基于LandsatETM+遥感影像预测油气勘探靶区

发布时间：2016-05-09 06:47

第 1 章  绪  论

1.1  选题背景和意义
本文是在中国地调局“四川盆地及周缘碳酸盐岩油气地质调查及战略选区(带)评价”（项目编码：1212011220758）的子项目“四川盆地和周边地区地质解译”基础上产生，主要进行了 ETM+遥感图像和研究区地质图的收集、处理，遥感地质构造解译，并最终制作了相关报告和 16 幅成果图件。 怎样运用遥感探测技术于油气勘探领域，对油气矿产资源的寻找具有重大的战略经济意义。作为一种高效的勘探方法，遥感可以宏观地获取地球资源信息，而与以往的物、化探方法相比，应用遥感技术的成本更低，速度更快。因为不同波段的遥感图像可以较为全面地反映出地球表面不同自然景物和一定地下深度的信息。加之对于油气微渗漏信息和构造信息的研究，已经逐渐总结出一套根据油气地质构造来预测含油气聚集带的理论方法。从现在我国的油气遥感应用上来看，油气遥感技术已经应用在了绝大部分油气藏的探测中，遥感在该领域正起着不可替代的作用[1]。 油气藏微渗漏理论由来已久，现今大部分学者认为：“埋藏于地下深部处于动态平衡状态下(即工业)的油气藏,  其内部具有很大压力,  与地表间存在着巨大的压力差。油气藏中含有的烃类物质及其产生的伴生物会在压力差的作用下沿着岩石的裂缝向油气藏上方地表运移”。在烃类微渗漏的作用下，油气藏上方的岩石、植被、生物都会产生一系列异常的理化变化，它们的特征常见有粘土矿化、红层褪色、碳酸盐矿物蚀变等[2]。 由于遥感技术能够从宏观上观测地球，遥感图像中也就含有大量的地球资源信息。根据不同地物对不同波段的反射特性，可以应用遥感技术探测由于油气烃渗漏造成的一系列异常情况[3]。从 20 世纪 70 年代开始，油气地质学家就越来越多地使用遥感技术来服务于油气藏的勘探、开发。 当今世界，科技、工业快速发展，相应的对于能源的消耗也是巨大的。我国的石油资源仅占世界的 1.8%，天然气仅占 0.7%，大多数的矿产资源人均占有量还不到世界平均水平一半。随着油气需求的快速增长，相关技术也在不断发展更新，针对油气遥感信息探测的方法和应用日趋成熟，逐渐形成了以下几种主要方法，分别是：应用遥感技术直接获得地下油气藏的烃类微渗漏信息；油气藏的产生和当地的地质构造有显著关系，可以通过遥感图像来解译出当地与成油气藏相关的地质构造；通过遥感技术探测由于烃类微渗漏导致的地表各项异常，从而间接判断油气远景区[4]。
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1.2  国内外油气遥感研究现状
石油是现代社会发展的支柱产业，而石油行业的其中一项艰巨任务就是油气勘探。由于油田很多分布在野外山区、海洋等人类不易到达的地区，且深埋于地下。所以油气勘探迫切需要高效且造价低的技术来寻找油气区。遥感技术能够通过非侵入的方式获得地球表面信息[5]。通过分析，可以快速发现隐藏的地质现象。如线环形构造、蚀变信息。 20 世纪 80 年代初，星载多波段扫描仪 LandsatMSS 获取的数据被广泛地应用于地学信息获取和地质构造分析，并在油气田调查勘探中起着积极有效的作用。柯林斯和麦可等人早在第一颗陆地卫星发射之后就进行了卫星图像对石油勘探实用性评价工作，并取得了令人鼓舞的成果。美国俄克拉荷马州安纳达科盆地LandsatMSS 影像研究结果发现，该区陆地卫星像片和透明底片上存在着 57 个雾状影像异常，其中有 42 个与已知油气田吻合。这是遥感直接找油研究的最早实例。陈传霖研究了内蒙古白音都兰凹陷一个浅埋油气藏的地表地球化学异常和植物光谱异常与陆地卫星影像的相关性，并提出一个“油气藏→地面地化异常→植物波谱变异→MSS 图像应答”的模式。 20 世纪 80 年代中期以来，遥感技术在多光谱、红外细分光谱、热红外细分光谱等领域取得了一些列重大进展，极大地促进了遥感信息提取和分析手段的完善。利用 TM 等图像数据进行地表矿物蚀变异常、地表植物异常等信息的烃类微渗漏遥感直接探测技术是一种直接找油气的方法，是 90 年代以来发展的一种新方法，目前己被国内外石油勘探部门广泛应用，许多学者在不同的领域提出了应用模型。随着油气地质构造信息提取和分析逐渐集中到多源数据的综合分析，最大程度的发挥了遥感技术自身具有的优势，使其在基础理论和准度上都有了很大提高。 
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第 2 章 影像制作

