石油能源建设对我们国家意义重大,中国作为制造业大国,要发展实体经济,能源的饭碗必须端在自己手里。那么,我们国家的石油都藏在哪儿?在石油勘探的过程中,专业人员需要结合地质学知识,采用各种先进的勘探技术与方法。比如,用声音给大地做B超的声波测井技术。找石油,总共分几步?石油勘探的步骤,我们可以用传统医学中的“望闻问切”来概述。
首先地质学家会结合地质知识确定可能存在油气田的地区和范围,这一步叫做区域概查,相当于“望闻问切”中的“望”和“闻”。然后利用人工地震方法推断地下岩石的结构,这一步叫做区域普查,相当于“问”,可以大体确定地下哪些位置上存在油气储层;接下来,工程师会钻开潜在油气田的第一口井——探井,进行区域详查,相当于“切”,石油工程师们开始体察地球“跳动的脉搏”。
仅仅打开一口探井还不够,如果想要了解油气层的位置以及油气的开采价值则需要结合一些高科技的现代手段,这正是测井技术大展身手的时候。利用先进的测井技术,我们可以给地球“做B超”“拍CT”,对地下几千米处的油气层作出厘米级的精确判断。
测井的过程相当于医院检查的过程,而测井仪器就是一台台先进的医学影像设备。通过先进的测井方法可以确定地层的性质,进一步对地层进行准确的评价,从而确定地层是否含有油气、含油气量的多少、油层厚度以及评估油气可采量。测井被称为“石油工业的眼睛”,因为在漆黑而又高温的地下,无法直接观察到地层岩石信息,必须通过测井仪器记录数据并传输到地面,这个过程就好比人的眼睛接收到光信号,并处理成图像供我们辨别。
通常测井方法分为四种:声学法,类似于医院的B超检查,向地层发射声波,反射或折射回来的声波就会携带着地层信息;电学法,类似于给大地做心电图,观察其中的异常电信号来确定油气藏位置;核物理方法,类似于给大地拍X光片,利用放射性的方法检测地层;核磁共振方法,类似于医院里的核磁共振检查,可以很精细地检测地层。
声波测井方法较其他方法更环保、成本更低,并且能够获得许多至关重要的地层岩石力学参数。声波测井就是以探测岩石等介质的声学特性差异为基础而提出的一种研究钻井地质剖面评价固井质量等问题的测井方法,主要分为声波速度测井和声波幅度测井。随着技术的发展进步,使用低频声波的远探测测井技术实现了井周数十米甚至上百米的探测范围,测井技术真正从“一孔之见”走向了“一孔远见”。
长期以来,国外在高端测井仪器方面一直对我国实行技术垄断。2021年,中国科学院声学研究所固体声学和深部钻测团队研制的多分量横波远探测成像测井仪器创纪录地在8340米的深度上成功获取合格测井资料,得到了井中径向50米范围内清晰的地质构造成像图。
这是国产横波远探测测井仪首次在8000米以深地层中成功获取声学成像结果,创造了该类国产仪器在深度探测方面的纪录,达到了国际同类仪器领先水平,对支撑我国“深地”战略目标、保障国家能源安全具有重要的意义。