CN111157488A - 一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于利用遥感技术探测油气渗漏信息领域，具体涉及一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，该方法进一步确定了油气渗漏引起的碳酸盐化蚀变以方解石为主，含少量白云石，碳酸盐蚀变矿物含量与反射光谱在波长2335nm附近吸收峰的对称度变化呈明显的负相关性，与该处吸收峰的深度具有一定的正相关性。本发明可以大致估算碳酸蚀变矿物的含量，即无需地球化学分析，利用岩石地层光谱特征就可大致可估算油气渗漏区碳酸盐蚀变矿物的含量，从而间接推测工作区油气渗漏强弱。另外，还可以指导航空、卫星遥感在油气勘探领域中的应用。
Description
技术领域
本发明属于利用遥感技术探测油气渗漏信息领域，具体涉及一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法。
背景技术
自然界中，埋藏在地下的油气藏在一定条件下会沿着上覆地层中的孔隙、裂隙、断裂等空间向地表渗漏。长期的渗漏会导致油气藏上覆地层或土壤发生特定的异常，常见的包括：①烃的含量异常；②红层褪色，油气渗漏产生的还原环境使Fe3+向Fe2+转化，导致土壤或岩石中Fe2+的富集；③粘土蚀变(粘土矿物的富集)，即长石向粘土矿物(高岭石、伊利石、绿泥石)转化；④碳酸盐化，即碳酸盐矿物含量的增多；⑤植被异常；⑥某些地温异常等。烃类物质和相关蚀变矿物具有诊断性光谱吸收特征，如烃类物质在波长1.73μm附近有一个单吸收峰，在2.31μm和2.35μm处有一个“W”型双吸收峰，其中1.73μm处的单吸收峰是诊断性吸收峰；粘土矿物(高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石等)在1.4μm、2.2μm和2.35μm附近存在吸收峰；方解石和白云石的特征谱带在2.335μm和2.315μm附近。
因此，利用烃类物质和蚀变矿物的这些诊断性光谱吸收特征可以直接或间接判断工作区是否存在油气渗漏，甚至油气渗漏强度，如利用碳酸盐蚀变矿物光谱特征反映碳酸盐蚀变强弱，从而间接反映工作区油气渗漏情况，可为区域油气调查和地下油气藏位置的推测提供重要线索。不仅如此，如果能建立光谱特征与油气渗漏区碳酸盐蚀变强度之间的关系，也将为利用航天或者航空遥感数据提取地面油气渗漏引起的碳酸盐蚀变信息提供重要的参考。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法。该方法通过建立油气渗漏引起的碳酸盐蚀变光谱特征与碳酸盐含量的关系，从而反映油气渗漏引起的碳酸盐蚀变强度，并指导遥感技术提取地面油气渗漏引起碳酸盐蚀变信息。
本发明的技术方案是：
一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤(1)选择典型油气渗漏区作为获取地面高光谱数据的区域；
步骤(2)选择油气渗漏周围岩石地层作为测量对象，利用地面波谱仪，获取光谱数据，并采集相应岩石样品；
步骤(3)将上述步骤(2)中采集的样品送往室内地球化学分析实验室，进行全岩分析，将获取的地面原始光谱数据进行光谱平均、水汽去除、噪声去除处理；
步骤(4)将上述步骤(3)处理后的地面原始光谱数据曲线建立油气渗漏光谱数据库，获得油气渗漏相关碳酸盐蚀变矿物光谱曲线；
步骤(5)对上述步骤(4)中得到的相关碳酸盐矿物蚀变光谱曲线进行分析，得到油气微渗漏相关碳酸盐蚀变光谱曲线特征；
步骤(6)对上述步骤(5)中得到的油气渗漏相关碳酸盐蚀变光谱曲线进行包络线去除，并进行吸收峰特征参数的提取；
步骤(7)将步骤(6)中统计的碳酸盐矿物吸收峰特征参数与步骤(3)中获得的全岩分析结果进行相关性分析，得出与碳酸盐矿物含量相关性最好的特征参数，并建立二者之间的关系。
所述的步骤(2)中测量对象包括地表有明显油气渗漏地段和断裂发育地段及周围的岩石地层，共测量样本168个，采集岩石样品55个。
所述的步骤(2)的噪声去除处理中对1450-1830nm、1886-2500nm范围进行小波去噪。
所述的步骤(3)中岩石样品进行沉积岩中粘土矿物总理和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析方法，分析结果包括石英、钾长石、斜长石、方解石、黄铁矿、角闪石、白云石、石膏和粘土总量，主要得到方解石和白云石含量。
所述的步骤(4)中光谱平均处理具体方法为每个测量对象均测量三次地物光谱，以三条光谱数据的平均值作为最终光谱数据。
所述的步骤(4)中水汽去除处理具体方法为直接截断光谱1850nm—2000nm区间和2500nm以后的光谱曲线。
