我國東部某地油氣微滲漏的遙感研究

0引 言

世界上絕大多數油氣田均存在不同程度的油氣滲漏和微滲漏現象， 因而地表的油氣顯示是重要的找油標志， 但是不少油氣田滲漏的油氣是很微量的，往往在地表沒有明顯顯示，然而盡管油氣漏失量很少， 在地表土壤中也能形成一些烴類氣體異常， 故而近來已開始利用氣體 化探的方法來尋找油氣藏。 但氣體化探費工、費時， 且成本高， 不可能進行大面積測量。因此能否找到一種簡便方法首先篩選出一批遠景靶區， 然后再用氣體化探及其它方法來檢查此， 和尋找油氣， 這就是本文要探討的內容。

隨著遙感技術在勘查油氣方面的推廣應用，有人注意到油氣滲漏至地表后， 往往使地表土壤理化性質和其上生長的植被發生一定變化進而又致使地面反射光譜發生變化， 形成一些光譜特征與背景地區不同的光譜異常， 故而可用遙感的方法發現。 這就是說， 油氣滲漏與反射光譜異常有一定相關性。 這樣， 我們就可用遙感方法快速圈定一些找油氣的有利地區， 以便進一步工作。目前國內外均已開展這一方面研究。我們在利用遙感資料對我國XX地區進行石油地質研究時， 在一些已知油氣區遙感圖像上，也發現了一些淺色調異常， 其范圍與已知油氣田范圍大致吻合。 那么，這種色調異常是否就是油氣滲漏的顯示呢？我們通過地面土壤和植被的波譜測l量、土壤氣體化探和地面檢查， 發現色調異常區內存在烴類氣體異常，且色調異常區內的土壤及植被的光譜特征均與異常區外有一定差異，這證明遙感圖像上色調異常很可能與油氣滲漏有一定關系。

遙感圖像上顯示的油氣滲漏信息一般較微弱，在不同遙感圖像上顯示的清晰程度也不一樣，用什么方法可增強突出這種信息呢？我們對圖像進行了計算機增強處理，取得了較滿意的結果，現將我們的研究成果作一簡略介紹。

1已知油氣田地表影響特征

X X地區地表為大面積第四系覆蓋，所以遙感圖像上除一些人工地物（如耕地、道路、油氣井）、河流等影像外，就是植被、土壤和一些明顯的被油污染的水體、土壤影像。但在幾個已知油氣田區遙感圖像上均見到在一片深色調背景上呈現出一塊塊淺色調影像。如G油氣田，在該區國土衛星彩色紅外片上，于一片藍綠色（為油污區的反映）背景中有一塊邊界模糊的淺褐色影像，南部呈深褐色，其范圍與目前已知的油田范圍基本一致，該范圍內已有一批勘探、生產井（圖像上呈白色點狀影像），因此該淺褐色影像很可能與油氣滲漏有關，但淺褐色異常是否一定與油氣滲漏有關，尚待進一步工作。因其西部一些田塊狀的影像也呈褐紅色，其原因尚值得進一步探討。

又如在KL油氣田地區的國土衛星彩色紅外像片上，于一片深色調背景上，有兩塊葫蘆狀淺褐色影像（其上，間以白、深綠色耕地影紋），西側一塊影像，與已知的KL油氣田范圍 基本一致，其南側，與一淺褐色影像無明顯分界，另外在其周圍深色調背景中尚見一些條塊狀耕地，也呈淺褐或藍白色（彩片1)；東側葫蘆狀（水滴狀）影像其南東側邊界較清晰，外圍呈藍黑色，但北側邊界不清，且黃河北也有一些淺褐色影像。其原因均值得探討。

彩片1 KL油氣田及油氣微滲漏色調異常彩紅外圖像

KL-油氣田代號；L-油氣滲漏影像異常代號

a-漏氣井；G-古河道；ch-沖積扇

另外， 我們在XX地區的國土衛星彩色紅外片上（彩片2), 還發現一種邊界模糊的白色云霧狀影像， 一般為藍白色和褐色相間的花斑狀紋形影像， 該云霧狀影像區內已有鉆孔發現氣儲， 這種云霧狀異常也可能與油氣滲漏有關。

