地球探測「領跑者」

2021-01-18 新華社客戶端

目前,國際主流探測方式以航空、地面和井中為主,並在向空-天-地-海立體探測的模式發展。

文/於平

地球探測技術的先進性和科學組合,決定著獲取地學信息的廣度、精度、效率,進而影響著對探測目標的發現能力。目前,國際主流探測方式以航空、地面和井中為主,並在向空-天-地-海立體探測的模式發展。

長期以來,美國、俄羅斯、加拿大、法國等研發的地球物理探測裝備及軟體產品佔據了全球主體市場。近年來,國外一些研究機構和相關企業更是憑藉材料製備工藝、微弱信號檢測技術和系統集成方法等方面的突破,不斷鞏固著地球物理探測裝備技術引領者的地位。

航空地球物理探測技術主要包括航空磁測、航空電磁、航空重力/重力梯度、航空放射性以及航空物探遙感綜合探測系統等。這些技術具有勘探範圍大、效率高、精度高等特點,適用於海域、陸域複雜地理環境和地質條件下的精細探測,目前,已廣泛應用於油氣和固體礦產資源勘探以及軍事探測工程領域。

目前,發達國家的地質調查機構都建立了自己的航空地球物理靜態和動態試驗基地。加拿大航空地球物理公司在一個地面電磁幹擾小的村莊建立了較為理想的航空電磁儀器地面試驗基地,還在渥太華東部附近的低山區與平原區交界處建立了一個航空重力動態試驗場。值得一提的是,這個動態試驗場有非常詳細的地面重力測量資料,也有不同高度和不同方向的航空重力測量資料、空地資料做詳細的對比。

地面和井中勘探是傳統地球物理勘探和地球深部探測的主體手段,主要包括地震、重磁和測井等探測技術。

目前,法國的地震勘探裝備佔據全球油氣勘探裝備主體市場,其寬頻帶和三分量等高端技術為特色的裝備產品在國外很受歡迎。法國舍賽爾公司(Sercel)一直是世界上最大的地震儀器廠商,成立於1962年,總部設在南特。

重磁勘探是以地球的重力場作為被探測物體的引力場,以地球的磁場作為被探測物體的磁化場,從而用重、磁力儀器觀測被探測物體受地球的吸引所產生的重力異常及其被地磁場磁化後所產生的磁異常,來達到探測目的。

美國和加拿大在重磁勘探裝備技術方面處於領先地位,擁有絕對的市場佔有率,並憑藉高精度、小型化產品跨代研發收穫了巨大的經濟效益,代表性的企業有美國飛歌物探公司等。

測井是利用巖層的電化學特徵、聲學特性以及放射性等地球物理特性,測量地球物理參數的方法。法國人康拉德·斯倫貝謝是測井技術的發明者,也是世界油田服務行業斯倫貝謝公司的創始人。1941年,康拉德和馬瑟爾兩兄弟共同獲得了美國石油工程學會(SPE)授予的安東尼盧卡斯金獎,以表彰他們為開發測井技術所做的開創性工作。自上世紀70年代後,斯倫貝謝已經發展成為集物探、測井、鑽井等為一體的綜合性油田服務企業。

隨著信息技術的日新月異,地球物理勘探技術也在朝著信息化方向發展,一些地球物理勘探軟體也逐漸問世。代表性的有加拿大Geosoft公司研發的Oasis montaj軟體、英國ARKeX系列產品、法國斯倫貝謝公司的GeoFrame和Petrel系統等。這些地球物理勘探軟體實現了多類勘探方法、海量數據、多種處理和解釋技術的高效集成。

近20年來,中國雖然在前沿技術研發、裝備實用化與產業化方面仍然處於相對落後狀態,但自「十二五」規劃以來,中國的探測技術裝備研發堅持自主創新,以提高勘探裝備的測量精度、穩定性、實用性、自動化程度和標準化水平為目標,著力攻關核心技術的研發與集成和針對性,在關鍵領域力求打破國際壟斷。

(作者系吉林大學地球探測科學與技術學院教授)

來源:2019年6月26日出版的《環球》雜誌 第13期

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