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铸成“三大利剑” 直指地下“宝藏”

2018-06-07 10:21 来源:科技日报

  具有自主知识产权的时频电磁仪器系统。上图为分布式时频电磁采集站。下图为大功率时频电磁发送机(TFEM-3型)。

  综合物化探处于石油工业的第一链条的顶端,主要作用是发现油气远景区,辅助地震解决复杂构造带、特殊岩性体等勘探难题,特别是地震圈闭目标的含油气检测,对于推广地球物理绿色环保勘探、提高油气勘探效益有着重大意义,由于油气综合物化探技术具有探测深度大的特点,因此是我国正在开展的深地矿产资源探测技术研发的基础和倚重。

  中石油东方地球物理公司油气综合物化探技术创新团队,以方法研究室、物性实验室、研究生工作站、6个成果研究中心和每年十多个生产队伍、数十个项目、上万个测点的测试和生产应用为平台,采用产学研用相结合的模式,联合美国犹他大学、科罗拉多矿业学院、圣地亚哥海洋中心和国内中国地质大学(北京/武汉)、中南大学、成都理工大学、长江大学、中科院等十多家科研院校等国际国内前沿地球物理科研团队,在“十一五”“十二五”国家油气科技重大专项课题《重磁电等综合勘探技术》(2008ZX05019-007、2011ZX05019-007)和国家863计划项目《多元油气识别与监测综合物化探配套技术》(2006AA06Z201)以及中石油多项科技支持下,经过多年的探索与实践,团队创新出了具有国际领先水平的油气重磁电勘探理论和技术,在可控源时频电磁勘探、三维重磁电勘探、综合物化探软件研发及针对山前复杂目标、火成岩目标、深层目标以及油气检测的配套技术等多方面取得突破。

  铸成油气勘探“三大利剑”

  团队本着为国争光、对党忠诚的初心,励精图治、砥砺前行,在二十年长期坚守中发愤图强,完成了GME3D、TFEM和GeoGME三大利器研发。

  针对山前复杂目标勘探难题,持续攻关先后完成了三维重磁采集技术、三维电磁小面元采集技术、三维重磁反演技术、三维电磁并行反演技术、重磁电联合勘探及连片反演解释技术等研究,形成了具有自主知识产权适合于复杂目标的三维重磁电勘探技术(GME3D)。

  针对深层油气圈闭评价难题,先后完成了大功率建场测深的引进研发、井地电磁法引进研发,创新提出并研发时频电磁勘探新技术,目标最小化时频电磁反演方法、井震约束电阻率极化率反演、IPR油气检测理论和方法等,特别是主导研发大功率恒流激发系统和分布式电磁采集站打破电磁勘探仪器长期依赖进口的局面,形成了具有自主知识产权适合于深地探测的时频电磁勘探技术(TFEM)。

  针对我国大型重磁电处理解释技术及软件系统完全依赖进口、长期受制于人的窘况,于2009年立项,基于综合地球物理软件GeoEast系统平台开发研究GeoGME系统,经过近10年的努力完成了GeoGME V1.0、GeoGME V2.0 和GeoGME V3.0的研发和6年的工业化应用,GeoGME系统已经成为GeoEast系统的重要组成部分,总体功能已同步于国外同类主流软件产品。具有三维重力、三维磁力、三维大地电磁测深、时频电磁等新方法新技术的资料处理功能,具有集成化和一体化重磁电震资料多信息联合处理、对比分析、可视化的综合解释功能。

  上述研究创新形成了综合物化探技术GME3D、TFEM和GeoGME软件系统“三大利剑”,分别达到国际领先和总体达到国际领先。油气综合物化探技术的创新性研发和推广,以及在矿产、地热地下水等勘探中的应用是对中国深部资源探测方式和方向性的重大变革,是中国未来深部资源勘探战略体系的新选择,油气勘探“三大利剑”的铸成对中国目前深地矿产资源勘探的作用和意义重大,可使我国深地资源探测技术的探索时间大幅度缩短;通过对重磁电勘探技术特别是电磁勘探技术及其关键核心设备的研究,使我国在大功率电磁勘探技术水平和探测装备上都处于世界领先地位,具有国际竞争力。未来综合物化探技术、技术装备以及软件系统充分耦合,构成的整个集成体系,使我国在发展三维重磁电,特别是大功率电磁勘探技术方面已经占领技术制高点。

  油气综合物化探技术研发先锋

  截至目前,中石油东方地球物理公司自主研发了国际领先的三维重磁电技术、时频电磁勘探技术以及井地电磁勘探技术、电磁—地震联合油气检测技术、井震建模多参数反演技术、IPR油气预测技术,这些技术都取得了重要突破。已经申请发明专利60多项,发表论文100多篇,登记软件著作权30余项,起草行业技术标准10余项。取得了一系列在国内外具有重大影响的创新性研究成果。并相继获得了河北省技术发明进步一等奖、四川省科学技术进步一等奖、中国石油和化工自动化科技进步一等奖以及中国石油集团科技奖多项。

  三维重磁电勘探技术主要应用于陆上油气资源勘探与开发领域,以高精度重磁电三维采集、三维处理、解释等为手段,为高精度三维重磁电勘探提供技术支撑。

  时频电磁方法是时间域电磁法和频率域电磁法的联合工作方法。中石油东方地球物理公司的油气综合物化探技术将时间域与频率域电磁勘探方法统一于一体,一次施工即可同时获得时间域和频率域两套数据,这在国际上都是未曾想到的创新和突破。

