CN101625422B - 一种固定场法时移微重力油气藏监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是地面重力勘探的固定场法时移微重力油气藏监测方法，远离油气藏稳定区建立微重力基线，基点水平且永久固定，标注基点点号和中心位置，进行微重力基线和普点固定场观测观测，建立GPS基准站，测量基点、普点的高程和平面坐标，按时移间隔，重复往返观测进行固定桩稳定基线和微重力普点的时移复测，取多次观测的平均值，计算每次工区的布格重力异常，求取剩余重力异常、重力梯度信息和每两次的观测对应的密度变化，确定油气变化、油田水分布时移变化特征。本发明不影响油气开发作业，是无损监测，时移重力监测的微重力观测精度达到10微伽。

Description

一种固定场法时移微重力油气藏监测方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，具体是地面重力勘探的一种固定场法时移微重力油气藏监测方法。

背景技术

地面重力勘探方法为面积性一次观测重力采集方法，(执行的标准为《地面重力勘探技术规程(SY/T5819-2002)》)，其中面积性采集是对工区内坐标点(普点)采用单次观测法观测。常规重力勘探不进行不同年月时间的时移复测，主要是某一次观测反映的地下密度分布，即把地下密度分布视为恒定的、不随时间变化的，这种方法不考虑地下密度分布随时间的变化。

目前使用的地面重力勘探的重力普点观测方法是：一个观测单元(L1或L2等单元)的观测顺序为“基点A，普点1，普点2，...，检查点，...，普点n，基点B(或基点C、基点A)”。这种采集方法为单次观测，1∶5万重力数据采集观测精度一般在0.040mgal，精度较低，不进行不同年月重力异常变化的多次时移复测研究，且其重力基点分布位于普点区域，一般基点成网状布设，不考虑重力基点有否随时间变化的影响。这种采集方法只适于常规勘探目标，难以满足时移微重力监测方法的时移性要求。

发明的内容

本发明的目的是提供一种对油气藏开发作业无损的一种固定场法时移微重力油气藏监测方法。

本发明通过如下技术方案实现，具体步骤是：

1)从远离油气藏的稳定区域建立稳定微重力基线；

步骤1)所述的稳定微重力基线由不少于10个稳定微重力基点组成，稳定微重力基点采用固定桩，并永久性标注稳定微重力基点的点号和中心位置。

以上所述的固定桩表面是水平且永久固定的。

步骤1)所述的稳定区距油气藏边缘的距离要求在5～6km，油气藏区域的稳定微重力基点与稳定基线是一体的，是其末端。

步骤1)所述的稳定微重力基线是由稳定微重力基点组成的一条固定桩微重力基线，而不形成基线网。

2)在固定桩上进行微重力基线观测，稳定微重力基线不少于两次100％重复往返观测，稳定微重力基点重力值取多次观测的平均值，重力相对值以远离油气藏区的稳定微重力基点起始点为起始推算点；

步骤2)所述的100％重复往返观测法是地面重力勘探中基点网的常用观测方法。

3)建立微重力普点固定桩，标注普点的点号和中心位置，并在固定桩上进行油气藏区微重力普点固定场观测。

步骤3)所述的微重力普点固定观测场重力观测单元的观测方式采用单台仪器的100％重复往返观测法观测。上述观测单元的启闭重力基点时间小于3小时，而且要求普点观测单元的启、闭重力基点为同一个重力基点。

步骤3)所述的微重力普点固定观测场进行不少于布设5％的检查点观测，且检查点在整个工区空间、时间上分布均匀。

4)对微重力普点进行测点近区八方位实测地形改正和进行中区和远区地形改正；

步骤3)所述的测点近区是0～20m；中区是20m-1000m；远区是1000m-20000m。

步骤3)所述的八方位实测地形改正与常规重力勘探要求相同。

5)进行地面测地测量，首先建立GPS基准站；而后测量确定微重力基点、微重力普点的高程和平面坐标，其中要布设复测点进行检查测量；

步骤5)所述的GPS基准站是，以油气藏所在盆地的高精度GPS网为基准，采用双中心站法在工区四周均匀布设4个GPS基准站，按GPS基准站实测埋设参考重力基点的标志。

