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中科院声学所团队不断探索发展横波远探测成像测井技术


  来源: 人民日报 时间:2023-05-06 编辑:清风
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中科院声学所团队不断探索发展横波远探测成像测井技术

给大地“做B超”,用声波找油气


人民日报记者 吴月辉


2011年至2021年,我国用10年时间实施找矿突破战略行动。其间累计发现17个亿吨级大油田和21个千亿立方米级大气田,新形成32处非油气矿产资源基地,主要矿产保有资源量普遍增长。


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。端牢能源的饭碗,必须发挥科技创新第一动力作用,通过技术进步解决能源资源约束、生态环境保护、应对气候变化等重大问题和挑战。


近年来,中国科学院声学研究所超声学实验室固体声学与深部钻测团队,数十年如一日不懈探索用井下声波来探测能源的核心技术,开发出性能更优越的井下声学探测仪器,对支撑我国深地勘探、保障国家能源安全具有重要的意义。——编 者


找到油气田,有哪些步骤?

“望闻问切”定位置,测井仪器作“眼睛”


油气勘探是一项复杂而又有高难度的工作,并且存在巨大风险。那么,要想找到油气田,需要经历哪些步骤?


中国科学院声学研究所研究员、超声学实验室主任陈德华说:“找油气田的过程,可以用传统医学中的‘望闻问切’四字来概括。”


首先,地质学家会进行区域概查,确定可能存在油气田的地区和范围。这一步相当于“望闻问切”中的“望”和“闻”;然后进行区域普查,利用人工地震方法推断地下岩石的结构,这一步相当于“问”,可以大体确定地下哪些位置存在油气储层;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”。


陈德华说:“如果想了解油气层的具体位置以及油气的开采价值,以上的‘望闻问切’还不够,还需要结合一些高科技手段,比如测井技术。”


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,并处理成图像以供辨别。


“将先进的测井仪器放入钻孔内,我们就可以对地下几千米处的油气层进行精细探测,精度能达到厘米级甚至更高。通过测井,可以确定地层的性质,进一步对地层作出准确评价,从而确定地层是否含有油气、含油气量多少、油层厚度以及评估油气可采量。” 陈德华说,“这个过程就好比人们在医院体检时‘做B超’。”


测井方法通常分为声法、电法、核物理法和核磁共振法四种。其中,向地层发射声波、接收处理反射或折射回来的声波从而获取地层信息的方法,被称为声波测井。“相比其它几种方法,声波测井不仅环保,成本相对还低,更重要的是能够获得许多至关重要的地层岩石力学参数。”陈德华说。


图1:声波测井示意图
图片来源:中科院声学所


国产高端声波测井装备,是如何研发出来的?

“从零开始”解难题,反复试验终量产


本世纪初,世界范围内油气资源勘探和开发的竞争不断升级。“当时,我们缺乏自主研发的偶极子声波测井换能器,也难以大面积推广应用偶极横波测井的先进技术。这不仅影响了我国高端声波测井装备的国产化,还严重阻碍和制约了我国油气勘探、开采的进度。”陈德华回忆。


面对棘手难题,中科院声学所的研究团队迎难而上。


研究可以说是“从零开始”,团队成员们除了能看到市面上已有换能器嵌入仪器后的“长相”,了解它可以实现的一些基本功能外,其余相关材料、结构、参数等具体信息几乎一无所知。


此后,经过近3年的反复摸索、试验,经历了成百上千次的失败后,团队终于研制出了换能器的第一批样品。陈德华说:“但是,这批换能器样品一旦放入高温环境中进行测试,要么整体开裂,要么压电陶瓷破碎,导致试验失败了一次又一次。”


关键词:中科院声学所 探测成像 测井技术    浏览量:229

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