地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

張井峰

【摘 要】地球物理勘探是通過(guò)物理場(chǎng)研究地質(zhì)構(gòu)造變化，從而探測(cè)地下異常體的一種技術(shù)方法。物探儀器是主要的測(cè)試設(shè)備，物探儀器運(yùn)用物理學(xué)、電子學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科的綜合方法、技術(shù)和理論，來(lái)探測(cè)地球的各種物理信息。物探儀器應(yīng)用也是非常廣泛的，主要應(yīng)用在建筑工程、水電、交通、煤炭、石油、地質(zhì)等眾多的領(lǐng)域，在資源與能源的發(fā)掘和探測(cè)、監(jiān)測(cè)地球的環(huán)境污染、預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害等方面也發(fā)揮了重要的作用。

【關(guān)鍵詞】物理勘探技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

前言：

目前，地球物理勘探技能在石油勘探、礦藏勘探和工程勘探中的表現(xiàn)著重要作用，更是石油公司、礦場(chǎng)公司、工程公司下降資金成本，進(jìn)步實(shí)踐出產(chǎn)效益的關(guān)鍵手法。跟著地球物理勘探技能的廣泛使用，以及地質(zhì)條件的日益雜亂，地球物理勘探技能的開展與使用面臨著諸多疑問(wèn)。

一、地球物理勘探技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科學(xué)技能的飛速發(fā)展，地球物理勘探技能也得到了空前的前進(jìn)。地球物理勘探技能已經(jīng)成為了國(guó)家石油挖掘、礦產(chǎn)開發(fā)、環(huán)境勘測(cè)工作中不可或缺的技能手段。改革開放三十年以來(lái)，地球物理勘探技能在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，當(dāng)前，地球物理勘探技能首要?jiǎng)澐譃榭碧郊寄芎陀筒丶寄軆煞N，近來(lái)幾年來(lái)，油藏地球物理勘探技能前進(jìn)飛速，是各大石油化工企業(yè)運(yùn)營(yíng)的有力支撐?？碧郊寄艿氖滓杏懩繕?biāo)是地球物理勘探的微觀內(nèi)容，包含物理結(jié)構(gòu)、地層散布、礦物沉積和儲(chǔ)層巖性等；油藏技能的首要研討目標(biāo)則偏重于地球物理勘探的微觀內(nèi)容，包含地質(zhì)模型、儲(chǔ)層流體、油量散布等。

二、地球物理探測(cè)技術(shù)的主要方法

1、電法勘探

較為普遍運(yùn)用的方法。是通過(guò)對(duì)地層電磁場(chǎng)、電學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律的研究，根據(jù)不同的電性差異，研究測(cè)量電場(chǎng)分布規(guī)律，以了解地質(zhì)的狀況。

2、磁法勘探

利用磁力儀監(jiān)測(cè)不同地質(zhì)體的磁性差異，研究地下磁異常及分布規(guī)律，從而解決各類地質(zhì)問(wèn)題。

3、重力勘探

依據(jù)各地質(zhì)體存在一定密度差異，運(yùn)用重力測(cè)量?jī)x器觀測(cè)出重力異常，了解地下地層的巖性和起伏變化情況。

4、地震勘探

地震勘探是發(fā)展最快的方法之一，它利用人工激發(fā)地震波，根據(jù)不同地層、巖石的地震波傳播規(guī)律勘探地質(zhì)的性質(zhì)，達(dá)到預(yù)測(cè)地震、減少災(zāi)害及勘探和透析地球內(nèi)部構(gòu)造的目的。隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，地球物理探測(cè)儀器設(shè)備引進(jìn)了現(xiàn)代電子技術(shù)，從而進(jìn)一步壓制干擾，提高分辨能力。從探測(cè)深度上分別，物探主要分為四種類型：超淺層、淺層、中深層、深層，其分別應(yīng)用的探測(cè)方法為：（1）對(duì)于超淺層，主要用于地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)與淺層地震技術(shù)兩個(gè)探測(cè)方法；（2）在淺層上，有高密度電阻率和高頻電磁成像兩種方法；（3）對(duì)于中深層，主要應(yīng)用可控源電磁測(cè)深和高精度重力測(cè)量?jī)煞N方法；（4）對(duì)于深層，主要應(yīng)用天然大地電磁測(cè)探、高精度磁力測(cè)量、深層地震，三種探測(cè)方法。

三、地球物理勘探中應(yīng)用的新算法、新理論

1、小波理論

是根據(jù)傅立葉理論分析逐漸發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的理論分支，適用于信號(hào)中差分方程數(shù)值解、數(shù)據(jù)壓縮、子波算法、成像的處理，以提高數(shù)據(jù)的分辨率和信噪比。

2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論

仿人腦思維的模擬計(jì)算。是通過(guò)樣本資料的分析研究、學(xué)習(xí)，從而獲得重要的參考數(shù)據(jù)，對(duì)未經(jīng)處理的資料進(jìn)行判斷的理論。

3、幾何分形

主要是對(duì)自然界中不規(guī)則、不穩(wěn)定和較常見現(xiàn)象的進(jìn)行研究，揭示自然界中不同尺度的物體和現(xiàn)象之間存在的相似性，以及整體和局部的相似性。由此，可以通過(guò)局部信息對(duì)整體信息進(jìn)行預(yù)測(cè)。

4、混沌理論

主要應(yīng)用于描述非線性系統(tǒng)，它與幾何分形理論聯(lián)系很密切，他們都是分層次的基干尺度，揭示不同尺度之間存在的相似性、標(biāo)度律、差異性等。

5、地理信息系統(tǒng)

