遥感技术在中国东部油气勘探中的应用

1.中国东部遥感应用的特点

我国东部是指东经112以东,长江以北的广大地区。其中有著名的东北平原、华北平原和长江中下游部分地区,总面积约250万km2。中国东部有许多中、新生代沉积盆地,是油气勘探的主要场所。

由于这些中、新生代沉积盆地几乎完全被厚厚的第四系(130 ~ 160 m)所覆盖,长期以来石油勘探一直依靠昂贵的地震勘探方法。但近年来,随着遥感技术的引进及其在南阳盆地、周口盆地、苏北盆地、黄骅坳陷和辽河盆地石油地质中的应用实践,遥感技术在大面积第四纪覆盖区的石油勘探中具有良好的地质解释效果和巨大的应用潜力,特别是通过适当的图像处理,结合地质和地球物理资料解释深部地质构造和构造,可以取得令人满意的效果。

第四系覆盖区的隐伏构造是通过遥感影像显示的微地貌特征、水分分布特征、土壤湿度、植被群落类型等相关因素的解译获得的间接信息。然后结合现有的各种地球物理和地球化学资料,判断地质意义和属性,为油气勘探提供地质资料。

另一方面,作为一种特殊的地质体,在各种地质作用下,其烃类物质可以通过各种方式穿透致密的覆盖层渗入地表,或被土壤吸附而产生各种物理化学作用,造成土壤蚀变和植物生长变异;或者烃类物质逸散到空气中,达到一定浓度,在适宜的温度、湿度等气候条件下,形成薄雾漂浮在油气田上方。由于这种雾对可见光波段的太阳电磁辐射有强烈的反射,在遥感图像上构成了“阴影”亮区。那么这些土壤蚀变带、植被变异带和“阴影”亮带可能预示着地下油气藏的存在。

第二,遥感手段揭示地下地质信息

石油遥感的根本任务是利用机载或星载传感器获得的遥感数据(资料),通过计算机处理获得反映各种地物综合信息的图像,在现代石油地质理论指导下建立各种地质解释标志,对区域地质背景、盆地构造(包括次级构造带和大型局部构造)和油气微渗漏可能产生的地面效应进行解释,并在野外验证的基础上综合物化探等相关信息。

就目前使用的卫星遥感数据(MSS或TM)而言,对于我国东部第四纪大面积覆盖区和严重的人文景观干扰,很难获得满意的地质解译效果。经过多年的探索和研究,利用线性拉伸+直方图调整+局部统计增强+色阶着色四种主要功能对新图像进行处理,是揭示地下地质构造和结构的有效途径和手段。这是通过使用I2S101系统上的MSS数据实现的。这种新图像已在中国东部多个油田得到应用,并取得了良好的效果。

图1南阳-泌阳凹陷重力、航磁异常叠加图像及环形图像遥感解释。

1—线性图像;2-异常带状音;3—重力等值线;4-航磁等值线;5—特殊处理图像上显示的环形图像;6—常规拉伸后图像上显示的环形图像;7—已知石油区

图2泌阳凹陷综合处理图像地质解释图

图3东濮凹陷卫星图像地质解释图

1—环形图像;2-主断裂;3-继发性骨折;4-远视区;与基底隆起有关的l-环形图像;与抑郁症相关的a-环形图像;与玄武岩有关的r-环形图像;与现代沉积作用有关的n环图像;O ——与已知油田相关的环形图像;预测石油的y形环图像。

(1)例1:泌阳凹陷

泌阳凹陷是一个晚中生代(K-R)形成的陆相沉积凹陷,总面积4700km2,沉积厚度9000m,其中白垩纪2000m,第三纪7000m。泌阳凹陷地表被第四系覆盖,厚度为100米。泌阳凹陷在标准伪彩色合成图像上是一个巨大的浅色环状异常,色调暗淡,地质信息不清。经过多功能组合图像处理后,信息量和色彩丰富度有了明显的提高(见图版ⅳ-1)。解释后发现多个环状构造,与地球物理方法确定的大部分局部构造一致(图1)。特别是r1-1-3,R1-1-9,r1-1-8,r1-4和r1-1。更重要的是,在以后的勘探中,在东西向R1-12预测区发现了富湾等两个油田。

图4辽河断陷卫星图像组合处理地质解释图。

1-前白垩纪连续露头分布区;2-前震旦纪潜伏隆起区;3-古生代和一些中生代基底分布区;4-以中生代为主的斜坡或基底;5-局部隆起;6-局部抑郁;7—明显的线性结构;8—明显的线性结构;9—设定与油田相关的环结构和编号;10-湖泊和水系

