试探重力勘探在石油勘探与开发中的应用

摘要：重力勘探利用的是地下物质密度分布的不均匀性。野外采集的重力数据需要经过整理、校正、分离等，从而得到需要的重力异常，然后根据重力异常特征分析研究区的地质构造或者地下矿产分布情况。本文作者结合多年来的工作经验，对重力勘探在石油勘探与开发中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：重力勘探 原理 石油勘探

中图分类号：P631文献标识码： A

1 重力勘探的基本原理

重力勘探是一种利用重力场研究地球构造、寻找矿产及油气资源的地球物理方法。重力勘探的物性前提是地下物质的密度分布的不均匀性，依据的物理基础是万有引力定律。

在重力勘探中，将野外使用重力仪测量的值经过换算、校正、分离等，可以得到重力异常，特别是由单一密度分布不均匀因素如起伏密度界面、断裂、矿体等引起的重力变化。然后利用不同的反演方法，计算出重力异常体的几何参数和物性参数。最后，综合地质知识，推断地下地质构造、矿体、油藏资源等的分布，从而达到重力勘探的目的。

某个地质体引起的重力异常，就是地质体相对于围岩的剩余质量产生的引力在铅垂线方向上的投影[1]。当地下存在多个异常体时，一个测点处的重力异常就是所有异常体产生的引力异常在重力方向的投影的叠加。

2 重力数据的整理与处理

根据重力测量的空间位置的不同，可以将重力测量分为地面重力测量、航空重力测量、海洋重力测量、井中重力测量。

在野外重力测量工作开始之前，首先要根据地质工作任务设计工作方案，确定工作比例尺、测线的布置、点线距、误差的分配等。测量开始前要对仪器性能进行检查，需要做静态实验、动态实验、一致性实验。实际测量要起于基点、终止于基点；检查点观测均匀地分布于普通点观测中；对于周围地形起伏比较大的观测点要进行近地形测量，便于地形校正。

从野外测量获得的重力资料不能直接用于地质解释，需要经过整理、处理，得到需要的重力异常。具体的过程包括以下几个方面：

对原始测量值进行零点漂移校正、基点网平差，初步整理得到各测点相对于基点的相对重力值；

对相对重力值进行地形校正、中间层校正、高度校正、纬度校正等得到重力异常；

对重力异常进行处理从而消除偶然误差或者与勘探目标无关的某些近地表小型异常体的干扰；从叠加异常中分离出由研究对象引起的异常；将实测重力异常转换为其他位场要素。

对分离后的重力异常通过不同的反演方法，求得异常体的位置、埋深等几何参数和剩余密度、密度分界面的深度及起伏、或者地下密度的分布等。

2.1 重力资料的整理

野外测量时从仪器上得到的读数并不是重力值，需要按照仪器的换算公式转换为重力值。初步整理重力资料时需要进行基点网平差。对于普通点来说需要进行固体潮校正、零点漂移校正。

经过零漂校正后得到的是各测点相对于总基点的相对重力值，要想获得重力异常还需要进行地形、中间层、高度、纬度等校正。

地形校正是为了消除周围起伏地形对观测点重力值的影响。在陆地上，当地表起伏比较大时，无论是周围地形比观测点高还是低，都会使观测点的重力值减小，因而地形校正值为正；在海洋重力数据整理以及考虑大范围水准面弯曲时，地形校正值有正有负。

2.2 重力异常的分离

经过上述校正后得到的重力异常包含有深部、浅部多个地质异常体或多种地质因素的影响，从叠加的重力异常中分离出由单个勘探目标引起的重力异常，是重力数据处理中非常重要的一步。异常分离可以将不同尺度的、多个异常体引起的重力异常分离开，从而研究不同深度、大小的地质异常体的特征；利用重力异常反演研究目标的几何参数和物性参数，需要的是分离出的重力异常，而不是叠加异常。

