基于高光譜技術(shù)的油氣勘探方法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和尋找復(fù)雜油氣藏的需要，地震、油氣化探和衛(wèi)星遙感方法被逐步引入油氣勘探工作中。高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，能把遙感的油氣勘探應(yīng)用推向更高、更有效、定量化的應(yīng)用層次。本文簡(jiǎn)單總結(jié)了基于高光譜技術(shù)的油氣勘探方法。

利用地表土壤的反射光譜勘探油氣的方法

反射光譜學(xué)（Reflectance spectroscopy）就是基于某個(gè)波長區(qū)域電磁波與物質(zhì)的相互作用來分析物質(zhì)的一種技術(shù)。利用地表土壤的反射光譜進(jìn)行油氣勘探是建立在反射光譜學(xué)和油氣微滲漏理論的基礎(chǔ)上的一種方法。運(yùn)用反射光譜學(xué)原理，根據(jù)物質(zhì)的診斷性光譜吸收特征，可以鑒別物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)。

以反射光譜學(xué)和油氣微滲漏理論為基礎(chǔ)，結(jié)合野外采集樣品的檢測(cè)報(bào)告，對(duì)于某地區(qū)地面測(cè)量的光譜進(jìn)行分析，從而提出了典型含氣區(qū)測(cè)點(diǎn)的光譜曲線的宏觀特征；然后，完成反射光譜中的吸收特征的提取，包括吸收波段深度、位置、寬度和對(duì)稱度，以此分析測(cè)區(qū)采集的樣品的光譜，建立特征光譜庫；提出了檢測(cè)地表烴類物質(zhì)的方法；最后基于線性解混模型，綜合應(yīng)用基于小波變換的PCA、k均值聚類、SAM等數(shù)學(xué)工具，將光譜數(shù)據(jù)分類，實(shí)現(xiàn)半定量地提取測(cè)區(qū)主要蝕變礦物的豐度信息。

通過植被異常提取油氣滲漏信息

土壤中天然氣的異常是由于地下油氣管道或天然油氣滲漏造成的。土壤中的天然氣影響植被的生長，而植被的生長狀況可以通過光譜反射曲線來監(jiān)測(cè)。大量的油氣滲漏可以使植被的葉綠素減少。油氣滲漏滲漏使植被的光譜發(fā)生變化，包括紅色到熱紅外波段（紅邊）的反射率的突然上升，坡度，拐點(diǎn)和高度的變化。這些可以用來區(qū)分幾種重要的植被特征。通過植被的光譜曲線來確定植被的種屬，然后在確定同種植被不同地區(qū)之間光譜曲線的差別，以此來確定由于油氣滲漏造成的植被異常區(qū)”。

如果土壤中的C0.含量達(dá)到50%時(shí)，在1400 nm 和1900nm處的水分光譜曲線顯示葉片中的水分含量減少。但C0.含量高對(duì)植被危害不大，造成植被光譜變化的主要原因是因?yàn)槿毖酢Ｓ蜌鉂B漏時(shí)進(jìn)入土壤中的大量甲烷、乙烷使土壤的氧氣大量減少。乙烷使玉米的反射光譜在 580nm處的反射率增長。

對(duì)植被指數(shù)NDVI小于0.75的區(qū)域，利用HYMAP傳感器 R440/R740對(duì)油氣滲漏區(qū)的探測(cè)效果較好。當(dāng)NDVI大于0.75時(shí)，利用HYMAP傳感器R740/R720對(duì)油氣滲漏區(qū)的探測(cè)效果較好。最理想的遙感探測(cè)植被受油氣滲漏的影響波段在可見光和近紅外幾個(gè)比較窄的波段?，F(xiàn)有的航空和航天遙感還不能探測(cè)空間區(qū)域小于2米的油氣滲漏區(qū)。油氣滲漏對(duì)植被的影響在圖像上具有圓形規(guī)律，利用指數(shù)或高斯過濾器對(duì)提高信息精度有較好的效果。長期的油氣滲漏對(duì)地表的生物種類也會(huì)造成一定的影像，并使土壤中的水分含量減少。

油氣滲漏區(qū)蝕變信息提取方法

蝕變提取主要采取的是比值的方法突出各礦物的蝕變信息，其選取比值波段的原則為：

（1）首先優(yōu)先選取質(zhì)量較好的波段，作為后續(xù)處理和運(yùn)算的波段；

（2）在可先的特征吸收、高值區(qū)，盡量選擇能夠避開植被及其他礦物影像的位置；

（3）由于實(shí)際情況的不可預(yù)知性，因此其比值后所得的范圍，與實(shí)驗(yàn)室測(cè)定波譜比值后的計(jì)算值存在一定誤差，因此在提取時(shí)，適當(dāng)放寬了通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出的范圍，作為實(shí)際提取的范圍。

基于以上原則，對(duì)粘土礦物選取反射高值2.135um和低值2.205m進(jìn)行比值處理。其比值后粘土礦物的理論值為1.281~1.770um。三價(jià)鐵離子選取反射高值1.285 um和低值0.894 um進(jìn)行比值處理，則比值應(yīng)介于1.335~2.89um之間。二價(jià)鐵離子選取反射高值1.749um（波段）和低值1.184um（波段）進(jìn)行比值處理，則比值至少應(yīng)介于1~5um之間。烴類物質(zhì)選取1.725m的吸收位置和2.07um的高值位置進(jìn)行計(jì)算。

在對(duì)碳酸根離子蝕變信息時(shí)，考慮到碳酸鹽礦物特稱的光譜特性，其在熱紅外部分和其他礦物的區(qū)別度更大，更有利于其信息的提取M。以上油氣勘探方法顯示，基于高光譜的微滲漏探測(cè)主要通過一些間接證據(jù)，如植被異常、土壤和巖石蝕變，為油氣勘探提供線索。而油氣資源的確定還要依靠相關(guān)的地質(zhì)資料。