所述的步骤(4)中噪声去除处理具体方法为对实测光谱曲线噪声较大或者主要反映油气信息的吸收波段光谱1450-1830nm、1886-2500nm范围进行小波去噪，对其它噪声少、无吸收特征、质量较好的波段350-1450nm范围不做处理。
所述的步骤(6)中吸收峰特征参数包括吸收位置、吸收深度、吸收面积、宽度、斜率、对称度。
本发明的有益效果：
长期的油气渗漏能使上覆地层发生碳酸盐化蚀变异常已被得到证实，本方法进一步确定了油气渗漏引起的碳酸盐化蚀变以方解石为主，含少量白云石，碳酸盐蚀变矿物含量与反射光谱在波长2335nm附近吸收峰的对称度变化呈明显的负相关性(相关系数r＝-0.673)，与该处吸收峰的深度具有一定的正相关性(r＝0.345)。因此，利用碳酸盐蚀变矿物光谱在2335nm附近吸收特征可以大致估算碳酸蚀变矿物的含量，即无需地球化学分析，利用岩石地层光谱特征就可大致可估算油气渗漏区碳酸盐蚀变矿物的含量，从而间接推测工作区油气渗漏强弱。除此之外，该方法还可以指导航空、卫星遥感在油气勘探领域中的应用。
附图说明
图1油气渗漏区岩石光谱在波长2335nm附近吸收峰对称度与碳酸盐矿物总量关系图；
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：
本发明提供了一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤(1)选择地面高光谱数据的区域。
选择具有油气渗漏异常并且已证实地下有油气藏的地区作为获取地面高光谱数据的区域，如新疆克拉玛依地区作为获取地面高光谱数据的区域。
步骤(2)选择具有油气渗漏异常现象的地区作为测量对象，利用地面波谱仪，获取光谱数据，并采集相应岩石和土壤样品。
选择地表有明显油气微渗漏和断裂发育地段及周围近的岩石地层，测量其反射光谱。
测量上述步骤(1)中地面油气渗漏地段和断裂发育地段及附近的岩石样本168个，采集岩石55个。测量仪器选用美国SVC公司生产的SVC HR-1024地物波谱仪，光谱范围350—2500nm，光谱分辨率在350—1000nm波段小于3.5nm，在1000—1850nm波段小于9.5nm，在1850—2500nm波段小于6.5nm。
步骤(3)对上述步骤(2)中采集的岩石样品进行处理和实验室沉积岩中粘土矿物总量和粘土矿物X射线衍射定量分析，得到各样品石英、钾长石、斜长石、方解石、黄铁矿、角闪石、白云石、石膏和粘土含量，分析结果见表1。
步骤(4)对上述步骤(2)中获取的地面原始光谱数据进行光谱平均、水汽去除、噪声去除处理。
光谱平均处理具体方法：每个测量对象均测量三次地物光谱，以三条光谱数据的平均值作为最终光谱数据，光谱数据平均使用ENVI软件中Spectral Math工具完成。
水汽去除处理具体方法：野外利用太阳光直接测量地物光谱，容易受天气和水汽影响，获得的光谱曲线在水汽吸收波段具有明显噪声，在光谱1850nm—2000nm区间，数据可靠性基本为零，2500nm以后的光谱曲线基本无法使用，这些波段因为不是反映油气信息的主要波段，所以直接截断。
噪声去除处理具体方法：为了保留油气渗漏的一些弱信息，使用分段小波去噪的方法，对实测光谱曲线噪声较大，或者主要反映油气信息的吸收波段进行小波去噪，而且不同吸收峰波段选用不同的小波参数，以实现每个吸收峰特征最大限度的保留真实光谱信息和细节特征，对其它噪声少、无吸收特征、质量较好的波段范围不做处理。本发明中对光谱350-1450nm范围不做处理，对光谱1450-1830nm、1886-2500nm范围分别进行小波去噪。
步骤(5)将上述步骤(4)处理后的地面原始光谱数据曲线建立油气渗漏光谱数据库，获得油气渗漏光谱曲线。
在ENVI软件中，将处理后的地面原始光谱数据曲线首先按照油气渗漏光谱特征建立光谱库。
步骤(6)对上述步骤(5)中得到的油气渗漏光谱曲线进行分析，得到油气微渗漏引起的碳酸盐蚀变矿物光谱曲线，建立油气渗漏碳酸盐蚀变光谱库。
步骤(7)对上述步骤(6)中得到的油气渗漏碳酸盐蚀变光谱曲线进行包络线去除，并进行吸收峰特征参数的提取。
首先对上述光谱曲线进行包络线去除，然后通过IDL语言编程实现对油气渗漏粘土光谱曲线在波长2315和2335nm附近吸收峰特征参数的提取，包括吸收位置、吸收深度、吸收面积、宽度、斜率、对称度6个参数，提取结果见表1：
步骤(8)对步骤(3)中获得的地球化学分析结果和步骤(7)中提取的光谱参数进行相关性分析，选出与碳酸盐蚀变矿物含量相关性最好的参数。
从相关性分析结果来看(表2)，碳酸盐蚀变矿物总量与反射光谱在2335nm附近吸收峰的对称度呈较明显的负相关性(r＝-0.673)，与吸收深度参数具有一定的正相关性(r＝0.345)。
如图1所示，碳酸盐蚀变矿物(方解石和白云石)含量与反射光谱在2335nm附近吸收峰的对称度具有明显的多项式关系，R2分别为0.824。因此，通过拟合多项式关系，利用反射光谱在2335nm附近吸收峰的对称度参数可以大致估算碳酸盐矿物含量，反映油气渗漏引起碳酸盐蚀变的强度。