彩片2 內蒙某地油氣微滲漏區彩紅外圖像

a-云霧狀影像異常；b-古河道；d-耕地；K-氣井；F-解譯斷層

2 油氣滲漏造成遙感色調影像異常

鑒千研究地區是已勘探開采的油氣田區， 地表已有不少被油污染的水體和土壤（研究油氣滲漏時， 這種因素應予以考慮），幸而油有比較特殊的光譜，、在彩色紅外片上， 這種地區多呈藍黑色調， 而前述彩紅片上的淺褐色影像究竟是什么原因造成的？我們進行了地面檢查（檢查的方法包括地面景觀調查、植物和土壤光譜測試、氣體化探）， 雖然有些檢查尚不夠深入， 但仍取得一些定性認識，現以KL油氣田為例， 將我們的檢查研究結果簡介如下：

2.1 KL油氣田地區地面景觀

據地面調查， 遙感圖像上KL油氣田地區的淺色調區， 地貌上微微凸起， 其地表河流具一定程度深切特征；地表生長的植物矮小， 呈枯黃早熟特征（也可能是病態反映）， 且植被稀疏不發育；地表具不同程度鹽堿化和不均勻分布的斑塊狀油污， 部份水體被油污染。

2.2 地表植被波譜測試結果

我們在KL油氣田地區的遙感圖像上的色調異常及其東側一個同樣色調異常內外， 共采集嵩子、蘆葦、毛萬草及紅柳等植物樣品66個， 然后對其進行光譜測量。

據測得的波譜曲線可見，總體上，遙感色調異常范圍內的植物光譜近紅外波段反射率均較色調異常外同種正常植物反射率低， 且色調異常內植物反射紅外光譜均發生“藍移”， 色調異常外植物反射紅外光譜臺階位于0.7μm處， 而色調異常內植物的反射紅外光譜臺階位于0.69μm

2.3 地表土壤波譜測試結果

在KL油氣田及其東側色調影像異常區內外同取土樣21個，取樣位置見圖1, 這些樣品土質分別為砂土、粉砂土、砂粘土。由于取樣點太少，且只有6個樣在色調異常范圍外，因此對了解色調異常內外土壤波譜特征代表性尚不足（因為不同土質 、不同含水量均對波譜特征有影響，樣點太少， 無法對比）。盡管如此，從測得的波譜曲線來看，仍有一定規律性，即色調異常內土壤反射波譜曲線，于2.2μm、2.3μm處均明顯顯示一個吸收峰，而色調異常區外則不明顯（據有關資料介紹，土壤中有烴類氣體存在，對反射波譜有較大影響，其中2.2μm處的吸收峰即為烴類氣體的反映，烴類氣體含量越多，吸收峰越明顯）。由此可見，該區遙感色調異常范圍內的土壤反射光譜曲線上，2.μm及2.3μm吸收峰明顯，說明土壤中含有較多烴類氣體。

圖1 KL    油氣田遙感、化探，航磁成果綜合對比圖

1-遙感影像色調異常；2-烴類氣體異常；3-油氣田范圍；4-據航磁資料解譯的潛山；5-斷層

2.4 土壤氣體化探結果

由于本次工作屬于檢查性質，只是檢查遙感色調異常范圍內是否有與油氣滲漏有關的烴類氣體存在，故樣點較少，且大部分位于遙感色調異常范圍內（與土壤波譜測試同時進行，采樣位置也相同，見圖1）。從分析結果來看，凡遙感色調異常范圍內樣品，烴類氣體含量普遍較高，且與油氣有關的氣體比較齊全（如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、二氧化碳、汞氣等，尤其丁烷、戊烷的存在，通常均認為與油氣有關）。由于本次樣點較少，無法確定異常值，我們參照某研究人員在內蒙白音都蘭作的氣體化探所確定的異常下限發現，本區色調異常范圍內的樣品烴類氣體含量均超過該數值。由此可見，本區的確存在油氣滲漏現象。

