Fokus Media Visi Global
Syarikat itu telah dipaparkan di CCTV sebanyak 15 kali, dan jangkauannya melalui media Parti, media pusat dan media rasmi tempatan mencecah sejumlah 50 juta orang.
Pengesanan dan Aplikasi Penderiaan Jauh Hiperspektral Minyak dan Gas
Penderiaan jauh hiperspektralIa menjadi "kunci spektrum" dalam bidang penerokaan minyak dan gas. Tidak seperti penderiaan jauh multispektral tradisional, yang hanya mempunyai beberapa jalur lebar, ia boleh menyediakan beratus-ratus jalur sempit berterusan (resolusi spektrum biasanya sekitar 10 nm) dalam julat "cahaya nampak-infrared dekat-infrared gelombang pendek", mencapai "integrasi spektrum imej" dan menangkap anomali spektrum halus yang disebabkan oleh kebocoran mikro minyak dan gas bawah tanah di permukaan dengan tepat. Sama ada perubahan mineral di gurun gersang, tekanan tumbuhan di kawasan tumbuh-tumbuhan, atau ciri penyerapan hidrokarbon langsung, semuanya boleh dikenal pasti dengan berkesan. Teknologi ini mempunyai liputan yang luas dan telah disahkan di banyak medan minyak di dalam dan luar negara, dan amat sesuai untuk membantu penerokaan di kawasan rupa bumi yang kompleks dan kawasan tumbuh-tumbuhan di barat China.
Berdasarkan kemajuan penyelidikan terkini, artikel ini secara sistematik mengulas prinsip, kaedah teknikal, kes tipikal dan hala tuju masa depan penderiaan jauh hiperspektral dalam pengesanan minyak dan gas.
Teori kebocoran mikro hidrokarbon dan mekanisme tindak balas penderiaan jauh
Hidrokarbon ringan (terutamanya metana dan etana) dalam takungan minyak dan gas perlahan-lahan berhijrah ke atas ke permukaan melalui rekahan, liang atau rekahan mikro, membentuk kebocoran mikro. Walaupun jumlah setiap kebocoran adalah sangat kecil, pengumpulan jangka panjang akan menghasilkan anomali yang boleh dikesan di permukaan. Kaedah penderiaan jauh untuk mengesan minyak dan gas dibahagikan kepada dua kategori: langsung dan tidak langsung.
Arahan langsung:
Hidrokarbon yang terserap pada tanah permukaan atau batuan mempamerkan puncak penyerapan getaran regangan ikatan CH yang tersendiri sekitar 1700 nm dan 2300 nm. Eksperimen pencampuran makmal menunjukkan bahawa ciri penyerapan ini masih boleh ditangkap oleh data hiperspektral walaupun hidrokarbon dicampurkan dengan matriks mineral (Scafutto et al., 2017). Walau bagaimanapun, isyarat permukaan sebenar selalunya lemah dan mudah terjejas oleh gangguan atmosfera, piksel campuran dan latar belakang mineral.
Petunjuk tidak langsung (lebih kerap digunakan):
① Pengubahan mineralKebocoran hidrokarbon penurun mengubah persekitaran redoks tanah, yang membawa kepada pelunturan lapisan merah (penukaran hematit kepada goethit atau siderit), peningkatan mineral tanah liat autigenik (seperti kaolinit), dan pemendakan karbonat. Mineral ini mempamerkan ciri penyerapan diagnostik dalam julat panjang gelombang 2200 nm (Al-OH) dan 2300–2500 nm (karbonat).
②Tekanan tumbuhanKekurangan oksigen tanah atau bahan toksik menyebabkan penurunan kandungan klorofil tumbuhan, perubahan struktur daun, anjakan biru kedudukan tepi merah (REP) ke arah panjang gelombang yang lebih pendek, dan indeks tumbuh-tumbuhan yang tidak normal seperti NDVI. Model pemindahan radiasi PROSPECT boleh mensimulasikan spektrum tegasan ini dan digunakan untuk penyongsangan (van der Meer et al., 2002; Huang et al., 2019).
Mekanisme ini menyediakan asas teori yang kukuh untuk pengesanan hiperspektral. Terutamanya, Freek van der Meer et al. menunjukkan bahawa lingkaran cahaya mikrokebocoran sering menunjukkan taburan berbentuk cincin atau elips, dengan pusatnya berpotensi menunjukkan isyarat yang lebih lemah disebabkan oleh "penyumbatan".