步骤5)所述的GPS基准站联测中误差：纵坐标中误差Mx≤0.1m，横坐标中误差My≤0.1m，高程中误差Mh≤0.03m。

步骤5)所述的微重力基点、微重力普点的高程和平面坐标的测量，可采用卫星实时动态差分法或双频事后差分法(RTK)施测，每测点测两次，取平均值。

步骤5)所述的复测点检查测量，要求布设占坐标点总数5％的复测点(相同基准站3％，不同基准站2％)。复测点点位中误差Mx≤0.15m，My≤0.15m，Mh≤0.03m，以两倍的中误差作为极限误差。RTK的实测点应使用快速静态检查。

6)对稳定微重力基线采用不少于两次(或两台仪器)的100％重复往返观测法进行固定桩稳定基线的时移复测，稳定基点重力值取多次观测的平均值；

步骤6)所述的时移复测要求考察稳定基线的稳定状况，采用远离油气藏的稳定基线线段的重力基点间的差值，如果稳定区内某两个微重力基点间的重力差值与前次观测时相同，则该微重力基点可以参与本次微重力复测监测的重力值推算，否则不能参与本次微重力复测监测的重力值推算，而由其前后稳定重力基点的重力差值代替。

7)在普点固定桩上进行，采用单台仪器的100％重复往返观测法进行时移重力普点固定场时移复测，普点复测时每个单元的启闭重力基点为同一个基点，且与首次观测时的启闭基点为同一个微重力基点；

步骤7)所述的每个单元的启闭重力基点时间不超过3小时。

步骤7)所述的微重力普点的每次复测观测时要检查固定桩的完好状况。

步骤7)所述的微重力普点复测要布设5％的检查点观测，要求每个普点观测单元均由检查点布设，且检查点在整个工区空间、时间上分布均匀。

步骤7)所述的固定场复测是指时移微重力普点复测，采用固定桩、沿与微重力普点建场相同的固定启闭观测路线观测。

8)对首次建立的GPS基准站和微重力基点、微重力普点实施测地时移复测，复测点布设要求同步骤5)，基准站联测中误差及复测点点位中误差要求同步骤5)；

9)在以后的每次基线、普点、测地时移复测时，重复步骤6)、7)、8)三步骤；

10)采用常规的方法对第一次微重力观测，计算工区的布格重力异常，求取剩余重力异常、重力梯度信息，确定油气田区域的地质构造、断层分布；计算每前、后两次的观测产生的时移重力异常差、以及本次观测与以前某一次微重力观测的时移重力异常，计算时移重力异常差对应的密度变化，确定油气变化、油田水分布时移变化特征。

本发明采取的主要手段是研发出一套新的地面时移微重力采集、处理解释方法，设计出基于相对重力测量、使用高精度L&R-D(或CG-5)重力仪，而能满足油气藏长期监测要求的时移监重力勘探技术，和时移微重力资料处理解释方法。本发明不影响油气开发作业，只在地面施工，不损害钻井，是无损监测技术。本发明时移重力监测，微重力观测精度达到10微伽。

附图说明

图1，稳定重力基线示意图。

图2，某气藏区时移微重力监测勘探设计图。

图3，时移微重力普点固定启闭基点100％往返重复观测示意图。

图4，某气藏区时移微重力监测重力异常增量图。重力异常增量为第二次观测的观测异常-第一次观测的观测异常(两次观测之间时间相隔两年四个月)，重力异常单位：10^-5ms^-2，等值线间距：0.02×10^-5ms^-2。

具体实施方式

以下本发明结合附图和实例进一步说明。

依据本发明，执行步骤1)，开展第一次试验，进行了稳定微重力基线建场，依据发明技术，对某气藏区时移微重力监测勘探作出了设计图。从远离油气藏的30km以外的稳定区域建立由13个固定桩稳定微重力基点组成的稳定微重力基线，稳定微基点桩采用铁棍和水泥制作，标桩采用面积不小于40cm×30cm的水泥桩，水泥桩下部使用铁棍固定，水泥桩上表面须平整，桩体高度一般10-15cm。水泥桩上表面中心为测点位置，桩表面须标明中心位置、标注该稳定基点或普点的编号，用“+”字标注出桩面中心，作为该测点的重力、测量的位置。

稳定微重力基线参照附图1，稳定微重力基线由不少于10个稳定微重力基点组成，从远离油气藏区的稳定区布设，距离稳定区6km以上，油气藏区及附近布设1个微重力基点。图中实心点为微重力基点，空心点为微重力普点，虚线为微重力基线。

