CN108732628B - 沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法及系统，方法包括步骤：根据油气管道的埋深和口径，建立水平空心圆柱体作为待测油气管道的基本模型，并进行正演；根据正演结果选择高密度电法仪的装置类型和工作参数；沿着平行油气管道的方向布设高密度电法测线；测量二维高密度电阻率；对采集的高密度电法测线数据进行二维反演，或者对多条二维高密度电法测线数据进行组合拼接，得到一个和油气管道异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的水平切片图和垂直切片图，分析异常的变化特征和规律；根据二维或三维反演结果最终给出待测油气管道的平面位置和埋深参数信息，指导管线运维和在管线附近区域的施工作业。

Description

沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法及系统

技术领域

本发明涉及油气管线探测的高密度电法观测系统技术领域，尤其涉及一种沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法及系统。

背景技术

为了对地下油气管线进行动态运维和管理，降低人类机械活动对地下油气管线的破坏和影响，在无法准确获得管线竣工图纸的前提下，为了确定油气管线平面位置和埋深，非开挖大埋深油气管线探测技术应运而生。

目前的探测手段包括地面高精度磁测、井中磁梯度测量、井间电磁波CT、探地雷达、充电法、电磁感应法。地面高精度磁测前期工作量大，同时该方法的抗电磁干扰能力差，只能大致确定管线的平面位置；井中磁梯度测量只有在管线的平面位置大致确定后才能进行，对于前期工作的精度要求比较高，而且需要钻井、下套管，施工成本较高；井间电磁波CT在高阻地区(如灰岩地区)才有一定的效果，如果施工区域电阻很低，因高频电磁波能量迅速衰减导致接收信号微弱，影响探测效果，施工成本同样比较高；探地雷达存在探测深度和分辨率的矛盾，对于普遍口径(300～600毫米)的油气管线，其有效探测深度不超过3米；充电法要求油气管线必须有测试桩或出露点，深度误差较大；电磁感应法在确定埋深超过5米的油气管线方面，深度误差很大。

将高密度电法应用在油气管线探测领域的成功案例很少，而且基本上都是基于电阻率法的行业规范和施工经验进行施工，也就是在通过各种技术手段确定管线大致的平面位置后，部署几条垂直管线可能走向的测线进行2维高密度电法施工作业，缺点是对于埋深较大的油气管线，异常规模小，探测精度低，深度误差较大，成像效果不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中对于埋深较大的油气管线，异常规模小，探测精度低，深度误差较大，成像效果不理想的缺陷，提供一种可以针对大深埋长输油气管线，探测到更大的异常规模，且应用地区不受限制的沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法，包括以下步骤：

根据油气管道的埋深和口径，建立一个水平空心圆柱体作为待测油气管道的基本模型，并进行基本模型的正演；

根据正演结果，选择高密度电法仪的装置类型和工作参数；

沿着平行油气管道的方向布设高密度电法测线，具体在油气管道正上方至少布设一条，油气管道两侧至少各布设一条；

通过高密度电法仪进行二维高密度电阻率测量，采集高密度电法测线数据；

对采集的高密度电法测线数据进行二维反演，或者对多条二维高密度电法测线数据进行组合拼接，得到一个和油气管道异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的水平切片图和垂直切片图，分析异常的变化特征和规律；

根据二维或三维反演结果最终给出待测油气管道的平面位置和埋深参数信息，指导管线运维和在管线附近区域的施工作业。

接上述技术方案，油气管道两侧至少各布设两条高密度电法测线。

接上述技术方案，高密度电法仪采用任意大小的电极距进行探测。

接上述技术方案，高密度电法测线之间的距离小于等于2倍单位电极距。

接上述技术方案，根据待测油气管道周围的环境选用60道或者120道的高密度电法仪。

本发明还提供了一种沿管线走向的高密度电法管线探测观测系统，包括：

基本模型建立模块，用于根据油气管道的埋深和口径，建立一个水平空心圆柱体作为待测油气管道的基本模型，并进行基本模型的正演；并根据正演结果，选择高密度电法仪的装置类型和工作参数；

