基于高光譜遙感和超低頻電磁探測技術(shù)的油氣信息提取

0 引  言

遙感技術(shù)在油氣勘探中應(yīng)用不僅對指明勘探方向，縮小勘探目標具有重要作用，而且遙感探測也是一種低成本、快速評價新方法。超低頻電磁探測技術(shù)作為一種非地震勘探手段，是當前對地下進行低成本、快速勘探的學(xué)術(shù)前沿，該技術(shù)利用天然源超低頻電磁波實現(xiàn)探測目標的無損傷探測，并具有穿透力強、體積小、易攜帶、不受探測地形影響等優(yōu)點。本文以油氣資源快速勘探為目的，以高光譜遙感和超低頻電磁探測技術(shù)為手段，通過研究油氣蝕變信息的高光譜遙感提取、超低頻電磁數(shù)據(jù)分析與處理方法，為提高油氣勘探的工作效率和方法途徑，解決油氣勘探領(lǐng)域目前面臨的技術(shù)難題提供一個探索性的方案。

1油氣信息提取方法與應(yīng)用

1.1 研究區(qū)概況

本文以新疆克拉瑪依市紅沙嘴勘查區(qū)為例，綜合利用高光譜遙感和超低頻電磁探測技術(shù)提取油氣信息。紅山嘴油田位于車排子隆起東北緣，其基底為石炭系的火山巖和變質(zhì)巖，上二疊統(tǒng)超覆沉積在油田南部，中生界自南向北超覆沉積于全區(qū)。地層總傾向東南，地層傾角3.6°-8.4°。區(qū)內(nèi)斷裂多為北東走向，向南部轉(zhuǎn)向近東西走向，斷面北西傾，傾角為45°-65°。在構(gòu)造上，該地區(qū)油藏是由單斜背景下的復(fù)雜斷塊巖性油藏所組成。斷開層位多在上侏羅統(tǒng)齊古組(J3q)之下，垂直斷距為150一300m，水平斷距一般不超過120m。由于紅山嘴油田主力油藏為南部含油狀況較好的稀油油藏即克下組的沖積一洪積相砂礫巖沉積。因此，超低頻電磁探測試驗主要集中在紅山嘴南部的已開采油井，油層平均有效厚度為6.3一13m。以下的儲集層描述也以南部稀油儲集層為主。

1.2 研究方法與結(jié)果

具體研究方法與步驟如下（圖1）。

1.2.1 收集勘查區(qū)已有地質(zhì)資料，確定油氣蝕變指示礦物

首先對該區(qū)域的地質(zhì)資料進行收集。收集到的地質(zhì)資料顯示該地區(qū)粘土礦物富集，泥質(zhì)巖的粘土礦物以富含二八面體亞族的蒙脫石為主，相對含量高達50%，除此而外，還有綠泥石成分出現(xiàn)，其相對含量一般在30%左右。同時，研究區(qū)及其富集地區(qū)地層普遍含有菱鐵礦。分析表明，油氣烴滲漏造成的還原環(huán)境所導(dǎo)致的高價鐵還原為低價鐵的結(jié)果，導(dǎo)致地層低價鐵富集。因此，結(jié)合油氣烴滲漏理論，蒙脫石、綠泥石和菱鐵礦可以被確定為研究區(qū)的油氣蝕變指示礦物。

圖1 研究方法流程圈

1.2.2 獲得勘查區(qū)的高光譜遙感影像，進行預(yù)處理

本實施例中獲得該地區(qū)的一幅高光譜影像，對該影像進行大氣校正以及幾何校正等預(yù)處理。

1.2.3 確定油氣蝕變指示礦物綜合分布區(qū)域

對預(yù)處理后的高光譜遙感影像，進行油氣蝕變指示礦物高光譜信息的提取，并根據(jù)提取結(jié)果獲得蝕變指示礦物的綜合分布區(qū)域。對確定的油氣蝕變指示礦物：蒙脫石、綠泥石和菱鐵礦，分析其光譜特征，分別采用不同的提取方法。對于蒙脫石和綠泥石，先采用混合調(diào)制匹配濾波(MTMF)進行礦物提取，然后再采用波段比值分析方法進獲取礦物分布圖，對菱鐵礦采用光譜角分類的方法(SAM)獲得礦物分布圖。

1.2.4 根據(jù)蝕變指示礦物的綜合分布圈定潛在埋藏區(qū)

綜合蒙脫石、綠泥石和菱鐵礦三種的礦物分布圖，獲得油氣蝕變的綜合分布區(qū)域，確定油氣潛在埋藏區(qū)。其中，蒙脫石，菱鐵礦和綠泥石三種蝕變礦物的分布區(qū)域較為一致，形成了北中南三個異常區(qū)域，北部較為富集，南部較為稀少，因此北部異常區(qū)為潛在埋藏區(qū)(圖2左圖)。