经过各种校正得到布格重力异常后，进行重力异常分离前，一般需要经过平滑处理消除异常数据中由观测引起的偶然误差以及由地表附近密度不均匀引起的杂乱无章的重力效应，从而得到有意义的地质体引起的重力异常。然而，大点距的数据平滑具有压制浅部干扰的作用，平滑后的结果可以用来表示区域场。平滑的方法包括徒手平滑法、最小二乘平滑法等。

传统的重力异常分离的方法有图解法、平均场法、高次导数法、解析延拓法、趋势分析法、调和分析法，比较新的方法有频率域滤波法[1-2]。

2.3 重力异常反演

重力异常的反演是为了研究地质构造或者寻找金属、非金属矿体。通过解反演问题，可以确定地质模型体的埋深、大小等几何参数；确定研究区密度的分布；确定地下物性分界面的深度和起伏等。

重力异常的反演必须采用分离后的由研究目标引起的重力异常，而不能使用叠加异常。另外，由于不同埋深、大小、组合的地质异常体可以引起相同的重力异常效应，以及重力数据的不完整性，反演问题存在着多解性。为了减少多解性，要根据已有的地质、地球物理和钻探资料建立初始的、合理的地质模型，反演过程中尽可能利用已有的信息对反演参数进行约束。

常用的对地质模型体参数的反演方法有直接法、特征点法、选择法、人机交互的反演法等[1]。对密度分界面的起伏的反演的方法有线性回归法、压缩质面法、迭代反演法和频率域反演法[1]。另外一种重要的反演方法是重力归一化总梯度法。

3.在石油勘探与开发中的应用

因为大多数的地球中属于物理的工作都是为了找到有经济价值或者是利用价值的资源，并且还要把风险和成本尽可能的降到最低。在测量重力之后得到的各组数据，就会在结合在现实生活中现有的地下资料来进行石油的勘探，因此就会很好的做到重力勘探这一点。在地球勘探的工作当中就要必须严格地按照分析和预测中的地质构造进行研究构造甚至是研究地层中的要素。然后才能把这些构造在地理中所造成的影响和响应来进行计算理论模型下的响应，或者在已经知道的地球的物理和地质中的响应相比较的时候最后再得出碳氢化物的构造和地球中的物理和岩石层之间的关系。而且在适当的地质条件下，用差不多相同的响应就能预测出石油的园景观区。在重力勘探中的资料对于已经确定了的地下的构造是具有非常大的价值的。就目前状况开说可以应用到二维甚至是三维的重力模拟绘制的地层顶部的构造图。或者是在进行模拟的时候，尽可能的利用好地下的发展以及物理的资料和周围的细聊限制，这样还会有助于用重力勘探的方法确定出了古生界的构造，这可以称之为是有所大的收获。同时呢在用重力测量中的时候确定出了地下古生界的岩石的各种相撞，还可以寻找出有潜在价值的岩石进行开发石油很是有很大的利用价值和资源的利用率。

结语

重力的勘探的应用价值是非常高的，尤其是在石油的勘探与应用当中的经济价值高、范围比较广，并且在存储层中的评价和强化开采都是在油田的开发方面有着很多的应用。在测量重力之后得到的各组数据，就会在结合在现实生活中现有的地下资料来进行石油的勘探，因此就会很好的做到重力勘探这一点。因此还可以通过重力的勘探可以精确的评价出各个层次之间的条件或者是检查有没有漏过和越过的油气层，这样就可以发现处理矿水中所用的空隙层，还可以为了开发新的油气藏的正确的评价和产生计划所作的评价，还可以是观察储集层中流体的状态等等。总而言之，重力的勘探在油田的应用中是占据着非常重要的地位。这些都是石油的勘探和开发应用中的技术过程。

参考文献

[1] 曾华霖.重力场与重力勘探[M].北京：地质出版社，2005.

[2] 郭武林.国外分离重力异常的方法[J].物探与化探.1982（3）：157-166.

[3] 武粤，孟小红，刘国峰.南海北部缘重力异常的多尺度分析及其构造讨论[J].现代地质[J].2012，26（6）：1162-1167.

[4] 宋海斌，郝天珧，江为为，等.南海地球物理场特征与基底断裂体系研究[J].地球物理学进展，2002，17（1）：24-34.