用於油氣勘探的新工具：用途廣、性能優！

導讀

俄羅斯莫斯科物理技術學院分子電子學中心開發並測試了一種用於油氣勘探的地震台站，這種新型設備具有無與倫比的帶寬，因此能夠勘探出地下深達幾十公里的儲油層結構。

關鍵字

能源、海洋、感測器

背景

世界範圍內油氣勘探的標準技術是主動地震測量技術。它包括在地球表面或者水下生成地震波，然後地震波會通過油或水，傳播到幾十公里的深度。當反射波返回地球表面時，會被地震感測器接收到。反射信號包含位置和地下結構特性信息。

創新

俄羅斯莫斯科物理技術學院（MIPT）分子電子學中心（CME）開發並測試了一種用於油氣勘探的地震台站。這種新型設備具有無與倫比的帶寬，因此能夠勘探出地下深達幾十公里的儲油層結構。這種地震台站可用于海岸上、過渡區、海洋的勘探。無論是在北極還是南太平洋，它都可以部署於深達0.5公里的地方。

（圖片來源：MIPT）

這項研究發現發表於美國氣象學會的《大氣和海洋技術雜誌》（Journal of Atmospheric and Oceanic Technology）。

技術

MIPT 分子電子中心的領頭人 Vadim Agafonov 這樣描述該設備：

「我們開發的這種地震台站可安裝在海床或者海岸上，用於油氣勘探工作。它是一個密封的模塊，裝配有自己的電源、以及我們團隊開發的一系列高靈敏度的感測器、信號記錄系統。感測器採集的數據會寫入到內置的存儲模塊中。這個台站裝配有介面，用於設置記錄參數、下載數據以及將數據傳輸到中央台站，進行後續處理。」

台站可以接收含有油氣勘探有用數據的地震信號。總體來說，勘探架使用了定位於海底的網路台站。部署於船上的強大氣槍噴射出壓縮空氣從而製造出地震波。這些地震波向海床傳播，並滲透到陸地。

隨著地震波傳播到更遠的地方，會在其遇到的表面上反射回來。地震台站能夠接收到反射信號並進行後續分析。這樣便可以揭示出地下結構，包括潛在的油氣儲層。台站可以在海岸、冰、崎嶇的地形以及海洋與陸地的過渡區上運行。它能夠承受惡劣的環境條件，包括零下30攝氏度的低溫，以及65攝氏度的高溫。由路基模塊採集的數據會實時傳輸到中央台站，用於後續處理。相比之下，這些台站在海床上累積數據，當實驗結束時，這些數據會被轉發到中央單元。台站具有自主操作設計，能夠根據記錄參數，持續30到60天記錄數據。

設備核心是由MIPT開發的獨特的地震感測器。每個感測器由浸入液體中的微米級尺寸的高導電性結點組成。地震信號引起液體相對於電極的移動，從而影響電極之間的電流。這些感測器嵌入在系統中，對於記錄下的信號進行數字化處理，並且存儲到內部的驅動器中。該系統的性能特性明顯優於類似的現有產品。

現在，大多數類似的地震台站使用的是機電的地震波檢波器，帶寬為10赫茲到250赫茲。由CME開發的感測器的帶寬為1赫茲，可以採集低頻波（這些波可以傳輸的更遠）。由於總量和尺寸的限制，通常海洋和過渡區探測系統無法安裝在岸上。同時，路基的系統不適合離岸使用，因為它們不是水密的。由MIPT開發的這種感測器是通用的。它也可以集成先進的電路和硬體組件。

價值

（圖片來源：MIPT）

實地測試在俄羅斯西南部克拉斯諾達爾邊疆區的亞速海展開。17個台站組成的網路被安裝在海床上，更遠的控制站安裝在海岸上。這些台站可以在預定的記錄地址，同步接收地震和水聲信號。除了常規的數據採集，系統也能夠足夠靈敏地檢測到8月7日發生在烏克蘭的地震，儘管它部署在震中的200公里以外的地方。這種地震台站已經證明可以用于海床以及過渡區的地震和地震學研究，包括檢測低頻事件例如區域地震。

這個設備已經引起了俄羅斯盧克公司（Lukoil）、俄羅斯石油公司（Rosneft）以及其他公司的關注。

參考資料

【1】https://mipt.ru/english/news/new_tool_for_oil_and_gas_exploration_beats_all_competition

【1】http://dx.doi.org/10.1175/JTECH-D-16-0254.1

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