物探方法現狀及未來展望

陳 琨，劉 洋，張 揚

隨著我國地質勘探工作的不斷發(fā)展，對物探技術以及方法提出了更高的要求，在其發(fā)揮重要作用的同時，還要具有使用方便，經濟實惠等優(yōu)勢。而隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，越開越多的高精度的勘探工作出現。與此同時，傳統(tǒng)的探勘技術已經不能完成如此高精度的工作，為了確保工期順利準時的完成，便更需要應用物探技術。在當今的新形式下，我國對物探技術及方法進行了深入的研究，以期更全面地挖掘其價值并對其價值進行運用，從而促進社會的進步與發(fā)展。

1 物探方法的介紹

物探技術的方法和種類非常的，根據不同的環(huán)境，應選擇不同的物探方法進行工作，主要有：地下物探、航空物探以及地面物探三種方式。不同的工作所選擇的儀器類別也是不同的，其探測對象及范圍、優(yōu)點也各不相同。

方法一：三維地震，基本方法為在地面半空間，縱、橫向布置多條測線，主要利用反射波信號進行處理解釋。適用探查對象是斷層、陷落柱等地質構造，煤層賦存規(guī)律探查。探查范圍在煤田地質，勘探主要為0m ～1500m。優(yōu)點是煤田地球物理勘探必備手冊，缺點是探測富水性不敏感。

方法二：直流電法，基本方法為以不同巖層的電阻率差異為物質基礎，通過觀測、研究人工建立的穩(wěn)定電流廠場探測地質異常體。適用探查對象為富水性探測或巖層定性評價。探查范圍在一般為0m ～500m。優(yōu)點是富水性評價效果較好，缺點是受地表高阻成屏蔽，受體積效應影響較大。

方法三：無線電波透視，基本方法是根據良導體礦體（或地質構造比一般巖石層對電磁信號吸收能力差異進行探測，又稱“陰影法”。適用探查對象是隱伏地質構造、富水性評價。探查范圍一般用于工作面內探測。優(yōu)點是方便快捷、為工作面內常用探測手段，缺點是對小構造精度有限，且井下施工較繁瑣。

方法四：地質雷達，基本方法是利用高頻電磁波在巖層傳播中遇到地質界面產生反射的特性，探測異常地質體。適用探查對象為隱伏地質構造。探查范圍在0m ～40m。優(yōu)點是探測精度高，缺點是探測距離短。

方法五：淺層地質勘探，基本方法是根據地層巖石之間的彈性參數差異進行勘探。適用探查對象是底層巖層。優(yōu)點是精度高、分辨率高、對場地要求較小。

方法六：高密度電阻率法，基本方法是根據礦巖石的電性差異對地下進行分層，適用探查對象為富水區(qū)、破碎帶、空洞。它的優(yōu)點是探測密度高、信息量大、工作效率高，缺點是對厚度較厚的地層反映不是特別清晰。

2 物探技術中新算法、新理論的應用

（1）幾何分型理論：其主要揭示自然界存在的不同物體以及不同的現象存在的相似性，使局部或者整體的相似性能夠顯露出來。通過點上信息可以將空間上與面上的信息結合起來進行有效的預測。這種理論常用于研究自然界中存在的最常見且不規(guī)則的現象，并能夠對復雜的程序進行描述。

（2）小波的理論體系：該理論是在舊的理論上形成的一種新型的分支理論，能夠對所收集到的信息進行處理，還可以對信號中所摻雜的噪聲進行處理，從而得到我們需要的信號。

（3）混沌的理論體系：該理論體系普遍應用于非線性系統(tǒng)的描述，與分形理論體系之間的關系密切。

（4）神經網絡系統(tǒng)的計算理論：該理論在一定程度上模擬了人類的大腦，并與大腦有著相似的思維，在對資料進行分析和學習的過程中，還可以對未處理過的資料進行識別判斷，并對這些資料進行重新的處理和計算，在此過程中參與量非常大。