一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件的支持，對(duì)時(shí)空的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、查詢、輸出，通過(guò)地球物理勘探數(shù)據(jù)處理技術(shù)方法，能夠快速地分析、輸出和查詢數(shù)據(jù)。

四、地球物理勘探技術(shù)的基本應(yīng)用

1、地球物理勘探技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用

（1）石油能源的物理勘探

石油能源物理勘探技術(shù)的主要應(yīng)用是針對(duì)于石油和天然氣地區(qū)進(jìn)行勘探。當(dāng)對(duì)盆地地區(qū)進(jìn)行綜合勘探，對(duì)石油能源進(jìn)行替補(bǔ)地震勘探，以及實(shí)施勘探前期普查和準(zhǔn)備工作時(shí)，利用了電磁、重力和高精測(cè)探技術(shù)，對(duì)石油和天然氣所在地區(qū)的構(gòu)造實(shí)施探測(cè)，直接發(fā)現(xiàn)石油和天然氣的儲(chǔ)藏位置，以此解決石油和天然氣開采困難的問(wèn)題。

（2）金屬礦物的物理勘探

利用地球物理勘探技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)金屬進(jìn)行探測(cè)時(shí)，主要采用電法和磁法兩種。在利用電法對(duì)礦產(chǎn)金屬進(jìn)行勘探時(shí)，根據(jù)土體和巖的導(dǎo)電性差異進(jìn)行測(cè)評(píng)，其主要研究?jī)?nèi)容是基于穩(wěn)定電流電磁場(chǎng)的環(huán)境下，電流在傳導(dǎo)過(guò)程中的具體規(guī)律。

2、地球物理勘探技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

地球物理勘探技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)工程中的需求量日已激增，并且以水利工程、管道工程、鐵路工程、地質(zhì)災(zāi)害等相關(guān)建筑工程檢測(cè)中較為多見，主要探測(cè)方法包括電法、雷達(dá)探測(cè)法、淺層地震探測(cè)法等。

3、工程物理勘探

工程建設(shè)迅速發(fā)展，工程物理勘探需求也日益增長(zhǎng)，主要應(yīng)用在建筑、公路、鐵路、管道、水利等工程的檢測(cè)，運(yùn)用淺層地震、探地雷達(dá)、電法等探測(cè)方法對(duì)工程進(jìn)行物理勘探。

4、對(duì)環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治的物理勘探

地球物理勘探可以從電、熱、光等物理變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而認(rèn)識(shí)環(huán)境變化的過(guò)程，為環(huán)境保護(hù)提供背景資料。自然災(zāi)害的突然發(fā)生嚴(yán)重危害人們的生命安全和經(jīng)濟(jì)損失，地球物理監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)自然災(zāi)害起到了有效的預(yù)測(cè)、防治的作用。

五、地球物理勘探技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

綜合物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等科學(xué)的應(yīng)用，探測(cè)技術(shù)越來(lái)越成熟，地球物理勘探技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)主要表現(xiàn)可以分為以下幾個(gè)方面。

1、應(yīng)用計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，使得物理勘探技術(shù)向著自動(dòng)化、數(shù)字化、輕便化和多功能化發(fā)展。目前在核電站、水電站、礦山等一些重大工程建設(shè)上，需要查明較大的危害，關(guān)鍵性的地質(zhì)構(gòu)造等[3]。同時(shí)，世界很多發(fā)達(dá)國(guó)家面臨著淺層礦資源枯竭的問(wèn)題，工作人員已經(jīng)向沼澤、海洋、沙漠的方向進(jìn)行資源勘探。對(duì)于這些工作開展就需應(yīng)用新技術(shù)、新儀器，使難以到達(dá)的地區(qū)得以勘探實(shí)施。

2、總線技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，逐步形成積木式、模塊化、插卡式的球物理勘探儀器關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)多功能和多參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量，使物理探測(cè)儀器系統(tǒng)模塊式的組成結(jié)構(gòu)更加緊湊，也代表新一代技術(shù)的發(fā)展方向。

3、應(yīng)用功能較強(qiáng)的應(yīng)用型軟件和集成化的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)，使測(cè)試技術(shù)和測(cè)量?jī)x器

的發(fā)展更上一層。使物探儀器具有更強(qiáng)的功能性，可以更方便地滿足勘探的各種需要。

4、高速單版數(shù)字信息處理器將誤差修復(fù)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理的功能增強(qiáng)，對(duì)一些高檔儀器更新、擴(kuò)展的功能不再只單依靠增強(qiáng)硬件的功能和制造工藝的精細(xì)。

5、超導(dǎo)新技術(shù)于磁力儀、重力儀的運(yùn)用，大大增強(qiáng)了探測(cè)儀器的功能。

6、應(yīng)用RS、GPS與GIS技術(shù)，提高了地震勘探的分辨率和解釋精度。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，與現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、3S技術(shù)的結(jié)合，提高了解決各種地質(zhì)問(wèn)題及數(shù)據(jù)處理的工作效率，同時(shí)探測(cè)的精度也越來(lái)越高。由于新理論、新技術(shù)、新材料的運(yùn)用，使得地球物理勘探技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和勘探范圍得以拓展。總之，結(jié)合了新技術(shù)、新方法、新材料的地球物理勘探技術(shù)必將向多功能、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，以期解決人類社會(huì)活動(dòng)中更多的領(lǐng)域中的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張晗.地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用研究[J].《科技傳播》，2013，（15）.

[2]鄧承平，謝國(guó)峰.針對(duì)地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析[J].《建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)》，2013，（10）.

[3]花蕾，田必林.物理勘探技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用分析[J].《科技致富向?qū)А罚?012，（20）.

[4]鄭軍，賈思愉.地球物理勘探技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用研究[J].《農(nóng)家科技（下旬刊）》，2014，（2）.