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    目前石油行业海底勘探手段有哪些?
    发布者:海安石化 发布时间:2015/9/28 阅读:1184
     世界能源发展的趋势表明,储量在1000亿吨至2000亿吨的海洋石油和天然气将是各大石油公司未来能源领域争夺的重点,其资源量约占全球石油资源总量的34%,探明率30%左右,尚处于勘探早期阶段。全球深海石油生产能力自2000年以来增长三倍多,根据剑桥能源的统计,全球深海(超过2000英尺,即610米)石油生产能力2000年为150万桶/日,2009年超过500万桶/日,2015年可能增至1000万桶/日。
     
      各大有实力的石油公司竞相加大海上投资,用资金和技术实力争夺海洋资源。加上海洋中最重要的替代能源--天然气水合物储量中的甲烷总量达到1.8×1016立方米,也十分惊人。由此可以断定:掌握了尖端深海勘探和生产技术的石油公司将会在未来能源市场中占据主导地位。基于上述认识,中国石油正在加快进军深海石油勘探,或在2015年后开始相关深海油气田的勘探开发,计划未来形成海上300万吨以上产能规模。
     
      但是,目前我国三大石油公司深海石油勘探和生产的能力有限,中国海洋勘探技术还局限于水深200米以内的浅海,而水深900米到1200米甚至更深的深海石油勘探和开发则仍处于探讨阶段。我国的海上地震勘探技术起步晚,技术力量薄弱,加上这种技术自身的局限性,决定了即使我国石油公司慢慢掌握了海洋地震勘探技术,也注定远远落后于西方油公司。
     
      正如电信行业目前正在大力发展3G技术的应用,但是同时4G技术的标准也正在制定和开发中。中国移动公司在3G这一市场中的技术远远处在一个劣势地位,因此也就不难理解为何要跳过3G技术开发而转向大力推进4G技术的发展和应用。同样,如果说海洋地震勘探是目前的3G技术,那么,电磁波勘探将会是未来流行的4G技术。
     
      海洋地震是目前海洋石油勘探的主流技术,它可以精细地描绘可能的油气构造,但是这项技术也有自身的局限和技术上无法逾越的瓶颈。因此,地震勘探固有的弱点驱动着科学家们探寻更好的勘探方法。随着科学理论的发展和人类对电磁波认识的深入,人们正在逐渐地掌握利用电磁波进行勘探的技术。
     
      20世纪80年代,电磁波在液体中的传导还被看做是天方夜谭,但在如今,已有使用超低频电磁波而非传统的地震机械波的勘探技术出现。与传统方式相比,电磁波勘探具有天然的技术优势,代表了海洋石油勘探技术的潮流。
     
      使用瞬变电磁场进行海洋石油勘探的研究与应用已经流行了一段时间。瞬变电磁场法是利用敷设在地面的不接地回线通以脉冲电流发射一次脉冲磁场,使地下低阻介质在此脉冲磁场激励下产生感应涡流,感应涡流产生二次磁场。当一次磁场切断后,感应二次场将持续一段时间,用灵敏度极高的接收机可以接收到这一随断电时间而衰减的二次磁场。
     
      瞬变电磁场方法开创了利用电磁波进行勘探的先河,但是这种技术的局限性决定它在深海石油勘探中前景并不光明。因为它只能通过发射一个很短暂的电磁脉冲来进行探测,发射的电磁能量有限,在液体中探测信号按照探测距离6次方的倒数迅速衰减,所以这种技术只能在很近的距离上进行探测,对水深500米以下的勘探则鞭长莫及。在石油储量丰富的2000米以下的深海,这种技术就无能为力了。另外,这种技术会在海水里产生很强的蜗旋电流,其幅度超过了目标产生的信号的幅度。虽然可以采用一些信号处理技术降低噪声,但是测量精度还是受到很大限制。
     
      为解决瞬变电磁场的弱点,英国的科学家发明了基于超低频有源电磁波技术(Extremely Low Frequency Continuous Wave Detection by Submerged Electromagnetic Source)的新技术,在海洋电磁波应用方面处于世界领先地位。其工作原理是:由于石油和天然气电阻率和周围海床的差异,通过对反射的电磁波信号的反演处理,就能判断是否存在石油和大概的存在范围,这种技术又叫做电阻率探测法(Resistivity Sounding),本文称其为电磁勘探。
     
