向近东西或北东向时,它在中纬度区表现为南翼为正、北翼为负的一对伴生异常。2.当磁性层出现在背斜轴部,构造走向呈南北向时,则显示为较对称的正异常。3.当磁性层出现在背斜的两翼,构造走向呈东西或北东向时,则在北翼 出现正异常,南翼出现负
11、异常,而背斜轴部对应在上述正负异常之间平静磁场部位。运用航磁异常寻找局都构造应注意两个问题。第一个问题是这类异常一般是很弱的,而且常常叠加在其它异常之上。如松辽盆地头台镇构造上的T局部异常只有7一sn t,宽度为3一s km,叠加在T负极值背景上。航磁计算的磁性体埋深为3km,磁性层所对应 的地震反射层为300 0330 0m,两者是一致的。对这种叠加在一定背景上 的微弱异常,采用必要 的分离场方法,才能将其突出表示出来。第二个问题是弓起局部异常的原因是多种多样的。为了分辨出沉积岩背斜构造的局部异常,必须采用综合物探方法。例如在松辽盆地作了1:2 0万高精度航磁后,发现了14 7个局部异常,大
12、体上基岩凸起,火成岩体及沉积岩构造各占三分之一,这三者引起的局部异常,从磁法本身是很难区别的。例如在大庆长垣上出现的幅度为1 213nt的局部异常。据分析,就是由埋深为4 km的侏罗系安山玄武岩引起的。同时,深部的基岩凸起,也会产生同样幅度和特点的异常。第4期刘东海:高精度重磁力细测技术及其应用三、在解决岩性问题时的应用高精度重、磁力方法在解决基底岩性及火山岩分布问题时,也有较好效果。以松辽盆地杏山地区为例,经岩心标本测定发现,基 底 中石 炭 系浅 变 质无 磁性而密度 较高. ( 2 7 49/c m,),海西期花岗岩密度较低( 2.6 3一 .267 9/c m3),其中黑云母花岗岩磁性
13、较强(K=10 00xl护cGsM),白云质花岗岩磁性很弱.据此,将重力低、磁力高地段划为黑云母花岗岩区,重力低、磁力低、而由其它资料(地震、电法) 确定为基岩隆起的地段划为白云质花 岗岩区。经地震剖面查验,这种建立在物性测定基础上的重磁力与其它资料综合的方法,比靠单一方法确定基底岩性要可信得多.在杏山凹陷上,有强磁异常相对应.原航磁大队解释为基底磁性体引起。经同济大学海洋地质系分析,由于该区是重力高对应磁力高,不可能是花岗岩体引起的.而在松辽盆地边缘发现侏罗系底部有基性火山岩,他们推测在侏罗系断陷盆地中有基性火山岩,并作出了火山岩顶深图和厚度图,这一结论也为大地电磁测深资料证实,在重磁分析启
14、示下,在地震剖面上找到了与火山岩特征有关的地震相。大港油田,198 7年做了航磁飞行工作,航磁资料在黄弊庄2 1井南圈出2. o km深的磁性体,异常强度10n t,其形态平缓,推测为火山岩引起。1988年在该岩体上钻了一口庄2 9井,于225 0一22 80m之间见到两层总厚为 2 0m左右的中生代安山岩,证实了高精度航磁的推断。在其中生代火山岩之上的沙一和沙三段均见工业油流。四、在检测油气藏时的应用高精度重力仪的出现,使得相当细微的重力异常可以被测量出来,同时还可以区分一些密度 差异较小的岩性界面,从而确定一些微小的非构造圈闭和构造圈闭是否含油气。高精度重力细测的应用条件和范围较广。尤其是
15、在油气藏埋深较小时,构造条件相对复杂的情况下,特别能发挥其优势。高精度重力细测检测油气藏的最有效方法之一是归一化总梯度,该法由原苏联B.M.别列斯基提出。原苏联 的南什顿巴伊油田就是根据归一化急梯度法 找到的第一个油田。油田部分所对应 的归一化总梯度异常特是“两高一低”。即一个高值圈闭分裂为两个高值圈闭,并在中间形成一个低值圈闭,在产油的非均质构造情况,两个极大值之间的极小值,其位置与油气藏中心的上方相对应。除了“两高一低”外,还可能出现“两高一拱”或“两高两低”的特征。上述特征的出现,主要与油水界面密度差、含油体大小、背斜构造形态、规模及埋深等有关.研究表明,它与含油部分引起的重力异常(g油
16、)和背斜构造的重力异常(g背)的比例有关.当g油/g背大于1/1 0时,上述特征不明显。大于1/5时,特特比较明显。多年来,原苏联在什顿巴依、斯捷彼诺等10 0个油田例子中得到了满意的结果。我国石油天然气总公司物探局与同济大学在华北油田作了试验研究,几条剖面上的处理结果说明,高精度重力资料在检测油气藏时是有效果的。如在工剖面上,对应于地质剖面中油气聚集的部位,归一化总梯度出现了低值圈闭,而在油气聚集部位两侧出现了高值圈闭,形成了“两高两低”,两个低值圈闭的位置不一,右边 的圈闭低于左边的一个,这和实际情况相符.4 4新 技 术新方法19 92.掩4 .经井2证实,右面第二个油层(奥陶系侵蚀面)的位置低于左边井1中的位置,也就是说其场源位置较低。大港油田于198719 89年在塘沽、长芦等地区开展了1:5万重力详查。这些地区分布有盐田、卤池、水库及城市居民区,地质及地震工作程度较低,主要根据 重力工作 成果提出的有利局部重力异常布了两口探井,于199 0年均见工业油流。根据重力资料结合少量钻井资料所计算的两个密度界面和钻探结果也吻合很好,这标
