地球物理勘探在天然氣勘探開發中佔據什麼樣的地位？

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地球物理勘探技術在常規天然氣的勘探開發中佔據什麼樣的地位？全球對天然氣需求的日益增長對做地球物理勘探的有益嗎？

好激動……隱約覺得終於可以回答一個自己會的問題了。

地震在天然氣勘探中的作用

關鍵詞：地震；流體檢測；顯擺

背景

為了全面建成小康社會、實現第一個百年奮鬥目標，也為了乘勢而上開啟全面建設社會主義現代化國家新征程，向第二個百年奮鬥目標進軍，我們需要猴，不是，需要天然氣。地震是進行天然氣勘探的重要手段之一。

阻抗

地球物理勘探涉及諸多方法，本答案只涉及地震部分（因為並不懂其他的）。根據各種岩石物理理論（比如Gassmann, 1951），含氣的岩石會有明顯低的縱波速度和體積密度，橫波速度會由於密度降低而略微上升。可以認為在疊後地震剖面中，我們看到的是波阻抗（AI, 縱波*密度）的差別，喚作反射係數 $R_c$ ：

$R_c=Delta AI/AI$

亮點技術

這個含氣的岩石啊，它的波阻抗通常會比含水的時候更低。對於高阻抗圍岩情況，含氣岩石會有一個明顯的強振幅。偉大的光榮的正確的勘探地球物理學家們管這種強振幅叫做亮點，洋文寫作Bright Spot （Hammond， 1974）。這個亮點什麼樣呢？

你說你就看到灰不拉幾的一片，沒看到哪亮？其實就是縱軸1.2，橫軸差不多正中間那一段黑線。你問它怎麼這麼黑？怎麼那麼黑，氣死張飛不讓李逵，亞賽過唐朝的黑敬德了吧，在東山送過炭，西山挖過煤，開過兩天煤廠子賣過兩天煤了，它又當過兩天煤鋪的二掌柜的吧（Hou and Guo, 1981）。大概齊是因為看到這東西就眼前一亮，得了，就叫它亮點吧（誤）。這個亮表示的是振幅，振幅高了就亮，振幅低了就暗。七幾年那會的資料不清楚，現在分秒鐘就能出一個色彩斑斕的地震剖面給人看，亮點那真可以很亮。

暗點技術

記不記得剛才我說的「對於高阻抗圍岩情況」，另外還有些情況啊，這個圍岩阻抗和含氣岩石差不多，這種時候含氣部分的振幅反而低，而其他含水的都強。文獻我忘了哪篇了，回頭找找。

AVO（終於到了終於到了！）

後來大家一看，這一會亮一會暗的哪有個准。原來用的是疊後地震，從這時候起，得益於更好的採集和處理技術，再加上橫波測井技術，AVO技術出現了。啥是AVO，全稱是振幅隨偏移距變化，但是看官吶，您看我頭像都是樹懶，當然懶得說那麼多，縮寫縮寫。那位又問了，它怎麼個變化呢？

很簡單嘛，這變化有公式的，喚作佐布里茲公式（Zoeppritz, 1919）：

你看這個公式，一點都不複雜對不對（誰都不許說Shuey和其他人的各種化簡，強力勸退)。地球物理學家施展法術，把和角度有關的反射係數 $R( heta)$ 寫成:

$R( heta)=A+B*sin^2( heta)$

注意這個A和B，有寫成R和G的，有寫成P和G的，都對，都對。A和B可以弄出個交會圖(見Fig 2),在這個圖裡，從x到o的方向是可以指示流體，尤其是氣體的。

舉個栗子啊：

在Fig 3里，氣藏就是通過這種AVO異常識別出來噠。

但是啊，AVO的多解性啊（樂隊！二泉映月，起！）

反演

現在的主流技術，就不細分各種反演方法了，單說結果解釋。

不同於上面提到的針對反射界面的地震，反演的結果是阻抗域的。最早的時候只能出縱波阻抗，但是如前所述，這東西它對於流體識別能力不高。目前比較常用的有縱波阻抗-泊松比（或者縱橫波比，映射關係）， $lambda ho$ - $mu ho$ (不解釋了，要不又得把岩石物理卷進來），直接上個例子：

其實還有好幾種效果不錯的方法，但是吧……懶得找了。。。

結論

天然氣是關乎國計民生的重要資源。地震可以對天然氣勘探提供有力支持。我們地球物理工作者要不忘初心，牢記使命，擼起袖子，放下袖子（大冷天的，冬至了都，放下會行么）。打鐵還要自身硬，在行業的冬天，我們要苦練編程、開車、寫作等等技巧，為轉行做充分的準備。

日出江花紅勝火，隨風散做九秋蓬。讓我們張開雙臂，迎接更冷的冬天！

致謝

感謝sci-hub提供的文章下載。

參考文獻

Avseth, P., Mukerji, T., Mavko, G. (2010). Quantitative seismic interpretation: Applying rock physics tools to reduce interpretation risk. Cambridge university press.