（5）地理的信息系統(tǒng)理論：該系統(tǒng)是將計算機作為載體，在計算機硬件的支持下，對信息數據進行采集、儲存，并能夠在后續(xù)中進行管理和查詢，而且物探技術中地理信息系統(tǒng)理論的應用，能夠對所收集的數據進行快速輸出，為后續(xù)的數據管理和查詢提供了重要的技術支持，未來的發(fā)展前景非常的可觀。

3 國內外物探裝備及技術現狀

物探技術自從在石油工業(yè)中應用以來，這種技術就在不斷地發(fā)展和廣泛地應用。特別是近幾十年來，隨著電子技術的發(fā)展、互聯網的全面普及，物探技術也在不斷地向數字化方向發(fā)展，從最初的簡單勘探到如今的高精度勘探，順應科學技術的發(fā)展，物探能力也在不斷提高，而物探技術的發(fā)展主要靠的是物探裝備，而物探裝備的發(fā)展主要體現在以下幾個方面。

地震處理計算機裝備：

計算機技術的不斷發(fā)展和更新，促使地震資料處理技術也在不斷地發(fā)展變化，從最初的模擬處理到現在的數字處理，從原來的簡單到現在的復雜，無疑不在詮釋這種技術的發(fā)展與應用。

隨著地震資料硬件處理技術的發(fā)展，其軟件處理系統(tǒng)也在不斷發(fā)生著變化，而物探技術是現代地震勘探和石油勘探的重要技術所在。

3.1 石油勘探技術的發(fā)展

從20 世紀50年代開始，我們國家就開始著手石油的勘探，勘探技術是在那個時候開始，但是在不同的時代，勘探技術也在發(fā)生著巨大的變化。近50年來，勘探技術有了突飛猛進的發(fā)展。

在20 世紀50年代前用光點照相記錄作為地震儀，用的是人工處理方法，數據維數屬于1D，20 世紀50年代利用模擬磁帶記錄，它的代表性方法是多次覆蓋，數據維數屬于2D，在20 世紀50年代前到20 世紀50年代，解決的主要問題是劃分構造單元、圈出有利構造盆地，查明區(qū)域構造特征，發(fā)現各類局部圈閉。在20 世紀60年代到20 世紀70年代，使用的是數字地震儀，利用高次覆蓋、偏移技術，數據維數是2D，主要解決預測和識別油氣圈閉的結合形態(tài)問題。20 世紀80年代使用數字地震儀，利用三維地震技術，維數在3D/3C，20 世紀90年代是數字地震儀，有代表性的方法是疊前深度偏移、高精度、三維地震、開發(fā)地震屬于3D/3C，20 世紀80年代到20 世紀90年代，解決主要的問題是查明各種復雜構造以及隱蔽油氣藏、描述儲集層數分布和非均勻性及其微觀特征，油藏內流體性質和分布，以進行油藏綜合評價，為油藏模擬建立初始地質模型。21 世紀使用的是地震儀，使用的技術是各種異體技術。

3.2 地震數據處理軟件的發(fā)展

地震處理數據的軟件發(fā)展分為三個階段：第一階段為批量處理階段，這是基于計算機發(fā)展比較落后時期的處理方式；第二階段為交互處理階段，該處理方式在原有的處理方式上進行升級，并運用到了計算機；第三階段為處理解釋一體化，可進行三維可視化操作，大大提升了地震數據處理軟件的性能。

4 我國物探技術的的發(fā)展

隨著綜合國力的提升，我國的物探技術也在不斷地發(fā)展，而物探技術主要應用于勘探，因此物探技術的發(fā)展進步從勘探市場入手，在雙方追求共同利益的前提下，完成好共同的目標。因此市場經濟的發(fā)展可以有效的促進科學技術的進步和發(fā)展。