高密度电法仪，用于测量高密度电法测线的二维高密度电阻率，采集高密度电法测线数据；高密度电法测线沿着平行油气管道的方向布设，具体在油气管道正上方至少布设一条，油气管道两侧至少各布设一条；

反演模块，用于对采集的高密度电法测线数据进行二维反演，或者对多条二维高密度电法测线数据进行组合拼接，得到一个和油气管道异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的水平切片图和垂直切片图，分析异常的变化特征和规律；根据二维或三维反演结果最终给出待测油气管道的平面位置和埋深参数信息，指导管线运维和在管线附近区域的施工作业。

本发明产生的有益效果是：针对大埋深长输油气管线，我们发明了一种沿油气管道走向进行2维高密度电法施工的技术，该技术有一个显著地特点，那就是探测到的直流电场的异常规模比垂直油气管线的异常规模大1到2个数量级，应用地区不受限制，特别是针对低阻地层中识别油气管线的能力明显提升。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法的流程图；

图2是油气管线与高密度电法测线布置图(包括平行和垂直布置)；

图3是本发明平行油气管线的高密度电法正演计算图；

图4是本发明平行管道走向二维高密度电法反演剖面图；

图5是本发明垂直油气管线的高密度电法正演计算图；

图6是本发明垂直管道走向二维高密度电法反演剖面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法，包括以下步骤：

S1、根据油气管道的埋深和口径，建立一个水平空心圆柱体作为待测油气管道的基本模型，并进行基本模型的正演；

S2、根据正演结果，选择高密度电法仪的装置类型和工作参数；

S3、沿着平行油气管道的方向布设高密度电法测线，具体在油气管道正上方至少布设一条，油气管道两侧至少各布设一条；

S4、通过高密度电法仪进行二维高密度电阻率测量，采集高密度电法测线数据；

S5、对采集的高密度电法测线数据进行二维反演，或者对多条二维高密度电法测线数据进行组合拼接，得到一个和油气管道异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的水平切片图和垂直切片图，分析异常的变化特征和规律；

S6、根据二维或三维反演结果最终给出待测油气管道的平面位置和埋深参数信息，指导管线运维和在管线附近区域的施工作业。

步骤S1中，结合前期资料搜集和其他物探工作，可确定管线的大致走向、埋深及口径。

步骤S5中，在必要和条件允许情况下(主要是①至少有3条测线数据；②工作任务需要进行三维反演；③有进行三维反演的工具，如程序或软件)，对得到的二维高密度电法数据进行拼接处理(至少需要3条本发明提出的高密度电法测线数据)，得到一个和管线异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的立体切片图，分析异常的变化特征和规律。

在具体实施过程中，应遵循以下几点：

①仪器道数的选择：施工仪器的道数根据现场情况确定，如果场地比较狭小、障碍物较多，用60道仪器进行采集；如果场地开阔、障碍物少、通视好，采用120道仪器。

②电极距的选择：本发明突破了垂直管线测量对于电极距的限制(至少要有3个测点落在管线上)，可以采用任意大小的电极距进行探测。

③测线距离的选择：为了完成对二维测线数据的拼接组合，测线距离≤2倍单位电极距；

④测线数的选择：为了完成三维反演，采用本发明提出的观测形式时，选择的测线数≥3条，一般以选择5条为宜，即管线正上方1条，管线两边各2条。

当然选择的道数越多、电极距越小、测线越多，对管线异常的反应就会更加精细，当然施工成本和效率就会有所降低。

本发明还提供了一种沿管线走向的高密度电法管线探测观测系统，包括：

基本模型建立模块，用于根据油气管道的埋深和口径，建立一个水平空心圆柱体作为待测油气管道的基本模型，并进行基本模型的正演；并根据正演结果，选择高密度电法仪的装置类型和工作参数；

高密度电法仪，用于测量高密度电法测线的二维高密度电阻率，采集高密度电法测线数据；高密度电法测线沿着平行油气管道的方向布设，具体在油气管道正上方至少布设一条，油气管道两侧至少各布设一条；