Castagna, J. P., Swan, H. W. (1997). Principles of AVO crossplotting. The leading edge, 16(4), 337-344.

Gassmann, F. (1951). Elasticity of porous media. Vierteljahrsschrder Naturforschenden Gesselschaft, 96, 1-23.

Goodway, B., Chen, T., Downton, J. (1997). Improved AVO fluid detection and lithology discrimination using Lamé petrophysical parameters;「λρ」,「μρ」, 「λ/μ fluid stack」, from P and S inversions. In SEG Technical Program Expanded Abstracts 1997 (pp. 183-186). Society of Exploration Geophysicists.

Hammond, A. L. (1974). Bright spot: better seismological indicators of gas and oil. Science, 185(4150), 515-517.

Hou, B and Guo, Q. Selling cloth head. 1981.

Zoeppritz, K. (1919). Erdbebenwellen VIII B, Uber Reflexion and Durchgang seismischer wellen durch Unstetigkeisflachen. Gottinger Nachr, 1, 66-84.

孟子云：聽人勸，吃飽飯。

@雲舞空城雲大建議我找點好看的圖。懶得往上面的文字里插了，就暫且都扔在底下吧。

上圖左：大紅大藍那塊就是傳說中的亮點。黑圈裡的是氣水（不是汽水！）界面。上圖右：三維中氣藏顯示的強振幅。你說中間缺一塊？那是漏氣了（gas leakage）……

上圖：上數第一個虛線……忽略吧，第二個虛線以上顏色暗，往下（虛線左下方那一條線）顏色亮，這就是暗點了

上圖：左邊只能看到一處有利區，右邊可以看到一個新的。唔，這玩意就是AVO了。

上圖：左邊是 $lambda ho$ - $mu ho$ 的交會圖，在交會圖上選各種多邊形是我們常用的伎倆。選完的多邊形會反映在右邊的剖面上。右邊就是解釋的結果，紅色的是氣。

這回亮點-暗點-AVO-反演算是捋下來了。

參考文獻

Ghosh, D., Halim, M. F. A., Brewer, M., Viratno, B., Darman, N. (2010). Geophysical issues and challenges in Malay and adjacent basins from an E P perspective. The Leading Edge, 29(4), 436-449.

Mello, M. R., Azambuja, N., Mohriak, W. U., Catto, A. J., Francolin, J. B. (2011). Promising giant new hydrocarbon frontier: the Namibian continental margin. GeoExpro, 8, 64-69.

Russell, B. H., Hedlin, K., Hilterman, F. J., Lines, L. R. (2003). Fluid-property discrimination with AVO: A Biot-Gassmann perspective. Geophysics, 68(1), 29-39.

別人都寫得寫的都很全面了，一般一個探區布完重磁電之後，會先打一口地質井或參數井，然後就要布二維地震了，解釋一輪再布幾口風險預探井，在解釋論證，布三維，再打探井評價井，然後再精細三維，一邊開發產能井，一邊擴邊勘探新區。差不多就是這樣了。全是用錢砸出來的。

石油行是一個大力出奇蹟的行業，沒有一頓砸錢解決不了的事兒，有就再砸。

不失禮貌的微笑.JPG

哦，這個，我給個形象的比喻吧，物探就相當於生理課，給你講講你第一次怎麼找位置，嗯。接下來，就是鑽井，這個就是實踐了，找到了，性福，生理課牛比，找不到，就一句，還不如多看看日本老師呢。

地位就是: 打井出油了，地質家的功勞，打井失利了，物探是幹什麼吃的

樓上劉同學的答案從技術層面講的很詳細了

簡單來說，油氣開發從上游到下游要經過勘探，鑽完井，測錄井，採油，集輸，煉化，銷售

勘探環節就是告訴我們，哪裡有資源，有多少資源，在地下多少米，儲層有多厚，地層壓力有多大，儲層上部地層都有哪些層系，各層性質和產狀是什麼樣的，有沒有水層，金屬礦，易坍塌層各種。

也就是告訴我們，這裡的油氣藏有多大產量，在什麼具體的位置，他的上面各層位都是什麼情況

我們要根據這些信息來判斷，這個儲藏值不值得開採，如果值，那就是我們鑽完井上場了。我們要判斷怎麼通過挖洞的方法溝通儲層，定向設計，地面設計，軌跡設計，剖面預測井身結構設計各種。然後就是打洞。

打完洞，錄井試採的來測一下，ok了。那就輪到採油，怎麼采，壓力溫度怎麼控制，要不要二采，怎麼提采，怎麼控制產量達到最大採收率，要不要多打幾口井一起采，九點法五點法什麼的。

再往後就是采出來的油氣怎麼運輸，安全性，壓力損耗，管匯設計各種。然後就是煉化銷售了。

於是整個流程下來，勘探的地位就清楚了，沒有勘探，那後面的一切都是盲目的。