浅谈深部开采中地球物理勘探技术的应用

浅谈深部开采中地球物理勘探技术的应用

刘涯

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摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，勘探工作是油气开采的前提工作环节，具体涉及资源寻找、开发方案设计以及作业实施等内容。高效、高质的勘探工作是保障资源探明储量平稳发展，促进石油行业长期可持续发展的关键内容。而油气资源勘探开发技术的开发应用主要建立在地球物理勘探技术之上，通过物探技术能够有效探明地下岩石的物理性质与情况，进而辅助油气勘探开发。因此，为提高油气勘探开发效率和质量，本文主要针对地球物理勘探技术在油气勘探开发中的运用情况展开分析。

关键词：深部开采;地球物理;勘探技术;应用

引言

随着科学技术的不断发展，地球物理勘探技术也获得了极大的发展。地球物理勘探技术，是根据岩矿石及其围岩存在不同的物性特点，通过先进的仪器设备对天然和人工形成的物理场变化情况进行观察，进而了解的地质构造特征，探寻矿产资源，应对水文地质工程地质问题，开展环境监测的重要勘探手段。近年来，随着矿产资源需求不断扩大，矿井开采逐渐向深部延展，但是在矿井开采深度不断加深的情况下，常常遭受地质构造、矿井水、煤层瓦斯及顶底板条件等诸多因素影响，对矿井安全生产构成极大威胁，为此这就需要发挥好地球物理勘探技术的作用，详细勘察这些致灾因素，并采取有效措施进行应对，进而实现矿井的高产稳产。下文结合实践，对深部开采中地球物理勘探技术的应用进行探讨，以供参考。

1重力勘探

重力勘探是以地球表层中岩、矿石的密度差异为基础，通过对重力加速度值测定和分析地球质量在观测点上的引力与地球自转所产生离心力之和的变化规律，查明地质构造和寻找资源的一种地球物理方法。重力勘探用于了解基底起伏、划分区域构造，进而圈定含煤盆地，为进一步的煤田普查提供依据。在有利条件下，重力勘探还用于了解覆盖层下煤系的分布范围、研究小断层、确定岩溶发育带等。利用重力测量圈定含煤盆地，在我国辽宁、吉林、湖南和内蒙古等省都有成功的经验。近年来，重力勘探能力在不断地提高，主要表现在仪器精度的提高、测点定位和测高技术的进步、高精度重力基点网的建立等。如20世纪50年代主要使用原苏联的CH-3、TAK-3M和瑞典的诺伽重力仪，精度仅为（0.2~0.4）×10-5m/s2。而到80年代，国产的ZSM-V重力仪直读测程达400×10-5m/s2，引进的LCR和GG-3精度达0.01×10-5m/s2。20世纪80年代以前是以经纬仪、水准仪和地形图完成定位、测高的。到90年代已基本上采用GPS三维定位技术。

2磁力勘探

磁性差异存在于岩石与矿石间，磁力勘探正是基于这些特征，对地磁场的变化情况进行勘探与研究，对勘探目标，地质情况及性质进行判断的一种先进的地球物理勘探方法。此法勘探，如果是探测资源为目的，则在地质填图以及成矿远景区预测，对磁性矿体进行寻找中发挥着重要作用。该项技术在我国的应用于1936年开始，20世纪50年代，该项技术获得了很大发展，磁测工作在深部地层勘探中得到了普遍应用。随着科学技术的不断发展，我国也在此法勘探仪器研发方面获得了重大突破，极大地推动了磁法勘探技术的持续发展，相继生产出很多勘探仪器，90年代之后，该项技术获得很大发展，尤其是HC-90航空氦光泵磁力仪投产使用，其灵敏度大大增强，而且工作跨度非常大。后来生产的HC-95地面手持式氦光泵磁力仪，灵敏度达0.05nT。特别是瞬变电磁法，是磁力勘探中的一种重要技术手段，该技术应用是非接触式时间域电磁法，在探测含水地质体方面发挥着非常重要的作用。尤其YCS128矿用瞬变电磁仪，具有非常大的探测深度，同时具有非常强的高阻层穿透力，相对干扰较少，而且噪声低等诸多优势，在探测远区和近区中发挥着非常重要的作用，可以进行不同时窗探测，能够探测到各个深度范围内的地质信息数据。