2.1 Landsat ETM+影像特征

Landsat  陆地资源卫星现在已经发射到第 8 颗卫星，遥感卫星运行轨道高度705km，重访周期 98.9min，卫星倾角 98.22°，采用近极地太阳同步轨道，其上安装有 Landsat ETM+(Enhanced Thematic Mapper Plus)传感器，它用于感应太阳辐射被地球表面反射过后的能量和地表本身发射的热辐射。该传感器能够接收从红外到可见光波段（表 2-1）。

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2.2  遥感图像预处理

Landsat ETM+数据有 8 个波段，其中 6 波段有两个，首先将 1 波段至 7 波段进行叠加融合形成一个 ENVI 标准格式文件。本文的遥感图像处理是用 EVVI 软件进行处理的，主要的处理步骤包括影像镶嵌、辐射校正、大气校正、图像融合、裁剪和波段运算等[23]。影像采用 WGS-84 坐标系和 UTM 投影。 

2.2.1  辐射校正
遥感图像的各像元灰度值代表不同地物反射或发射电磁波的大小，但是在真正成像的时候，由于传感器的物理特征、角度条件、太阳方位角、大气条件等因素的干扰，目标物的光谱辐射亮度或光谱反射率等实际值和传感器测得的测量值是不一样的。为了能准确地得到目标物的光谱值，遥感图像需要进行辐射校正[24]。可以这样理解，辐射校正就是消除、修正图像成像过程中产生的各种噪声的过程，它可以提高遥感地物表面的数据测量精度，确保遥感数据的质量，为后期图像处理奠定基础（图 2-1，图 2-2）。大气校正是为了消除光谱在大气中传播产生的折射、散射等误差。通过大气校正，能够更加准确的获取地球资源信息，ENVI 具有多种自带的大气校正模型可供选择，诸如热红外大气校正、基于反射率的大气校正、FLAASH 大气校正等等（图 2-3，图 2-4）。   
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第 3 章 地层与构造信息提取 ..... 14 
3.1 区域地层解译 ..... 14 
3.2 区域构造层及沉积建造 ......... 25 
3.3 解译原则及方法 ......... 28 
3.4 解译标志 ......... 29
3.4.1 线形构造解译标志 ........ 29 
3.4.2 环形构造解译标志 ........ 29 
3.5 构造解译结果 ..... 31 
3.5.1 线性构造 .... 31 
3.5.2 环形构造 .... 36 
第 4 章 烃渗漏信息提取 ......... 40 
4.1 烃渗漏理论与分析 ....... 40
4.2 烃渗漏信息提取 ......... 43 
第 5 章 油气远景区预测 ......... 53 
5.1 油气遥感预测方法 ....... 53 
5.1.1 线-环形构造异常预测方法 ....... 53 
5.1.2 烃渗漏异常预测方法 ...... 54 
5.2 油气远景区域预测 ....... 54 