國內陸地勘探市場為物探技術的進步和發(fā)展提供了一定的平臺，而海上和海外勘探將會成為物探技術進一步發(fā)展的最具潛力的市場。隨著科學技術的突飛猛進，物探技術不僅在陸地勘探市場進行應用，在海上和海外勘探市場都有在研究，并且取得了突出的成就，尤其是在煤礦的穩(wěn)定開采方面作出了巨大的貢獻。對于油氣的勘探，由于其復雜性，不僅促進了物探技術的發(fā)展，給物探技術了一些新的機遇，但是難免還有一些挑戰(zhàn)。在很久以前，我國就提出了“穩(wěn)定東部，發(fā)展西部”的戰(zhàn)略方針，該戰(zhàn)略方針的提出，為后續(xù)我國的物探技術指明了發(fā)展的方向。

5 物探技術的具體應用

5.1 物探技術在能源方面探測應用

隨著社會的發(fā)展，我國對石油和天然氣的需求逐步增加，因此勘探及開采工作越來越重要，在勘探過程中，物探技術發(fā)揮著極其重要的作用，對于有石油的地區(qū)必須先進行探勘，并對能源做前期的了解和普查，最終進行有效的地震勘探。通過物探技術在石油勘探中的運用，并結合高度精密的探測手段，進一步對油氣田的構造以及所在的區(qū)域進行評估，并最終找出其油氣的儲存點，做好十足的準備，以期能夠在勘探油田過程中遇到的問題進行有效的應對與解決。

5.2 對工程進行物理探測

隨著經濟的發(fā)展，社會也在不斷的發(fā)展變化著。運用物探技術的工程也越來越多，對物探技術的需求量也在逐漸增加，使得工程物探技術的應用領域越來越廣泛。比如現代工程建筑、鐵路的修建工程、水利的修建工程以及一些管道的鋪設工程，無一不用到物探技術，因此，物探技術也被越來越多的人知曉，其應用也越來越普遍，其中電法勘探和一些地震勘探手段，也越來越多的被應用。

6 物探技術的實踐運用中的進步

6.1 在工程方面的進步之處

通過數據顯示，物探技術在工程方面的應用十分廣泛，如現代工程建筑、鐵路的修建工程、水利的修建工程以及一些管道的鋪設工程等，在施工之前必須對該領域進行探查分析。比如管道的鋪設工程中，可以利用地質雷達法勘探出該地下的情況，根據反饋回來的地下情況作出下一步的工作預案，避免在管道鋪設的過程中出現問題，且不能及時進行解決。

6.2 在金屬礦物領域的進步之處

物探技術也被廣泛應用于有色金屬的礦物開采中，通過電磁法和電法勘探的方式，通過對勘探區(qū)域內的巖石、土壤等進行信息和獲取和分析，通過對勘探對象的分析研究，從而獲得有效的數據，才能更容易發(fā)現有色金屬礦物，進一步提高物探技術的發(fā)展水平。

6.3 在能源領域的進步之處

目前，我國能源的需求量也在逐年增加，因此我們必須勘探出能被人類所使用的能源，而此時就需要物探技術的支持和幫助。物探技術的勘探范圍廣，精確度也比較高，能夠對所勘探區(qū)域的油田進行綜合的勘探和分析。而高精度勘探器在油田勘探中有很大的好處，能夠勘探出這片區(qū)域內油氣的儲存量的整體情況，并對該對區(qū)的地形進行分析，并找出油田的具體位置，為后續(xù)油田的開采提供重要的數據支持，除此之外，還能解決一些油藏問題。

7 物探技術的發(fā)展趨勢

物探技術在一些重要的工程建設中是必不可少的，在施工之前，需要對該工程所在的區(qū)域地質進行勘探，查探該區(qū)域的地質是否符合工程的建設，該區(qū)域地下是否有危險物埋藏以及地下水、重要管道等分布情況，必須對其詳細情況進行查明，這樣才能保證工程的順利開展和實施，這在一定程度上能夠確保工程的質量?，F在物探技術的發(fā)展越來越快，其手段越來越先進，設備能夠在計算機的控制下自控進行項目勘探，并能夠有效地處理信號，提取出重要的數據。以前所使用的探測儀是插卡式，而現在物理探測儀則大不相同，逐步通過模塊系統(tǒng)，使其結構變得更為精致，從而大大減小探測儀的體積，提高其精確度。同時，在物探技術的發(fā)展與應用中，計算機是其強有力的載體和支撐，計算機技術的先進與否，直接關系著物探儀器的精確度和測量效率。