1.2.5 獲取超低頻探測數(shù)據(jù)

綜合已有地質(zhì)資料和現(xiàn)有條件，選擇北部異常區(qū)設(shè)計超低頻探測路線，布設(shè)測線(探測剖面)1條，測點6個，在每個測點進行實地探測，獲得超低頻探測數(shù)據(jù)。

1.2.6 確定具體的油氣勘探靶區(qū)

在將獲取的超低頻探測數(shù)據(jù)進行處理時，對單個測點探測的超低頻數(shù)據(jù)，先進行疊加處理，再進行自適應(yīng)闌值小波去噪，獲得一維探測曲線，然后對6個測點數(shù)據(jù)采用反距離加權(quán)方法生成超低頻探測二維剖面圖。其中，測點1、測點2之間的超低頻振幅高于其它測點，說明該段地層可能因為油氣藏得存在而使得其電阻率相對較高，故推測其為油氣潛在埋藏區(qū)(圖2下圖)。

圈2 礦物光漪指數(shù)綜合信息提取結(jié)果與超低繃電盛探洲結(jié)果圈

其中,左圈為光資指效稼合信息提取結(jié)果圈,藍色:滾脫石.紅色:菱鐵礦.綠色:綠泥石,右圈為超低紐電徽探側(cè)結(jié)果圈

2 結(jié) 論

通過上述研究方法，并結(jié)合已有的地質(zhì)資料，將獲得的超低頻數(shù)據(jù)以及蝕變礦物分布圖進行綜合分析。結(jié)果表明，影像覆蓋的北部地區(qū)存在多種油氣烴蝕變異常。而在對油氣蝕變區(qū)域進行超低頻探測后，發(fā)現(xiàn)超低頻二維剖面上呈現(xiàn)為較高振幅，推測可能為儲油層。同時該地區(qū)的地質(zhì)資料也表明該地區(qū)的克下組地層為沖積一洪積相砂礫巖沉積，具有良好的生油和儲油構(gòu)造，進一步驗證了我們的勘查結(jié)果。本文通過對紅山嘴地區(qū)的高光譜信息提取和超低頻電磁探測分析，表明綜合利用高光譜遙感和超低頻電磁探測技術(shù)提取油氣信息，夠快速有效的實現(xiàn)測區(qū)從地表至地下的油氣信息分析，其結(jié)論與己知地質(zhì)結(jié)果相吻合，驗證了該方法具有應(yīng)用前景。

萊森光學(xué)- iSpecHyper-VM系列無人機機載高光譜成像系統(tǒng)

萊森光學(xué)-多旋翼無人機高光譜成像系統(tǒng)iSpecHyper-VM系列是一款基于小型旋翼無人機的高性能機載高光譜成像系統(tǒng)。

萊森光學(xué)-多旋翼無人機高光譜成像系統(tǒng)光譜范圍400-1000nm/900-1700nm,由高性能高光譜相機、穩(wěn)定云臺、高清相機、GNSS模塊、機載控制與數(shù)據(jù)采集模塊、機載供電模塊、地面站模塊等部分組成。核心載荷高光譜相機完全自主研發(fā)，采用1英寸大靶面CCD圖像傳感器具有高光譜分辨率、高靈敏度、大視場及優(yōu)異的成像性能，配合定制開發(fā)的高性能穩(wěn)定云臺，能夠有效降低飛行過程中無人機抖動引起的圖像扭曲與模糊；同時與GPS同步觸發(fā)，實現(xiàn)可見光照片匹配同步GPS信息；通過地面實時數(shù)據(jù)平臺實時觀測飛行器采樣點并可利用地面端設(shè)置采集的航線預(yù)覽及矯正功能；有輻射度校正、反射率校正、區(qū)域校正等批處理能力。輔助相機可實時可見、監(jiān)控拍攝效果，有圖像實時回傳功能；有輻射度校正、反射率校正、區(qū)域校正等批處理能力，光譜相機控制、數(shù)據(jù)采集、自動曝光、自動掃描速度匹配、輔助攝像頭功能、支持遠程遙控、支持巡航、慣導(dǎo)采集模式，數(shù)據(jù)支持Envi等主流遙感軟件，實時常用植被指數(shù)計算功能、光譜及圖像數(shù)據(jù)預(yù)覽、建庫、建立指標解譯庫等功能。

萊森光學(xué)-多旋翼無人機高光譜成像系統(tǒng)與大疆M600 pro/M300RTK無人機完美適配，支持同類型的多種無人機；系統(tǒng)支持配件升級及定制化開發(fā)，為教育科研、智慧農(nóng)業(yè)、林業(yè)調(diào)查、水環(huán)境監(jiān)測、目標識別、軍事反偽裝等行業(yè)高端應(yīng)用領(lǐng)域提供高性能解決方案。

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萊森光學(xué)- iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機/便攜式高光譜成像系統(tǒng)