采用本发明的中利用岩石反射光谱在2335nm附近吸收峰特征参数与碳酸盐蚀变矿物相关性分析的方法，可以优选出与碳酸盐蚀变矿物含量关系最好的特征光谱参数，从而不需要采用地球化学分析就能估算碳酸盐矿物含量。另外，该方法获得的相关性较好的参数，可以为利用卫星和航空高光谱提取地面油气渗漏信息提供重要参考，提高利用遥感技术提取油气渗漏信息的准确性。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (8)
1.一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
步骤(1)选择典型油气渗漏区作为获取地面高光谱数据的区域；
步骤(2)选择油气渗漏周围岩石地层作为测量对象，利用地面波谱仪，获取光谱数据，并采集相应岩石样品；
步骤(3)将上述步骤(2)中采集的样品送往室内地球化学分析实验室，进行全岩分析，将获取的地面原始光谱数据进行光谱平均、水汽去除、噪声去除处理；
步骤(4)将上述步骤(3)处理后的地面原始光谱数据曲线建立油气渗漏光谱数据库，获得油气渗漏相关碳酸盐蚀变矿物光谱曲线；
步骤(5)对上述步骤(4)中得到的相关碳酸盐矿物蚀变光谱曲线进行分析，得到油气微渗漏相关碳酸盐蚀变光谱曲线特征；
步骤(6)对上述步骤(5)中得到的油气渗漏相关碳酸盐蚀变光谱曲线进行包络线去除，并进行吸收峰特征参数的提取；
步骤(7)将步骤(6)中统计的碳酸盐矿物吸收峰特征参数与步骤(3)中获得的全岩分析结果进行相关性分析，得出与碳酸盐矿物含量相关性最好的特征参数，并建立二者之间的关系。
2.根据权利要求1所述的一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中测量对象包括地表有明显油气渗漏地段和断裂发育地段及周围的岩石地层，共测量样本168个；采集岩石样品55个。
3.根据权利要求2所述的一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于：所述的步骤(2)的噪声去除处理中对1450-1830nm、1886-2500nm范围进行小波去噪。
4.根据权利要求3所述的一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中岩石样品进行沉积岩中粘土矿物总理和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析方法，分析结果包括石英、钾长石、斜长石、方解石、黄铁矿、角闪石、白云石、石膏和粘土总量，主要得到方解石和白云石含量。
5.根据权利要求4所述的一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中光谱平均处理具体方法为每个测量对象均测量三次地物光谱，以三条光谱数据的平均值作为最终光谱数据。
6.根据权利要求5所述的一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中水汽去除处理具体方法为直接截断光谱1850nm—2000nm区间和2500nm以后的光谱曲线。
7.根据权利要求6所述的一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中噪声去除处理具体方法为对实测光谱曲线噪声较大或者主要反映油气信息的吸收波段光谱1450-1830nm、1886-2500nm范围进行小波去噪，对其它噪声少、无吸收特征、质量较好的波段350-1450nm范围不做处理。
8.根据权利要求7所述的一种利用光谱特征反映油气渗漏区碳酸盐蚀变强度的方法，其特征在于：所述的步骤(6)中吸收峰特征参数包括吸收位置、吸收深度、吸收面积、宽度、斜率、对称度。
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| CN102944524A (zh) * | 2011-08-14 | 2013-02-27 | 北京理工大学 | 一种用于油气勘探的光谱库的实现方法 |
| CN103353616A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-16 | 吉林大学 | 一种基于高光谱遥感数据快速识别油气微渗漏的方法 |
| CN106842348A (zh) * | 2015-12-04 | 2017-06-13 | 核工业北京地质研究院 | 油气微渗漏高光谱遥感识别方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 陈圣波等: "黄土覆盖区油气微渗漏地表蚀变高光谱特征响应机理研究", 《光谱学与光谱分析》 * |
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