2.5 討  論

根據以上檢查結果，遙感圖像上色調影像異常內外的土壤、植被光譜存在差異，且土壤中存在與油氣滲漏有關的烴類氣體異常， 是否因此就可以說遙感圖像上的色調影像異常與油氣滲漏有關呢？當然油田滲漏氣體可以造成土壤理化性質發生變化和致使地表植被發生變異， 從而使其反射光譜發生變化。但是， 其它一些因素也能使地表光譜發生變化， 如土壤的物質成分、含水量（會影響土壤波譜特征）， 土壤中含一些重金屬離子和遭受一些有毒有害物質污染均能使其上生長的植物發生病害， 故遙感圖像上色調異常不一定全與油氣滲漏有關。事實也是如此， 如KL油氣田地區的黃河北部分， 也有一些淺褐色異常， 據地面調查，證實是古河道的反映。

盡管如此， 其中一部份色調異常確與油氣滲漏有關， 如KL油氣田地區， 據地面調查，除存在與油氣滲漏有關的烴類氣體異常外， 未發現植物遭受蟲害和其它有毒有害物質污染源， 因此植物遭受病害主要由于受滲漏的油氣影響， 致使色調異常內植物生長矮小、早熟枯黃， 從而也造成其反射光譜與色調異常外植物光譜不一致， 從而形成遙感色調異常。

至于上述彩色紅外片上的淺褐色色調影像產生的原因， 據地面光譜測試結果， 我們初步認為是， 異常區內土壤一般色調較淺， 土壤中一些長石已風化成高嶺土、蒙脫石（可能與油氣相伴的酸性環境有關）， 且由于油氣造成的還原環境使土壤中的Fe3+還原成Fe2+ , 也使土壤顏色由紅變為灰白， 故異常內土壤呈灰白色調。另外， 由于地表還生長疏稀植被， 正常植被在彩紅片上呈品紅色， 而異常區內植被因遭受病害， 近紅外波段光譜反射率降低， 故色調呈暗紅色。由于植被稀疏， 其間裸露土壤， 空中收錄的是植被與土壤的混合光譜， 故在彩紅片上呈淺紅褐色調。彩紅片上淺色調異常外圍部分呈深藍黑色調（彩片1、2), 可能是土壤中含水較多的緣故。看目前烴類氣體異常與遙感色調異常尚有不吻合的地方， 其原因尚待進一步研究。

3 油氣微滲漏色調影響異常增強處理

3.1 預處理

遙感反射率 Rrs=Lw/Ed(0+) , 即對水體的遙感反射率的計算必須要測量水體的離水輻亮度 Lw與水體表面 入射輻照度 Ed(0+) 。
本次試驗所用圖像是國土衛星彩色紅外圖像，因此在進行計算機增強處理前， 必須先對其進行分光處理和數字化， 即將國土衛星彩紅外片上記錄的綠、紅、紅外光譜信 息 分解成藍、 綠、紅三個單波段數值圖像（分別代表0.5-0.6μm、0.6-0.7μm和0.7μm 以上近紅外等3個單波段光譜信息）。同時將這3個波段亮度值記錄在磁帶上， 然后進行多 種功能的處理。

3.2 各種組合功能處理效果

遙感反射率 Rrs=Lw/Ed(0+) , 即對水體的遙感反射率的計算必須要測量水體的離水輻亮度 Lw與水體表面 入射輻照度 Ed(0+) 。
彩片3為一幅永安地區經過幾何糾正和分光預處理后又合成的國土衛星假彩色合成圖像，該圖像上道路、耕地顯示清晰， 分別呈線狀和方塊狀藍白色、 海藍色影像。該地區油田已開采，地表已有不少油污區， 北部一水渠已為油污染， 在彩紅片上呈褐黑色。該區大部份在圖系上呈綠色， 局部呈海藍色環， 環內核呈褐黑色。據了解， 褐黑色區為油污和油氣滲漏區，但在該圖像上邊界不清， 兩者區別也無明顯顯示， 也分不清油氣滲漏的嚴重程度。

彩片3 永安地區假彩色合成圖像

a-局部構造；b-油污水渠；c-油氣滲漏區；d-耕地

我們對該圖像局部進行了放大后， 采用直方圖正態化—跟蹤球線性變換—假彩色合成組合功能處理。處理后的圖像雖然某些細節清晰度有所改善， 但總的看， 油污及油氣滲漏的區分、 油氣滲漏嚴重程度等仍顯示不清（彩片4) 。

