物探方法现状及未来展望

陈 琨，刘 洋，张 扬

随着我国地质勘探工作的不断发展，对物探技术以及方法提出了更高的要求，在其发挥重要作用的同时，还要具有使用方便，经济实惠等优势。而随着我国科学技术的不断发展，越开越多的高精度的勘探工作出现。与此同时，传统的探勘技术已经不能完成如此高精度的工作，为了确保工期顺利准时的完成，便更需要应用物探技术。在当今的新形式下，我国对物探技术及方法进行了深入的研究，以期更全面地挖掘其价值并对其价值进行运用，从而促进社会的进步与发展。

1 物探方法的介绍

物探技术的方法和种类非常的，根据不同的环境，应选择不同的物探方法进行工作，主要有：地下物探、航空物探以及地面物探三种方式。不同的工作所选择的仪器类别也是不同的，其探测对象及范围、优点也各不相同。

方法一：三维地震，基本方法为在地面半空间，纵、横向布置多条测线，主要利用反射波信号进行处理解释。适用探查对象是断层、陷落柱等地质构造，煤层赋存规律探查。探查范围在煤田地质，勘探主要为0m ～1500m。优点是煤田地球物理勘探必备手册，缺点是探测富水性不敏感。

方法二：直流电法，基本方法为以不同岩层的电阻率差异为物质基础，通过观测、研究人工建立的稳定电流厂场探测地质异常体。适用探查对象为富水性探测或岩层定性评价。探查范围在一般为0m ～500m。优点是富水性评价效果较好，缺点是受地表高阻成屏蔽，受体积效应影响较大。

方法三：无线电波透视，基本方法是根据良导体矿体（或地质构造比一般岩石层对电磁信号吸收能力差异进行探测，又称“阴影法”。适用探查对象是隐伏地质构造、富水性评价。探查范围一般用于工作面内探测。优点是方便快捷、为工作面内常用探测手段，缺点是对小构造精度有限，且井下施工较繁琐。

方法四：地质雷达，基本方法是利用高频电磁波在岩层传播中遇到地质界面产生反射的特性，探测异常地质体。适用探查对象为隐伏地质构造。探查范围在0m ～40m。优点是探测精度高，缺点是探测距离短。

方法五：浅层地质勘探，基本方法是根据地层岩石之间的弹性参数差异进行勘探。适用探查对象是底层岩层。优点是精度高、分辨率高、对场地要求较小。

方法六：高密度电阻率法，基本方法是根据矿岩石的电性差异对地下进行分层，适用探查对象为富水区、破碎带、空洞。它的优点是探测密度高、信息量大、工作效率高，缺点是对厚度较厚的地层反映不是特别清晰。

2 物探技术中新算法、新理论的应用

（1）几何分型理论：其主要揭示自然界存在的不同物体以及不同的现象存在的相似性，使局部或者整体的相似性能够显露出来。通过点上信息可以将空间上与面上的信息结合起来进行有效的预测。这种理论常用于研究自然界中存在的最常见且不规则的现象，并能够对复杂的程序进行描述。

（2）小波的理论体系：该理论是在旧的理论上形成的一种新型的分支理论，能够对所收集到的信息进行处理，还可以对信号中所掺杂的噪声进行处理，从而得到我们需要的信号。

（3）混沌的理论体系：该理论体系普遍应用于非线性系统的描述，与分形理论体系之间的关系密切。

（4）神经网络系统的计算理论：该理论在一定程度上模拟了人类的大脑，并与大脑有着相似的思维，在对资料进行分析和学习的过程中，还可以对未处理过的资料进行识别判断，并对这些资料进行重新的处理和计算，在此过程中参与量非常大。

（5）地理的信息系统理论：该系统是将计算机作为载体，在计算机硬件的支持下，对信息数据进行采集、储存，并能够在后续中进行管理和查询，而且物探技术中地理信息系统理论的应用，能够对所收集的数据进行快速输出，为后续的数据管理和查询提供了重要的技术支持，未来的发展前景非常的可观。

3 国内外物探装备及技术现状

物探技术自从在石油工业中应用以来，这种技术就在不断地发展和广泛地应用。特别是近几十年来，随着电子技术的发展、互联网的全面普及，物探技术也在不断地向数字化方向发展，从最初的简单勘探到如今的高精度勘探，顺应科学技术的发展，物探能力也在不断提高，而物探技术的发展主要靠的是物探装备，而物探装备的发展主要体现在以下几个方面。

地震处理计算机装备：

计算机技术的不断发展和更新，促使地震资料处理技术也在不断地发展变化，从最初的模拟处理到现在的数字处理，从原来的简单到现在的复杂，无疑不在诠释这种技术的发展与应用。