(2)例2:东濮凹陷

东濮凹陷是一个中新生代构造盆地,面积约3500km2,地势平坦,水系发育。在MSS标准假彩色合成图像上,图像对比度小,颜色单调。浅色背景的絮状阴影结构只是地表坡度为1: 2000 ~ 1: 6000的微倾斜平原的倒影。经过多功能组合图像处理,改变了地表的单因子,图像在浅色背景下呈现出丰富而细微的环状阴影结构(见图版ⅰ-1)。与地质资料相比,大多与基底和玄武岩的凸凹或不同深度的局部构造密切相关。特别是明亮的环状异常往往与已知油田有关。在1985中,作者基于遥感研究进行了油田预测。结果在预测区1987-1989之间发现了两个三级油田(图3),储量超过2000万吨。

(3)实例3:辽河盆地

辽河盆地古近系埋深约3000 ~ 4000 m,新近系-第四系覆盖厚度800 ~ 1500 m..地表平坦,水系发达,地表条件极其复杂,再加上大面积的农田和草甸。但经过多功能组合处理后,图像仍能以不同的颜色和丰富多彩的纹理结构反映辽河盆地隆起构造的基本形态和变化特征(见图版ⅵ-2)。特别是西部凹陷埋藏较深的一些潜山带在图像上也有清晰的反映,如舒淇(R-17)和兴隆台(R-19)潜山带(图4)。遥感解译的大部分线性构造也被钻井资料证实为隐伏断层,一些已知油田也在分区处理图像中得到不同程度的反映。因此,在考虑地质构造背景的前提下,我们通过图像特征对比分析,预测了一批新的含油区,其中海外河预测区(图4,0 ~ 18)在后期勘探中已发现油田,并已投入开发。此外,辽河盆地外围的开鲁盆地和江苏省的苏北盆地也取得了令人振奋的成果。

当然,在强调利用多功能组合图像对所获得的信息进行处理的同时,也决不能忽视其他处理方法的实验和多时相、多物种图像的对比分析研究,以进一步发展和完善石油地质遥感方法。

第三,地面检测油气信息

油气信息地面检测是探测隐蔽油气藏产生的各种地面物化探场异常特征的一种尝试。关于它的文章和资料已经很多了,本文就不赘述了。现在我只是举一个泌阳盆地的例子。

1985年,为了验证遥感地质解译结果,在碧楚凹陷进行了土壤吸附烃和区域水化学取样分析。结果表明,生油凹陷吸附烃含量明显增加,Hg、I等元素异常和芳烃的荧光、紫外异常也与油田分布密切相关(图5、图6),与遥感图像异常也有不同程度的一致。因此,根据不同的地质地理背景,建立有效的解释标志,可以为遥感技术探测油气信息做出有益的贡献。

四、基本结论

遥感技术在石油勘探领域的应用还很短,但十几年的应用研究表明,遥感图像可以为含油气盆地的区域研究提供必要的信息,结合各种资料,不仅可以研究盆地的成因,还可以进一步研究盆地局部构造的构造特征和空间规律。选择相应的图像处理方法,可以获得丰富的隐藏地质信息,如果经过物探和钻井资料的验证,这些信息可以成为可靠实用的地质资料。遥感图像特征的类比分析在油气预测中也有很大的应用潜力;遥感技术快速、廉价,用于石油勘探可以大大节省投资,缩短勘探周期,提高勘探效率。这是一项值得积极开发的新技术。

图5泌阳凹陷土壤吸附烃含量等值线图

烃类主要成分为C6-C9,最高含量为3957μg/g,最低含量为23μg/g;38采样点和数量

图6泌阳凹陷水化学异常分布

1 ——有机成分典型趋势剩余异常等值线(立方);2—δ13C CH采样点及含量(‰PDB);3—综合异常区(带)及其数量;4—含盐量异常

参考

叶合肥,曹秀娟。遥感图像在东濮凹陷油气勘探中的应用。见:油气勘探新理论、新方法、新技术报告论文集。北京:海洋出版社,1989。

王福音。中国东部某地油气泄漏遥感研究。国土资源遥感,1990,(4)。

杨白琳。岩矿光谱信息与航空细分红外光谱遥感找矿。国土资源遥感,1990,(3)。