彩片4 永安地區直方圖正態化、跟蹤球線性變換組合處理圖像

a-局部構造；b-油污水渠；c-油氣滲漏區

后來我們又對 3 個單波段圖像先進行亮度值比例擴展， 然后再進行假彩色合成， 處理后的圖像上油污及油氣微摻漏區呈紅色（彩片5)。背景呈綠一黑色， 但在該圖像上對油氣滲漏的嚴重程度及油氣滲漏與油污染仍區分不清， 特別是該圖像東南部的紅色部份， 究竟是油污還是嚴重油氣滲漏分辨不清。

彩片5 永安地區比例擴張組合處理圖像

a-油氣滲漏區；b-油污水渠；c-油氣微滲漏區；d-油氣滲漏和油污染混合區

接著， 我們又采用假彩色合成一正規化一標準化組合功能處理， 即將國土衛星彩紅外像片經過分光獲得的3個單波段圖像首先進行假彩色合成， 然后進行正規化處理， 再進行頻譜變扯或時間變量的標準化變換， 處理后的圖像（彩片6) 上可見， 油氣嚴重滲漏區位于該圖像南部呈黃一深黃色， 而彩片5上東南部的大片紅色區在這幅圖像上則呈灰白一淡黃色， 說明與油氣滲漏區不一樣，經地面調查，為油污及鹽堿化土壤。

彩片6 永安地區正規化、標準化組合處理圖像

a-油氣嚴重滲漏區；b-油污水渠；c-油氣微滲漏區；d-油氣滲漏和油污染混合區；e-鹽堿化、油污染混合區

一些油氣微滲漏區，在圖像上則呈黃—褐色， 背景呈藍黑色。經與地面資料對比， 該圖像各種色調的反映和區別比較符合地面 實況， 油氣嚴重滲漏區與構造發育的油氣田位置一致， 微滲漏影像區則與構造不發育的小油氣田位置相吻合（圖2、圖3)。

萊森光學- iSpecHyper-VM系列無人機機載高光譜成像系統

萊森光學-多旋翼無人機高光譜成像系統iSpecHyper-VM系列是一款基于小型旋翼無人機的高性能機載高光譜成像系統。

萊森光學-多旋翼無人機高光譜成像系統光譜范圍400-1000nm/900-1700nm,由高性能高光譜相機、穩定云臺、高清相機、GNSS模塊、機載控制與數據采集模塊、機載供電模塊、地面站模塊等部分組成。核心載荷高光譜相機完全自主研發，采用1英寸大靶面CCD圖像傳感器具有高光譜分辨率、高靈敏度、大視場及優異的成像性能，配合定制開發的高性能穩定云臺，能夠有效降低飛行過程中無人機抖動引起的圖像扭曲與模糊；同時與GPS同步觸發，實現可見光照片匹配同步GPS信息；通過地面實時數據平臺實時觀測飛行器采樣點并可利用地面端設置采集的航線預覽及矯正功能；有輻射度校正、反射率校正、區域校正等批處理能力。輔助相機可實時可見、監控拍攝效果，有圖像實時回傳功能；有輻射度校正、反射率校正、區域校正等批處理能力，光譜相機控制、數據采集、自動曝光、自動掃描速度匹配、輔助攝像頭功能、支持遠程遙控、支持巡航、慣導采集模式，數據支持Envi等主流遙感軟件，實時常用植被指數計算功能、光譜及圖像數據預覽、建庫、建立指標解譯庫等功能。

萊森光學-多旋翼無人機高光譜成像系統與大疆M600 pro/M300RTK無人機完美適配，支持同類型的多種無人機；系統支持配件升級及定制化開發，為教育科研、智慧農業、林業調查、水環境監測、目標識別、軍事反偽裝等行業高端應用領域提供高性能解決方案。