  中石油东方地球物理公司的GeoGME系统已获得国家科技进步二等奖。GeoEast解释系统为软件开发平台,利用其成熟的系统管理、工区管理、数据管理、模块管理、平面绘图、三维可视化及完善的资料处理与解释等功能,不但缩短了GeoGME的研发周期,而且在国际上首次实现了重磁电震处理解释的一体化,首次建立了重磁电震处理解释统一的数据模型,首次实现了重磁电震交互处理功能,首次解决了重磁电震资料在一个平台上的可视化综合解释问题。

  据了解,这些技术是由中石油东方地球物理公司的“油气综合物化探技术创新团队”研发的,这是一支长期活跃在油气勘探最前沿,为油气勘探开疆扩土不断创新的队伍,20年前就被石油部王涛老部长誉为“石油勘探尖兵”,他们执着追求、不断探索、开拓创新,用十几年时间创新研发具有自主知识产权的油气物化探新技术。

  该创新团队由中石油集团公司高级技术专家、综合物化探处原总工程师何展翔博士为团队负责人,团队顾问千人专家余刚,团队成员包括刘云祥、孙卫斌和李德春、刘雪军、王永涛、王志刚、胡祖志等核心人员及一批青年骨干人员,是一支富有创新能力、埋头苦干、科研作风严谨的研究队伍。团队人员大都具有博士、硕士学历,既能坚守勘探一线又能走出国门交流讨论,将实际生产难题与前沿科技发展紧密结合,是一个面对油气复杂地质难题勇于攻城拔寨的创新团队。

  十多年来,该团队承担了20多项包括国际科技合作、国家863计划、国家重大专项计划、自然科学基金、中石油重点攻关项目等研究开发任务,很好地将科研成果转化为生产力,实现产业升级,成为油气综合物化探新技术研发和应用的先锋,备受国内外地球物理勘探领域的关注。

  科研成果成功转化果实丰硕

  如今,中石油东方地球物理公司油气综合物探技术创新团队在该公司综合物探处陈海聪处长的大力支持下,三维重磁电技术(GME3D)、时频电磁勘探技术(TFEM)、重磁电软件系统(GeoGME)均实现了产业化。

  三维重磁电技术(GME3D)的研发和应用极大地改善和提高了重磁电勘探效果。小面元三维电磁法采集技术、三维重磁复式采

  集技术提高了重磁电采集精度,整体相对提高15%—20%;三维MT采集精度相对提高了20%。MT三维反演处理能力大幅提升,可一次性处理8000个测点;重磁力三维反演处理能力达2万平方公里(1∶50000比例尺)。国际上还在纸上谈兵的技术,中石油东方地球物理公司已经全流程实施。实例验证表明,复杂区山前带,重磁电震综合提高精度10%,盐顶深度预测误差由原来的10%以上降低到2%左右。该技术成为复杂区速度建模重要辅助手段,已经成为常规重磁、大地电磁方法的升级换代产品,实现了电磁勘探采集从二维到三维的跨越,实现了处理简单地质目标到复杂地质目标的技术跨越,实现了反演方法从二维到三维的跨越,制订行业标准6项,引领了我国重力、磁力、电法勘探技术的发展,推动了油气勘探技术的进步。该成果在国内外得到大规模推广应用,为国内14个油田、海外五大合作区、沙特阿美、BP、PDO、YPFB等国际知名油公司提供技术服务,近5年累计实现新增销售额2.54亿元,经济效益明显。

  时频电磁勘探技术(TFEM)得到全面推广应用, 该技术一经出现即代表国际国内大功率可控源电磁法的发展方向,得到同行广泛认同,成为油气勘探中一个重要方法。其显著的优点在于针对深部储层目标的大功率恒流多周期方波长导线激发,大功率恒流激发功率200—250kW、最大输出电流可达150A,比常规电磁法激发能量大10倍以上,恒流方波误差小于1%, 采用100—200次重复叠加获得高信噪比资料,比常规方法单次激发信噪比高10倍以上。针对储层的目标最小化时频电磁反演方法,通过地震和测井资料建立模型,约束反演获得储层高精度电阻度和极化率分布,减小了储层目标评价的多解性;采用地震圈闭/属性和电磁属性(IPR)匹配开展钻前目标优选及开发中油水边界识别,经过382口探井验证,成功率达到75%以上。该技术实现了采集方法技术自主、处理解释软件自主、仪器装备自主。特别是与我国深地资源勘探开发战略相契合,提前10年完成并达到目前深地资源勘探方法所要求的指标,探测深度大于6km,研发生产大功率发射系统15套,仪器总道数2000余道,形成了仪器制造和软件开发到生产应用完整的生产线。在中国70余个目标,国外阿曼、乍得、尼日尔等30余个目标得到应用,剖面长度达到近3万公里。除油气领域外已经在页岩气勘探和地热勘探中获得应用,“十二五”以来时频电磁推广应用到国内外几十个油田及页岩气勘探中,提高了圈闭评价效果,新技术产值达4亿多元,取得好的经济效益。

  GeoGME软件已升级到V3.2版本,在中石油、中石化、中国地质调查局廊坊物化探所和水环中心、国防科技大学、中南大学、中国地质大学、成都理工大学、长江大学等安装75套,直接经济效益达1亿元,同时,产生了良好的社会效益。

  目前,团队正在研发地井—井地—地面联合勘探技术,已经完成井下接收仪器的研制和地井/井地多次试验,预计2019年底完成并进行生产试验。团队已经完成国家863深水海洋电磁装备研发,形成海洋可控源电磁发射系统1套、采集系统10套和海洋电磁软件系统,目前在中石油专项资金支持下开展海洋可控源电磁现场试验和产业化,生产发射系统2套、采集站系统50套,将在2018年开展海试,2019年投入生产应用。团队将进一步加强综合物化探技术相关研究和应用工作,提升我国综合物化探技术创新能力,增强国际竞争力。

(责任编辑:王蔚)

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