实测布设稳定微重力基线见图2，由13个稳定微重力基点组成稳定微重力基线，稳定微重力基点起始端距离油气藏30km以上，这些稳定微重力基点沿路分布。实心点为微重力基点，空心点为微重力普点，等值线为本研究区的区域剩余重力异常。

执行步骤2)，在第一次试验中，对稳定微重力基线进行初测，采用两台高精度L&R-D重力仪，分别进行100％往返重复观测方式实测，实现了稳定微重力基线的2次的100％往返重复观测，稳定基点重力值取两次观测的平均值。

执行步骤3)，在第一次试验中，建立普点固定桩，均采用铁棍和水泥制作，标桩采用面积不小于40cm×30cm的水泥桩，水泥桩下部使用铁棍固定，水泥桩上表面须平整，桩体高度一般10-15cm。水泥桩上表面中心为测点位置，桩表面须标明中心位置、标注该稳定基点或普点的编号，用“+”字标注出桩面中心，作为该测点的重力、测量的位置。对每条微重力普点首次观测，分别采用一台高精度L&R-D重力仪实施100％往返重复观测方式实测，各观测单元启、闭基点为同一微重力基点G4D-13。

附图3是微重力普点观测采用的观测方式，黑色实心点为微重力基点，空心点为微重力普点，灰色实心点为重力辅助点(同常规重力勘探中的重力辅助点)，箭头为观测路线方向，空心箭头路线在先，实心箭头路线在后。

执行步骤4)，在第一次试验中，对微重力普点进行0-20m的实测地形测量及地形改正，采用地形图数据对20-2000m范围进行室内地形改正。

执行步骤5)，在第一次试验中，实施GPS基准站和微重力基点、普点的测地。以CDM盆地的高精度GPS网为基准，工区四周均匀布设4个GPS基准站。GPS基准站的标志为标记GPS01、GPS02…。对每个微重力基点、普点实施测地测量。

执行步骤6)，两年以后，在第二次试验中，对稳定微重力基线采用两台重力仪的100％重复往返观测法进行固定桩稳定基线的时移复测，稳定基点重力值取两次观测的平均值。各微重力基点完好、无变动。稳定区内各微重力基点间重力增量无变化，重力基线稳定。

执行步骤7)，在第二次试验中，对微重力普点进行时移复测，发现所有微重力普点固定桩完好。在普点固定桩上，采用单台仪器的100％重复往返观测法进行时移重力普点固定场时移复测，各普点复测单元均启闭于首次试验时所启闭的同一个微重力基点G4D-13。所有单元的启闭重力基点时间均在3小时以内。全区实测布设了5％的检查点观测，检查点分布符合在空间、时间上分布均匀的要求。

执行步骤8)，在第二次试验中，对首次建立的GPS基准站和微重力基点、微重力普点进行测地时移复测。测地实测中，布设了相同基准站3％和不同基准站2％的复测点。

依据本项发明技术，实测获得了稳定微重力基点联测精度8.0微伽，时移微重力观测总精度达到10微伽。GPS测量不同参考站复测点精度统计：复测中误差Mx＝±0.036m  My＝±0.053m Mh＝±0.023m。该项新技术成功地应用于生产试验中，达到了设计的时移微重力精度要求。

执行步骤10)，对第一、第二次观测试验数据处理解释，依据步骤10)技术要求，获得的该气藏区时移微重力监测重力异常增量(第二次观测-第一次观测)，该异常表明，时移微重力监测到了气藏开发变化引起的微重力异常变化，时移微重力观测精度达到10微伽，而气藏开发变化引起的微重力异常变化最大达到100～-100微伽。重力正异常表明了气藏密度的增大，推测对应于地下水聚集，水替代了低密度的气的分布；而重力负异常表明了气藏密度的减小，反映出气藏内部气体的聚集，以及在开发中伴随的气藏水被抽出。据该气田资料，该区气藏在此期间累计生产天然气3.57×10⁸m³，累计产水2061.5m³，固定场法时移微重力油气藏监测技术的实施结果反映出了气藏开发引起的地下气和水的分布变化。

附图4是某气藏区时移微重力监测重力异常增量图，图中空心点是微重力普点，等值线为时移重力异常增量，粗黑线为0值线，带有短齿线的等值线表示微重力增量负异常圈闭线。

Claims (14)