反演模块，用于对采集的高密度电法测线数据进行二维反演，或者对多条二维高密度电法测线数据进行组合拼接，得到一个和油气管道异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的水平切片图和垂直切片图，分析异常的变化特征和规律；根据二维或三维反演结果最终给出待测油气管道的平面位置和埋深参数信息，指导管线运维和在管线附近区域的施工作业。

其中基本模型建立模块和反演模块都可以通过相应的软件来实现。

本发明具体实施例中，将大埋深长输油气管线近似看成一个水平无限延伸的空心圆柱体，传统的高密度电法测线沿垂直管线走向布设，如图2所示，本发明的高密度电法测线平行于油气管道走向，建立正演模型，通过对比，很容易发现沿管道走向的高密度电法探测效果明显优于垂直管道走向高密度电法探测效果。

在图3中，首先建立一个水平空心圆柱体作为油气管道的基本模型：管道顶管埋深h＝3米，管壁厚度为0.01米，油管内径φ＝0.5米。采用0.5米道距，120道接收，装置类型为β，测线平行油气管道走向。然后进行正演计算，结果如图2上所示。最后对得到的结果进行反演，结果如图3所示。

在图4中，剖面中部存在一个水平带状低阻和高阻异常区，这正是水平油气管道金属管壁和管内油气综合引起的。

对于图3的水平油气管道模型，保持装置类型和各种参数不变，测线垂直油气管道走向，进行正演模拟计算，结果如图5所示。对得到的结果进行反演，结果如图6所示，剖面中部有一个视电阻率低值异常，和沿油气管道走向反演的剖面比较，容易发现异常的规模比较小，深度误差也较大。

基于本发明提出的观测系统形式，采用多道距、大点距、大功率高密度电法设备可以探测埋深10米以上大埋深油气管线。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据油气管道的埋深和口径，建立一个水平空心圆柱体作为待测油气管道的基本模型，并进行基本模型的正演；

根据正演结果，选择高密度电法仪的装置类型和工作参数；

仅沿着平行油气管道的方向布设高密度电法测线，具体在油气管道正上方至少布设一条，油气管道两侧至少各布设一条；

通过高密度电法仪进行二维高密度电阻率测量，采集高密度电法测线数据；

对采集的高密度电法测线数据进行二维反演，或者对多条二维高密度电法测线数据进行组合拼接，得到一个和油气管道异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的水平切片图和垂直切片图，分析异常的变化特征和规律；

根据二维或三维反演结果最终给出待测油气管道的平面位置和埋深参数信息，指导管线运维和在管线附近区域的施工作业。

2.根据权利要求1所述的沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法，其特征在于，油气管道两侧至少各布设两条高密度电法测线。

3.根据权利要求1所述的沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法，其特征在于，高密度电法仪采用任意大小的电极距进行探测。

4.根据权利要求1所述的沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法，其特征在于，高密度电法测线之间的距离小于等于2倍单位电极距。

5.根据权利要求1所述的沿管线走向的高密度电法管线探测观测方法，其特征在于，根据待测油气管道周围的环境选用60道或者120道的高密度电法仪。

6.一种沿管线走向的高密度电法管线探测观测系统，其特征在于，包括：

基本模型建立模块，用于根据油气管道的埋深和口径，建立一个水平空心圆柱体作为待测油气管道的基本模型，并进行基本模型的正演；并根据正演结果，选择高密度电法仪的装置类型和工作参数；

高密度电法仪，用于测量高密度电法测线的二维高密度电阻率，采集高密度电法测线数据；高密度电法测线仅沿着平行油气管道的方向布设，具体在油气管道正上方至少布设一条，油气管道两侧至少各布设一条；

反演模块，用于对采集的高密度电法测线数据进行二维反演，或者对多条二维高密度电法测线数据进行组合拼接，得到一个和油气管道异常有关的体数据，再进行三维高密度电法反演，通过制作的水平切片图和垂直切片图，分析异常的变化特征和规律；根据二维或三维反演结果最终给出待测油气管道的平面位置和埋深参数信息，指导管线运维和在管线附近区域的施工作业。

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