3多波多分量勘探技术

多波多分量勘探技术在实际应用期间主要依托反射波、横波以及转换波勘探技术，实现完整、全面、精准的地震波场信息记录效果，需要相关技术人员结合实际情况，根据当地地质条件、地质结构等因素，针对性选择不同的勘探技术。在上述勘探技术中，转换波勘探技术在应用期间具有操作简单、成本低、使用价值高的优势；纵波勘探技术同样具有应用成本低、操作简便等特点。然而，该勘探技术与转换波技术相比，其存在无法精准预测油气以及辨别真假亮点等相关问题，在一定程度上降低了纵波勘探技术的应用价值。对于转换波技术而言，其主要依托纵波、三分量实现激发与接受效果，进而达到简化勘探工作方式的目的。因此，该技术主要用于具有较高复杂性以及对结果精度要求高的工作中，如异性分析、裂缝检测、油气预测、岩性分析等相关方面。

4地震勘探

资源勘探中的地震学方法是研究人工激发的弹性波在不同地层中传播的规律，如波的速度、波的衰减和波的形状，以及在界面的反射、折射来研究地层埋深、构造形态，以及岩性等。地震勘探在油气勘探中得到了最广泛的应用并发挥了巨大的作用。其次在煤田、盐矿、水资源，以及金属与非金属矿产勘探中都得到不同程度的应用。产生人工地震波的震源有两大类：一类是炸药震源，如机械震源、气爆震源、电能震源等；一类是机械震源。陆地表面进行地震勘探时，主要使用炸药震源和机械震源。关于地震技术的发展，我国学者将其概括为“三高一准”，即高信噪比、高保真度、高分辨率和准确成像，使得地震勘探结果的精准度大幅度提高，已逐步从作简单构造图，扩展到进行地层、沉积、构造、储层物性、生油评价和超压预测等研究，进而到油气藏流体研究和动态监测。煤田地震勘探及其相应的研究工作也有了长足的进步。虽然我国煤炭资源丰富，探明储量占世界第一位，是世界上最大的产煤国家。然而由于沿海、中部缺煤省寻找后备基地，以及机械化采煤的需要，要求解决小断层、陷落柱、顶板漏水、煤层精细划分等问题，煤田高分辨率地震勘探和岩性地震勘探得到较快发展。

5地球物理测井

该技术手段是对钻孔内地球物理场存在的变化特征进行探测的研究技术，对于井孔区域介质分布情况进行研究，进而对工程、地质等相关的科学问题进行研究解决，该技术又称为钻井地球物理勘探技术。随着近年来测井理论不断发展，以及数据采集和数据处理技术的高速发展，与解释方法的不断提升，测井数据内相关的地质信息变得越发丰富起来，大大提升了矿产资源研究水平，同时也为地质构造学，地层学，岩石学等相关地质研究领域的发展起到了良好的推动作用。该项技术分辨率非常高，可以将岩层纵向连续变化特征给定量提供出来，更好地指导地质研究工作。特别是伴随计算机技术的高速发展，特别是伴随计算机技术的高速发展，使得地质现象定量描述更加精准化，通过地球物理测井技术，能够更好地开展相关地质研究工作，促进地质研究工作水平的不断发展。

结语

深部矿井开采影响矿井高产高效安全生产的地质因素较多，地质勘探波场信息丰富，地下介质形态的变化将引起震波运动学与动力学参数的变化，利用多种地震波进行联合勘探即多波多分量地震勘探是其发展方向。井下电磁法勘探，干扰因素多，矿井全空间下电场和电磁波场与地面半空间场理论有所不同，矿井高密度电法测试的视电阻率一定程度上受全空间电场分布与巷道空间影响，需加以分析校正。

参考文献

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[2]李伟，马建东等．浅谈煤田深部开采中的地球物理勘探技术[J]．中国市场，2019(31)．

[3]张莹，吴运城等．高分辨电阻率法在煤矿超前探测中的应用[J]中州煤炭，2018(5)．