1.一种固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于实现步骤是：

1)从远离油气藏的稳定区域建立稳定微重力基线；

2)在固定桩上进行微重力基线观测，稳定微重力基线不少于两次100％重复往返观测，稳定微重力基点重力值取多次观测的平均值，重力相对值以远离油气藏区的稳定微重力基点起始点为起始推算点；

3)建立微重力普点固定桩，标注普点的点号和中心位置，并在固定桩上进行油气藏区微重力普点固定场观测；

4)对微重力普点进行测点近区八方位实测地形改正和进行中区和远区地形改正；

5)进行地面测地测量，首先建立GPS基准站；而后测量确定微重力基点、微重力普点的高程和平面坐标，其中要布设复测点进行检查测量；

6)对稳定微重力基线采用不少于两次或两台仪器的100％重复往返观测法进行固定桩稳定微重力基线的时移复测，稳定基点重力值取多次观测的平均值；

7)在普点固定桩上进行，采用单台仪器的100％重复往返观测法进行时移重力普点固定场时移复测，普点复测时每个单元的启闭重力基点为同一个基点，且与首次观测时的启闭基点为同一个微重力基点；

8)对首次建立的GPS基准站和微重力基点、微重力普点实施测地时移复测，复测点布设要求同步骤5)，基准站联测中误差及复测点点位中误差要求同步骤5)；

9)在以后的每次基线、普点、测地时移复测时，重复步骤6)、7)、8)三步骤；

10)采用常规的方法对第一次微重力观测，计算工区的布格重力异常，求取剩余重力异常、重力梯度信息，确定油气田区域的地质构造、断层分布；计算每前、后两次的观测产生的时移重力异常差、以及本次观测与以前某一次微重力观测的时移重力异常，计算时移重力异常差对应的密度变化，确定油气变化、油田水分布时移变化特征。

2.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤1)所述的稳定微重力基线由不少于10个稳定微重力基点组成，稳定微重力基点采用表面是水平且永久固定的固定桩，并永久性标注稳定微重力基点的点号和中心位置，由稳定微重力基点组成的一条固定桩微重力基线。

3.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤1)所述的稳定区域距油气藏边缘的距离要求在5～6km，油气藏区域的稳定微重力基点与稳定微重力基线是一体的，是稳定微重力基线的末端。

4.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤2)所述的100％重复往返观测法是地面重力勘探中基点网的常用观测方法。

5.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤3)所述的微重力普点固定场观测重力观测单元的观测方式采用单台仪器的100％重复往返观测法观测。

6.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤3)所述的微重力普点固定场观测进行不少于布设5％的检查点观测，且检查点在整个工区空间、时间上分布均匀。

7.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤4)所述的测点近区是0～20m  中区是20m-1000m；远区是1000m-20000m。

8.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤5)所述的GPS基准站是，以油气藏所在盆地的高精度GPS网为基准，采用双中心站法在工区四周均匀布设4个GPS基准站，按GPS基准站实测埋设参考重力基点的标志。

9.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤5)所述的GPS基准站联测中误差：纵坐标中误差Mx≤0.1m，横坐标中误差My≤0.1m，高程中误差Mh≤0.03m。

10.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤5)所述的微重力基点、微重力普点的高程和平面坐标的测量，采用卫星实时动态差分法或双频事后差分法(RTK)施测，每测点测两次，取平均值。

11.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤5)所述的复测点检查测量，要求布设占坐标点总数2％-5％的复测点，复测点点位中误差Mx≤0.15m，My≤0.15m，Mh≤0.03m，以两倍的中误差作为极限误差，双频事后差分法的实测点应使用快速静态检查。

12.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤6)所述的时移复测要求考察稳定微重力基线的稳定状况，采用远离油气藏的稳定微重力基线线段的重力基点间的差值，如果稳定区内某两个微重力基点间的重力差值与前次观测时相同，则该微重力基点能够参与本次微重力复测监测的重力值推算，否则不能参与本次微重力复测监测的重力值推算，而由其前后稳定重力基点的重力差值代替。

13.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤7)所述的时移重力普点固定场时移复测要布设5％的检查点观测，要求每个普点观测单元均由检查点布设，且检查点在整个工区空间、时间上分布均匀。

14.根据权利要求1所述的固定场法时移微重力油气藏监测方法，其特征在于步骤7)所述的时移重力普点固定场时移复测采用固定桩、沿与微重力普点建场相同的固定启闭观测路线观测。

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