Rajah 1. Perubahan permukaan yang disebabkan oleh kebocoran mikro daripada takungan minyak dan gas(Daripada Chen dkk., 2017)
Kaedah teknikal utama dan sumber data
Sumber data
Hiperspektral bawaan udara(cth., AVIRIS, CASI/SASI, Probe-1): Resolusi spatial yang tinggi (aras meter), sesuai untuk penyiasatan terperinci bagi kawasan utama, tetapi dengan liputan terhad dan kos yang tinggi.
Hiperspektral Bawaan Angkasa：Hiperion(EO-1, telah bersara), GF-5 AHSI China (Gaofen-5, kira-kira 330 Hz, VNIR-SWIR),EnMAP(Jerman), PRISMA (Itali), dsb. Generasi satelit baharu mempunyai kitaran tinjauan semula yang pendek dan potensi liputan yang besar, meletakkan asas untuk aplikasi rutin.
Aliran pemprosesan teras
a. PrapemprosesanPenentukuran radiometrik, pembetulan atmosfera (FLAASH, dsb.), penyingkiran hingar jalur (data GF-5 selalunya memerlukan peralatan khusus).IDLProgram ini menghapuskan jalur menegak dan melakukan ortorektifikasi.
b. Pengekstrakan anomaliKaedah pemadanan spektrum (SAM, SFF), indeks spektrum dan analisis komponen utama (PCA), pengelasan pembelajaran mesin (pokok keputusan CART, SVM, dll.), analisis tekanan tumbuh-tumbuhan (pemodelan tepi merah, model PROSPECT).
c. Pemprosesan pasca dan gabunganSegmentasi ambang, binarisasi dan tindanan dengan data geologi/geokimia; pengesahan spektrometer medan atau pengesahan penggerudian. Dalam kes biasa, PCA yang digabungkan dengan CART boleh mengasingkan isyarat hidrokarbon daripada gangguan latar belakang dengan berkesan (Mu et al., 2023).
Kes aplikasi biasa
Kes Klasik Antarabangsa
Di Lembangan Santa Barbara Ventura, California, Amerika Syarikat (van der Meer et al., 2002), menggunakan data hiperspektral bawaan udara Probe-1 (128 jalur), digabungkan dengan SAM, Padanan Spektrum Korelogram Silang (CCSM), penyahcampuran spektrum dan pemodelan tepi merah, kaedah penyepaduan data statistik (SDI) telah digunakan untuk berjaya menggambarkan halo rembesan mikro dengan kebarangkalian >0.8, yang sangat sepadan dengan lokasi rembesan yang diketahui dan data geologi bawah permukaan. Anomali mineral lebih ketara di kawasan yang jarang tumbuh-tumbuhan.
Rajah 2.Keputusan dan Penjelasan(Van der Meer dkk., 2002)
(A) Lapisan data Probe pada titik kebocoran (imej berwarna palsu 16, 9, 4);(B) Gambarajah kebarangkalian pengubahan mineral SDI;(C) Peta tekanan tumbuh-tumbuhan SDI; (D) Peta geologi;(E) Peta kebarangkalian mineral SDI beranotasi.P>0.8 dalam semua graf kebarangkalian
Beberapa kes aplikasi domestik
•Medan Minyak Xifeng (Kawasan yang dilitupi Loess)Chen et al. (2017) menggunakan data hiperspektral bawaan udara dan kaedah SFF untuk mengekstrak anomali mineral perubahan yang disebabkan oleh rembesan mikro, menggariskan kawasan sasaran yang sesuai, menyediakan cara yang berkesan untuk penerokaan minyak dan gas di rantau Dataran Tinggi Loess.
Rajah 3.Peta mineral perubahan yang disebabkan oleh kebocoran mikro hidrokarbon(Daripada Chen dkk., 2017)
Siderit, kalsit, ilit dan kaolinit ditunjukkan dalam pelbagai warna. Bulatan merah menunjukkan lokasi telaga pengeluaran. Nombor menunjukkan lokasi dan kuantiti titik persampelan lapangan.
•Medan Minyak Qingyang (Kawasan Litupan Tumbuhan)Berdasarkan: Huang dkk. (2019)Model PROSPEKSpektrum tegasan tumbuhan simulasi telah digunakan untuk mengekstrak maklumat kebocoran mikro daripada data hiperspektral bawaan udara CASI/SASI. Keputusan pengekstrakan sepadan dengan lokasi telaga minyak yang diketahui, menunjukkan kebolehlaksanaan pengesanan hiperspektral di kawasan tumbuh-tumbuhan.