      电磁勘探采用超低频有源连续电磁波为工具,因此在磁场的强度、探测的精度方面都要远远优于瞬变电磁场技术。其核心在于对电磁波在液态介质中传播的数学建模和对不同介质的物理解释。与有限元等数值方法不同,其数学建模用了最少的假设,但是数学推导过程极为复杂。
     
      以此理论为根基,应用者可以严格求解水下电磁天线与海底埋藏物体、各种介质之间的复杂电磁反应和现象,可以严格求解电磁波在空气一海水一海床多层介质中的复杂传播、反射、折射现象,还可以严格求解水下绝缘天线的电流分布、有效负载等电磁辐射问题。这一系列理论上的重大突破,对电磁波在各种介质中产生的现象都可进行精确描述,对探测目标参数的设置可随机控制。
     
      与传统地震勘探比较而言,电磁勘探在以下4个方面具有天然优势。
     
      1.地震勘探不能区分构造中含的是油还是水,因为构造中含油饱和度的变化对地震波的波速影响不明显。
     
      另外,地震对天然气水合物勘查的一个主要识别标志是似海底反射层(BSR),而有BSR标识的区域并不一定对应着天然气水合物。如果通过探井去识别,则可能面临着巨额投资浪费的风险。
     
      而电磁勘探技术利用特别设计的水下天线发射频率可变的电磁波,电磁波在经过多次反射与折射后到达探测目标。由于探测目标具有导电性,到达的电磁波会在目标体内激励产生涡旋电流和轴向电流。这些电流会发射2级电磁波,发射的2级电磁波被水下机器人携带的电磁传感器接收产生探测信号。
     
      探测信号经过一系列的信号处理算法将1级电磁波分量去除,并准确给出由目标产生的2级电磁波的幅值和相位。由于不同发射频率下最后给出的幅值和相位不同,通过扫描一个频率范围可以得出一组不同频率下的探测信号。这一组信号取决于目标相对于传感器的位置。经过一个反演算法,目标的2维坐标就可以求得了。由于不同介质、液体中不同含油饱和度的物理特性都有所不同,用电磁勘探技术可以清晰地分辨出来。
     
      2.海上地震采集需要专业的地震船,成本极其高昂。
     
      二维地震采集费用大约在8000美元/千米,三维地震采集费用在10000美元/平方千米以上。因为战略发展需要,欧美跨国石油公司在金融危机的冲击下,宁愿减少陆上勘探和生产的投资,也要保障海洋勘探生产。因此,无论原油价格如何波动,海洋勘探和钻井费用都处在上行轨道之中。
     
      电磁勘探系统采用雷达天线作为发射源,以电子接收器作为采集体,体积大大减少,因此可将民用船只稍加改造即可实施海洋勘探数据采集工作,极大地节省了数据采集成本。
     
      3.通过地震采集到的数据要经过大型计算机处理,成本十分高昂。
     
      自20世纪70年代起,我国的超级计算机就在军事领域和石油勘探等领域使用。目前能进行海洋地震数据处理的专业公司必须拥有几十套以上的先进的大、中型计算机,上千个节点的PC-Cluster机群系统和多套SUN服务器等,以及必需的计算机保障设备和专业场地设施。另外,还必须投入巨资安装先进的地震数据处理、解释和油藏描述一体化软件系统,如PG、CGG、VSS、ITA等,才有可能为海上石油勘探开发提供专业的技术服务。
     
      电磁波的传导虽然更加复杂,但是由于计算系统采用了新的数学算法,数据演算大大优化,可在小型服务器上运行。处理数据成本可控,且精度有质的提高。
     
      4.海上地震采集要求的设备复杂,种类繁多,准备期长,动迁费高,设备使用寿命短,且海上地震队伍供不应求。
     
      因此在国际海上勘探区块作业常常面临着勘探期即将结束却无法找到勘探船队的尴尬局面,通常会给资源国政府造成负面印象。
     
      电磁勘探系统不使用机械方法产生震源,所以设备的使用寿命较长;整套设备体积明显减少,动迁时间可忽略不计;再加上可在作业区域附近租用民船,因此,节省的时间成本边际效益可被最大化。
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