随着地震资料硬件处理技术的发展，其软件处理系统也在不断发生着变化，而物探技术是现代地震勘探和石油勘探的重要技术所在。

3.1 石油勘探技术的发展

从20 世纪50年代开始，我们国家就开始着手石油的勘探，勘探技术是在那个时候开始，但是在不同的时代，勘探技术也在发生着巨大的变化。近50年来，勘探技术有了突飞猛进的发展。

在20 世纪50年代前用光点照相记录作为地震仪，用的是人工处理方法，数据维数属于1D，20 世纪50年代利用模拟磁带记录，它的代表性方法是多次覆盖，数据维数属于2D，在20 世纪50年代前到20 世纪50年代，解决的主要问题是划分构造单元、圈出有利构造盆地，查明区域构造特征，发现各类局部圈闭。在20 世纪60年代到20 世纪70年代，使用的是数字地震仪，利用高次覆盖、偏移技术，数据维数是2D，主要解决预测和识别油气圈闭的结合形态问题。20 世纪80年代使用数字地震仪，利用三维地震技术，维数在3D/3C，20 世纪90年代是数字地震仪，有代表性的方法是叠前深度偏移、高精度、三维地震、开发地震属于3D/3C，20 世纪80年代到20 世纪90年代，解决主要的问题是查明各种复杂构造以及隐蔽油气藏、描述储集层数分布和非均匀性及其微观特征，油藏内流体性质和分布，以进行油藏综合评价，为油藏模拟建立初始地质模型。21 世纪使用的是地震仪，使用的技术是各种异体技术。

3.2 地震数据处理软件的发展

地震处理数据的软件发展分为三个阶段：第一阶段为批量处理阶段，这是基于计算机发展比较落后时期的处理方式；第二阶段为交互处理阶段，该处理方式在原有的处理方式上进行升级，并运用到了计算机；第三阶段为处理解释一体化，可进行三维可视化操作，大大提升了地震数据处理软件的性能。

4 我国物探技术的的发展

随着综合国力的提升，我国的物探技术也在不断地发展，而物探技术主要应用于勘探，因此物探技术的发展进步从勘探市场入手，在双方追求共同利益的前提下，完成好共同的目标。因此市场经济的发展可以有效的促进科学技术的进步和发展。

国内陆地勘探市场为物探技术的进步和发展提供了一定的平台，而海上和海外勘探将会成为物探技术进一步发展的最具潜力的市场。随着科学技术的突飞猛进，物探技术不仅在陆地勘探市场进行应用，在海上和海外勘探市场都有在研究，并且取得了突出的成就，尤其是在煤矿的稳定开采方面作出了巨大的贡献。对于油气的勘探，由于其复杂性，不仅促进了物探技术的发展，给物探技术了一些新的机遇，但是难免还有一些挑战。在很久以前，我国就提出了“稳定东部，发展西部”的战略方针，该战略方针的提出，为后续我国的物探技术指明了发展的方向。

5 物探技术的具体应用

5.1 物探技术在能源方面探测应用

随着社会的发展，我国对石油和天然气的需求逐步增加，因此勘探及开采工作越来越重要，在勘探过程中，物探技术发挥着极其重要的作用，对于有石油的地区必须先进行探勘，并对能源做前期的了解和普查，最终进行有效的地震勘探。通过物探技术在石油勘探中的运用，并结合高度精密的探测手段，进一步对油气田的构造以及所在的区域进行评估，并最终找出其油气的储存点，做好十足的准备，以期能够在勘探油田过程中遇到的问题进行有效的应对与解决。

5.2 对工程进行物理探测

随着经济的发展，社会也在不断的发展变化着。运用物探技术的工程也越来越多，对物探技术的需求量也在逐渐增加，使得工程物探技术的应用领域越来越广泛。比如现代工程建筑、铁路的修建工程、水利的修建工程以及一些管道的铺设工程，无一不用到物探技术，因此，物探技术也被越来越多的人知晓，其应用也越来越普遍，其中电法勘探和一些地震勘探手段，也越来越多的被应用。

6 物探技术的实践运用中的进步

6.1 在工程方面的进步之处

通过数据显示，物探技术在工程方面的应用十分广泛，如现代工程建筑、铁路的修建工程、水利的修建工程以及一些管道的铺设工程等，在施工之前必须对该领域进行探查分析。比如管道的铺设工程中，可以利用地质雷达法勘探出该地下的情况，根据反馈回来的地下情况作出下一步的工作预案，避免在管道铺设的过程中出现问题，且不能及时进行解决。

6.2 在金属矿物领域的进步之处

物探技术也被广泛应用于有色金属的矿物开采中，通过电磁法和电法勘探的方式，通过对勘探区域内的岩石、土壤等进行信息和获取和分析，通过对勘探对象的分析研究，从而获得有效的数据，才能更容易发现有色金属矿物，进一步提高物探技术的发展水平。