第 5 章 油气远景区预测

5.1  油气遥感预测方法

遥感图像能够较为清晰的反映地物和一定深度的地质信息，同时还可以通过直接和间接的手段来分析确定地下油气藏的烃渗漏蚀变信息。这对揭示含油气地质构造，寻找有利的含油气远景区有重要意义。现今遥感技术应用于油气勘测主要可以分为线-环形构造异常预测方法和烃渗漏异常异常预测方法两种，线性影像可用来寻找有利的含油气范围和聚集带，环形影像可用来确定盆地边界和有利的生油断裂带，烃渗漏蚀变信息提取可以发现新的油气苗[58]。遥感影像中的纹理、色调包含了丰富的滴血信息，，许多实际资料表明，地应力引起的构造变形往往能够被地质解译中获得的大量的线性影像异常变化所反映。如在盆地区域与挤压作用有关的线性影像多成平行样式，这通常是盆地在演变、发展中的形迹反映；与张力有关的线性影像则多事与新构造运动有关，影像特征一般是呈锯齿形样式；与剪切作用相关的线性异常多出现在水系的拐点，这也通常是扭性断裂的标志[59]。 环形影像则是遥感图像上体现有环形、圆形的遥感影像异常。它通常是表现在色调异常或者纹理异常（如水系异常）[60]。它是地表隆起、凹陷或更进一步的块状地质结构的反映。利用环形影像可以划分盆地边界及内部在演化过程中的展布规律，与线性构造综合叠加分析，最终确定有利的生油断裂带。 根据遥感影像线-环形构造反映出的地表异常信息，如分布形态异常、组合规律异常，多方向构造的交汇部位，往往可以推测出与断裂有关的构造信息，同时可以辅助分析研究区隐伏构造体系[61]。从而为勘测油气运移方向和油气藏远景区提供重要的参考依据。线-环形预测油气远景区主要可从“米”字纹理特征和“器”字纹理特征来着手分析。

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结  论

伴随遥感技术的发展，其在油气勘测领域起到了越来越重要的作用。本文根据研究区的地质构造特点，结合油气运移的相关理论，对四川盆地东南缘、黔西北地区进行了油气远景区预测。分析了油气的生成、运移、聚集与地质构造间的关系。常见的油气地质构造往往是地下岩层形成的一系列构造圈闭，这些结构常出现于背斜、断鼻、断块等处。同时也总结出了一些不足的经验：由于油气烃渗漏的强度在当地较弱，研究范围比较大，所以要在实际工作还应进行实地采样，结合具体石油地质物、化探成果来做综合分析与预测；ETM+影像受波段数的限制，相对于高光谱数据精度还不够，构造信息和烃渗漏异常信息的解译准确度还有进一步提高的空间。期望以后有机会进入更深的研究与探讨，使遥感在油气勘测领域发挥更大的作用。本文的主要成果有： 
（1）通过遥感影像解译可知，研究区的地质构造相对复杂，结合影像纹理、空间展布规律和水系走向等间接特征，建立了线-环形构造的解译标志并完成了解译。可知研究区的主要构造分为北北东-北东向构造、近南北向构造、北北西向构造以及帚状构造。其中以北北东-北东向构造为主。环形构造主要存在于各区的褶皱部位，其展布与线性构造基本一致。 
（2）线-环形构造同时反映了地下的隐伏构造信息，夹于两组线性构造间的环形构造是油气藏的有利聚集位置。其他常见的与油气相关的构造形态有“X”型、“米”字型、“器”字形等。 
（3）通过波段运算从碳酸盐矿化、粘土矿化、红层褪色三个角度对研究区进行油气烃渗漏异常提取，并对其进行了分级。由此推断油气烃渗漏异常信息常分布于断裂和环形构造密集处附近，研究区烃渗漏信息主要是中低值为主，分布形态呈零散、斑点、条带状等特点。 
（4）依据构造解译和烃渗漏异常信息提取结果，结合研究区的地质资料和油气藏生成条件，将研究区分成了 5 个构造单元，综合分析圈定了万家岗——马桑苗、芭蕉坝、凌霄——池村、石桥——回龙、龙洞场——杠村、头渡镇、桥上——沙田、镇南——茅田 8 个油气远景区，并分别对其做了阐述。
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参考文献(略) 

本文编号：43106