詳情可見：http://613602.com/duoxuanyiwurenjigaoguangpuchengxiangxitong/833.html

萊森光學- iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機/便攜式高光譜成像系統

萊森光學-iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機是萊森光學（LiSen Optics）專門用于公安刑偵、物證鑒定、精準農業、礦物地質勘探等領域的最新產品，主要優勢具有體積小、幀率高、獨有高光通量分光設計、信噪比靈敏度高、大靶面探測器、高像質等特點。iSpecHyper-VS采用了透射光柵外置推掃或內置原理高光譜成像，系統集成高性能數據采集與分析處理系統，高速接口傳輸，全靶面高成像質量光學設計 ，物鏡接口為標準C-Mount，可根據用戶需求更換物鏡。iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機，廣泛應用于公安刑偵、物證鑒定、精準農林、遙感遙測、 工業檢測、 醫學醫療、采礦勘探等各領域。

萊森光學-iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機/便攜式高光譜成像系統主要技術特點

2 光譜范圍400-1000nm或900-1700nm，分辨率優于3nm

2 獨有高光通量分光成像設計、信噪比靈敏度高

2 高性能CMOS/CCD/InGaAs(TE Cooled)圖像傳感器，數據格式支持ENVI,支持多區域ROI

2 可選配電控自動對焦技術、自動曝光、自動成像掃描匹配

2 全靶面高成像質量光學設計，點列斑直徑小于0.5像元

2 多種焦距物鏡鏡頭（12.5/25mm/35mm/75mm）可根據用戶需求更換物鏡

2 多種光學附件可選：戶外太陽光源、實驗室太陽勻化光源工作臺、三腳架（野外專用）、數據線、電源線、電源（外置電源模塊）、儀器便攜式手提箱（定制三防箱）、專業高光譜采集軟件

詳情可見：http://613602.com/gaoguangpuchengxiangxiangji/834.html

萊森光學- iSpecField-系列手持式/便攜式地物光譜儀

萊森光學-iSpecField系列地物光譜儀是萊森光學（LiSen Optics）專門用于野外遙感測量、土壤環境、礦物地質勘探等領域的最新明星產品，由于其操作靈活、便攜方便、光譜測試速度快、光譜數據準確是一款真正意義上便攜式地物光譜儀。iSpecField系列地物光譜儀光譜范圍250-1100nm/250-1700nm/250-2500nm,采用了工業級觸控顯示屏手柄探頭，手柄探頭同時采用了獨有光學設計內置攝像頭（相機）、GPS、激光指示器、內置光學快門控制，同時地物光譜儀主機與工業級觸控顯示屏手柄探頭一體化設計，可野外現場直接進行地物光譜操作測量，野外操作更加便捷方便，非常適合復雜的野外地物光譜測量。

萊森光學-iSpecField系列地物光譜儀主要技術特點

2 光譜范圍250-1100nm/250-1700nm/250-2500nm，固定全息光柵一次性快速掃描分光

2 2048像素面陣BT-CCD，256/512像元InGaAs，高像素雙路探測器同步測量，光譜精度高、分辨率高

2 主機與工業級觸控顯示手柄探頭一體化結構，野外測量無需額外電腦，操作靈活

2 最短積分時間30微秒，測量動態范圍大，7吋高清觸控顯示遠程觸發一鍵測量

2 內置＞800萬像素自動對焦攝像頭（相機）、GPS、激光指示器、內置光學快門控制

2 GPS定位、地物圖像、角度測量、距離測量、空氣溫濕度測量與光譜實時對應同步

2 SpecAnalysis專用地物分析軟件，兼容ENVI、TSG、Arcgis等第三方工具軟件，嵌入了USGS數據庫和NDVI等13個植被指數

2 豐富測量光學配件：標準白板/灰板、葉片透射夾、礦物土壤專用探頭、手槍式光纖探頭、室內太陽光源、視場角鏡頭、BRDF測量附件、透反射實驗室支架裝置、遠程觸發器等可滿足野外和實驗室測量需求，可實現透射反射率、輻照度、輻亮度等測試

2 大容量電池，續航時間4-5小時，供電電池模塊可拆卸，可配置備用電池模塊，滿足長時間野外測量

詳情可見：http://613602.com/bianxieshidiwuguangpuyi/#go