合成孔徑雷達(SAR,Synthetic Aperture Radar)是一種高分辨率微波成像雷達。地質(zhì)雷達(GPR,Ground Penetrating Radar)利用超高頻電磁波探測地下介質(zhì)分布。激光雷達(LIDAR,Light Laser Detection and Ranging)是用激光器作為輻射源的雷達,其工作范圍在紅外光和可見光波段。在SAR和GPR技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過對量子電動力學和能量對物質(zhì)的介電效應(yīng)的研究,G.Colin Stove博士發(fā)明了一項專利技術(shù)——原子介電共振(ADR,Atomic Dielectric Resonance)技術(shù)。隨后,Adrok公司根據(jù)該專利技術(shù)開發(fā)出一種全新的地球物理電磁探測系統(tǒng)——ADR掃描成像儀(ADR Scanner)。該儀器是一種類似LIDAR的成像譜儀,由ADR發(fā)射接收天線及其固定平臺、ADR信號發(fā)生器、ADR接收控制單元及ADR數(shù)據(jù)記錄計算機等組成。該儀器提供類似于地震探測的地層學數(shù)據(jù)、類似于井筒測井的巖石物理特征數(shù)據(jù)以及類似于巖心分析的巖石巖相學數(shù)據(jù),即同時實現(xiàn)了地震勘探及井筒測井兩項功能。因此,Adrok公司將這種新的地球物理探測技術(shù)稱為“鉆前虛擬測井技術(shù)(Predrilling Virtual LoggingTM)”。
ADR掃描成像儀發(fā)射不可見光譜范圍內(nèi)的激微波(MASER,Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation),該MASER波束包含共振微波和無線電波頻率,具有脈沖、相干、聚焦、準直和定向等特點,其穿透地層深度的能力遠高于常規(guī)GPR,經(jīng)實驗證實其最大探測深度可達地下4km。ADR掃描成像儀的輸出數(shù)據(jù)包括巖石的介電常數(shù)、分子的共振特征數(shù)據(jù)及光譜數(shù)據(jù)。ADR掃描成像儀采用廣角反射與折射追蹤方法,識別每個層位的上下邊界、確定層間波束的速度及每個層位中的巖石的平均介電常數(shù),通過介電常數(shù)測量數(shù)據(jù)與根據(jù)已知巖石類型建立的譜ADR統(tǒng)計參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)比對來識別各層位中的巖石類別。ADR掃描成像儀已經(jīng)完成了蘇格蘭中部某煤層氣田和美國俄克拉荷馬州某油田的鉆前地球物理勘探,獲得的測量結(jié)果得到用戶反饋的鉆井、試井及井筒測井資料的證實。ADR Scanner為個人便攜式;深度分辨率>2m;物理耐受力全天候,防護等級IP65;電源要求<200W;發(fā)射功率<50mW;50m測點測量時間為2h;測量結(jié)果提交時間為2天/測點。
目前,全球范圍內(nèi)探井的成功率都偏低,鉆前虛擬測井技術(shù)的應(yīng)用有望改變這種狀況。該技術(shù)在不需鉆井的情況下進行油氣資源探測,有助于確定及優(yōu)化探井井位,避免鉆干井的風險,在一定程度上降低了油氣勘探成本。