6.3 在能源领域的进步之处

目前，我国能源的需求量也在逐年增加，因此我们必须勘探出能被人类所使用的能源，而此时就需要物探技术的支持和帮助。物探技术的勘探范围广，精确度也比较高，能够对所勘探区域的油田进行综合的勘探和分析。而高精度勘探器在油田勘探中有很大的好处，能够勘探出这片区域内油气的储存量的整体情况，并对该对区的地形进行分析，并找出油田的具体位置，为后续油田的开采提供重要的数据支持，除此之外，还能解决一些油藏问题。

7 物探技术的发展趋势

物探技术在一些重要的工程建设中是必不可少的，在施工之前，需要对该工程所在的区域地质进行勘探，查探该区域的地质是否符合工程的建设，该区域地下是否有危险物埋藏以及地下水、重要管道等分布情况，必须对其详细情况进行查明，这样才能保证工程的顺利开展和实施，这在一定程度上能够确保工程的质量。现在物探技术的发展越来越快，其手段越来越先进，设备能够在计算机的控制下自控进行项目勘探，并能够有效地处理信号，提取出重要的数据。以前所使用的探测仪是插卡式，而现在物理探测仪则大不相同，逐步通过模块系统，使其结构变得更为精致，从而大大减小探测仪的体积，提高其精确度。同时，在物探技术的发展与应用中，计算机是其强有力的载体和支撑，计算机技术的先进与否，直接关系着物探仪器的精确度和测量效率。

目前我国的物探技术的数据收集、处理以及误差的分析与修复功能是非常健全的。特别是在将接收到的信号进行处理的过程中，由于其处处理器处理功能的强大，使得物探勘测仪器的勘测功能也大大提高，从而促进了勘测仪器的发展。随着科学技术的进步，在新技术的大力支持下，我国物探技术也日益变得强大起来。

从物探市场出发，可知物探技术主要包括国内陆地勘探市场、国外勘探市场及海上勘探市场等。从物探技术的发展需求来说，其共同目标是降低油气勘探的复杂程度及勘探技术的使用难度，因此，在研究物探技术的发展方向时，应从油气勘探目标出发，只有明确了油气勘探目标，才能推动物探技术的进步与发展。

在“十五”期间规划中，油气勘探的主攻目标有柴达木盆地西部、酒泉盆地、松辽盆地南部和北部、渤海湾盆地滚动勘探、开拓塔里木盆地台盆区及渤海湾盆地滩海地区等的石油勘探，而天然气勘探主攻的目标有鄂尔多斯盆地、里木盆地库车地区、四川盆地、塔里木盆地塔西南地区、鄂尔多斯西缘及柴达木盆地三湖地区等。从油气勘探及天然气勘探的发展目标出发，可知油气勘探主要集中在我国西部地区，从上述可知，西部地区的地形结构复杂及气候环境恶劣，对物探技术提出了更高的要求。虽然近几年我国物探技术取得了一定的成就，但为了今后长久的发展，必须不断进行物探技术的研究。面对地表、地形条件及地下模型复杂的这一难题，要想在这方面有所突破，在物探技术探究思路上就必须先对出现的问题进行分割、简化和模拟，对极为复杂的对象进行条块分割，在简化的前提下，使复杂的条件理想化，采用正演模拟的方式来实现复杂问题的反演，通过将问题量化，与油气勘探的目标进行比拟。由于油气勘探是一项复杂的系统工程，其需要从多学科、多专业进行研究，这就要求在研究物探技术方面需要采用系统思维和定量思维的方式，充分考虑系统的内外关系及内部结构，并对这些问题进行量化，使复杂问题得以解决。然而，在科学技术不断发展的今天，科学技术“组合式”开发已成为主流，将现有的科学技术组合在一起，将产生一种质的飞跃，正如油气勘探而言。面对经济发展对物探技术的需求，在油气勘探技术发展方面，实现多学科、多专业类型的结合，做到“一个基础，三个三结合”。其中，一个基础包括地表构造、地层及沉积等各个方面的基础研究，而三个三结合主要包括地质、地震、重磁电等地质构造的勘察；地质、地震、测井三个方面的研究；地震、处理、解释等方面的深化研究，只有做到以上几点，才能有效提高物探技术的水平和油气勘探效益。

8 结语

随着物探技术的发展，其已被广泛地应用于人们生活中的各个领域。在科学技术的发展推动下，社会在不断地进步，我国的勘探技术也随之在不断地发展，而且更加智能化、自动化，其探测功能更加丰富。作为一名研究人员，我们应该时刻注意多学科知识的使用，详细分析地质结构特点，分析地球物理技术，从而促进物探技术的发展，并使其顺应历史的发展潮流。