萊森光學(xué)-iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機是萊森光學(xué)（LiSen Optics）專門用于公安刑偵、物證鑒定、精準農(nóng)業(yè)、礦物地質(zhì)勘探等領(lǐng)域的最新產(chǎn)品，主要優(yōu)勢具有體積小、幀率高、獨有高光通量分光設(shè)計、信噪比靈敏度高、大靶面探測器、高像質(zhì)等特點。iSpecHyper-VS采用了透射光柵外置推掃或內(nèi)置原理高光譜成像，系統(tǒng)集成高性能數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)，高速接口傳輸，全靶面高成像質(zhì)量光學(xué)設(shè)計 ，物鏡接口為標準C-Mount，可根據(jù)用戶需求更換物鏡。iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機，廣泛應(yīng)用于公安刑偵、物證鑒定、精準農(nóng)林、遙感遙測、 工業(yè)檢測、 醫(yī)學(xué)醫(yī)療、采礦勘探等各領(lǐng)域。

萊森光學(xué)-iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機/便攜式高光譜成像系統(tǒng)主要技術(shù)特點

2 光譜范圍400-1000nm或900-1700nm，分辨率優(yōu)于3nm

2 獨有高光通量分光成像設(shè)計、信噪比靈敏度高

2 高性能CMOS/CCD/InGaAs(TE Cooled)圖像傳感器，數(shù)據(jù)格式支持ENVI,支持多區(qū)域ROI

2 可選配電控自動對焦技術(shù)、自動曝光、自動成像掃描匹配

2 全靶面高成像質(zhì)量光學(xué)設(shè)計，點列斑直徑小于0.5像元

2 多種焦距物鏡鏡頭（12.5/25mm/35mm/75mm）可根據(jù)用戶需求更換物鏡

2 多種光學(xué)附件可選：戶外太陽光源、實驗室太陽勻化光源工作臺、三腳架（野外專用）、數(shù)據(jù)線、電源線、電源（外置電源模塊）、儀器便攜式手提箱（定制三防箱）、專業(yè)高光譜采集軟件

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萊森光學(xué)- iSpecField-系列手持式/便攜式地物光譜儀

萊森光學(xué)-iSpecField系列地物光譜儀是萊森光學(xué)（LiSen Optics）專門用于野外遙感測量、土壤環(huán)境、礦物地質(zhì)勘探等領(lǐng)域的最新明星產(chǎn)品，由于其操作靈活、便攜方便、光譜測試速度快、光譜數(shù)據(jù)準確是一款真正意義上便攜式地物光譜儀。iSpecField系列地物光譜儀光譜范圍250-1100nm/250-1700nm/250-2500nm,采用了工業(yè)級觸控顯示屏手柄探頭，手柄探頭同時采用了獨有光學(xué)設(shè)計內(nèi)置攝像頭（相機）、GPS、激光指示器、內(nèi)置光學(xué)快門控制，同時地物光譜儀主機與工業(yè)級觸控顯示屏手柄探頭一體化設(shè)計，可野外現(xiàn)場直接進行地物光譜操作測量，野外操作更加便捷方便，非常適合復(fù)雜的野外地物光譜測量。

萊森光學(xué)-iSpecField系列地物光譜儀主要技術(shù)特點

2 光譜范圍250-1100nm/250-1700nm/250-2500nm，固定全息光柵一次性快速掃描分光

2 2048像素面陣BT-CCD，256/512像元InGaAs，高像素雙路探測器同步測量，光譜精度高、分辨率高

2 主機與工業(yè)級觸控顯示手柄探頭一體化結(jié)構(gòu)，野外測量無需額外電腦，操作靈活

2 最短積分時間30微秒，測量動態(tài)范圍大，7吋高清觸控顯示遠程觸發(fā)一鍵測量

2 內(nèi)置＞800萬像素自動對焦攝像頭（相機）、GPS、激光指示器、內(nèi)置光學(xué)快門控制

2 GPS定位、地物圖像、角度測量、距離測量、空氣溫濕度測量與光譜實時對應(yīng)同步

2 SpecAnalysis專用地物分析軟件，兼容ENVI、TSG、Arcgis等第三方工具軟件，嵌入了USGS數(shù)據(jù)庫和NDVI等13個植被指數(shù)

2 豐富測量光學(xué)配件：標準白板/灰板、葉片透射夾、礦物土壤專用探頭、手槍式光纖探頭、室內(nèi)太陽光源、視場角鏡頭、BRDF測量附件、透反射實驗室支架裝置、遠程觸發(fā)器等可滿足野外和實驗室測量需求，可實現(xiàn)透射反射率、輻照度、輻亮度等測試

2 大容量電池，續(xù)航時間4-5小時，供電電池模塊可拆卸，可配置備用電池模塊，滿足長時間野外測量

詳情可見：http://www.613602.com/bianxieshidiwuguangpuyi/#go