目前我國的物探技術的數據收集、處理以及誤差的分析與修復功能是非常健全的。特別是在將接收到的信號進行處理的過程中，由于其處處理器處理功能的強大，使得物探勘測儀器的勘測功能也大大提高，從而促進了勘測儀器的發(fā)展。隨著科學技術的進步，在新技術的大力支持下，我國物探技術也日益變得強大起來。

從物探市場出發(fā)，可知物探技術主要包括國內陸地勘探市場、國外勘探市場及海上勘探市場等。從物探技術的發(fā)展需求來說，其共同目標是降低油氣勘探的復雜程度及勘探技術的使用難度，因此，在研究物探技術的發(fā)展方向時，應從油氣勘探目標出發(fā)，只有明確了油氣勘探目標，才能推動物探技術的進步與發(fā)展。

在“十五”期間規(guī)劃中，油氣勘探的主攻目標有柴達木盆地西部、酒泉盆地、松遼盆地南部和北部、渤海灣盆地滾動勘探、開拓塔里木盆地臺盆區(qū)及渤海灣盆地灘海地區(qū)等的石油勘探，而天然氣勘探主攻的目標有鄂爾多斯盆地、里木盆地庫車地區(qū)、四川盆地、塔里木盆地塔西南地區(qū)、鄂爾多斯西緣及柴達木盆地三湖地區(qū)等。從油氣勘探及天然氣勘探的發(fā)展目標出發(fā)，可知油氣勘探主要集中在我國西部地區(qū)，從上述可知，西部地區(qū)的地形結構復雜及氣候環(huán)境惡劣，對物探技術提出了更高的要求。雖然近幾年我國物探技術取得了一定的成就，但為了今后長久的發(fā)展，必須不斷進行物探技術的研究。面對地表、地形條件及地下模型復雜的這一難題，要想在這方面有所突破，在物探技術探究思路上就必須先對出現的問題進行分割、簡化和模擬，對極為復雜的對象進行條塊分割，在簡化的前提下，使復雜的條件理想化，采用正演模擬的方式來實現復雜問題的反演，通過將問題量化，與油氣勘探的目標進行比擬。由于油氣勘探是一項復雜的系統(tǒng)工程，其需要從多學科、多專業(yè)進行研究，這就要求在研究物探技術方面需要采用系統(tǒng)思維和定量思維的方式，充分考慮系統(tǒng)的內外關系及內部結構，并對這些問題進行量化，使復雜問題得以解決。然而，在科學技術不斷發(fā)展的今天，科學技術“組合式”開發(fā)已成為主流，將現有的科學技術組合在一起，將產生一種質的飛躍，正如油氣勘探而言。面對經濟發(fā)展對物探技術的需求，在油氣勘探技術發(fā)展方面，實現多學科、多專業(yè)類型的結合，做到“一個基礎，三個三結合”。其中，一個基礎包括地表構造、地層及沉積等各個方面的基礎研究，而三個三結合主要包括地質、地震、重磁電等地質構造的勘察；地質、地震、測井三個方面的研究；地震、處理、解釋等方面的深化研究，只有做到以上幾點，才能有效提高物探技術的水平和油氣勘探效益。

8 結語

隨著物探技術的發(fā)展，其已被廣泛地應用于人們生活中的各個領域。在科學技術的發(fā)展推動下，社會在不斷地進步，我國的勘探技術也隨之在不斷地發(fā)展，而且更加智能化、自動化，其探測功能更加豐富。作為一名研究人員，我們應該時刻注意多學科知識的使用，詳細分析地質結構特點，分析地球物理技術，從而促進物探技術的發(fā)展，并使其順應歷史的發(fā)展潮流。