Rajah 4.Peta keputusan pengekstrakan Medan Minyak Qingyang(Daripada Huang dkk., 2019) Peta kebolehtelapan mikro minyak dan gas dipaparkan dalam warna merah, dan bulatan hijau menunjukkan lokasi telaga pengeluaran.
• Wilayah Karamay (pengesanan langsung di kawasan gersang)Mu et al. (2023) merupakan yang pertama mengesan secara langsung rembesan hidrokarbon permukaan di rantau Karamay menggunakan data hiperspektral bawaan satelit GF-5. Melalui pemprosesan pokok pengelasan PCA + CART yang menyasarkan ciri penyerapan pada 1730 nm dan 2327 nm, kadar ketepatan pada 37 titik pengesahan lapangan mencapai 86.5%, berjaya mengenal pasti titik rembesan yang diketahui seperti Heiyoushan dan kawasan tumpahan minyak buatan, sambil menutup gangguan seperti tanah liat dengan berkesan. Kajian ini menyediakan demonstrasi penting untuk aplikasi data GF-5 dalam penerokaan minyak dan gas.
Rajah 5.Keputusan pengesanan akhir kebocoran hidrokarbon(Dipetik daripada Mu et al., 2023)
(a) Keputusan pengesanan selepas kaedah CART; (b) Imej berwarna palsu bagi keputusan pengesanan, dengan kawasan biru menunjukkan kebocoran minyak dan gas.
Di samping itu, pengimejan hiperspektral boleh digabungkan dengan kaedah geofizik seperti elektromagnet frekuensi ultra rendah (SLF) untuk pengesanan kolaboratif (Qin et al., 2016), atau digunakan untuk pengekstrakan dari platform minyak dan gas luar pesisir dan pemantauan persekitaran pencemaran minyak.
Rajah 6.Keputusan pengekstrakan mineral yang diubah suai daripada imej hiperspektral(Dipetik daripada Qin et al., 2016)
Cabaran dan Tinjauan Masa Depan
Cabaran semasa
• Resolusi ruang data onboard telahKebocoran terhad (biasanya 30m), berskala kecil atau tersembunyi sukar dikesan; liputan data bawaan udara adalah mahal.
• Di kawasan yang padat dengan tumbuhan, pelemahan isyarat adalah teruk, dan masalah piksel campuran adalah ketara.
• Pembetulan atmosfera, penyingkiran jalur dan penyongsangan kuantitatif masih memerlukan pemprosesan khusus; pengesahan medan adalah mahal dan mengakibatkan isyarat yang lemah.
• Jumlah data adalah besar, dan pemprosesannya memerlukan sumber pengkomputeran dan algoritma yang tinggi.
Hala Tuju Masa Depan
• Satelit dan platform baharuKonstelasi satelit kecil hiperspektral komersial akan memberikan kadar tinjauan semula dan resolusi yang lebih tinggi; Sistem hiperspektral UAV sesuai untuk tinjauan terperinci berketepatan tinggi bagi kawasan utama.
• Pemerkasaan AIPembelajaran mendalam membolehkan pengekstrakan anggota hujung automatik, pengesanan anomali, pembinaan semula resolusi super dan pemantauan perubahan berbilang masa, sekali gus meningkatkan kecekapan dengan ketara.
• Gabungan data pelbagai sumberSatu model ramalan yang komprehensif telah dibina menggunakan data siri masa hiperspektral dan multispektral, data ubah bentuk InSAR, data geofizik (elektromagnet), data geokimia dan penunjuk mikrob.
• Pengembangan AplikasiDiperluas daripada penerokaan kepada pemantauan alam sekitar sepanjang kitaran hayat medan minyak dan gas (pengesanan kebocoran, anggaran pelepasan metana dan penilaian impak ekologi) untuk mencapai matlamat "karbon berganda".
Dengan kematangan satelit hiperspektral komersial yang dihasilkan di dalam negara (seperti siri Xiguang-1/2) dan teknologi AI, penderiaan jauh hiperspektral dijangka akan berubah daripada "alat bantu" kepada cara rutin penerokaan minyak dan gas, memainkan peranan penting, terutamanya di kawasan kompleks di barat negara saya dan dalam kerjasama sumber di bawah inisiatif "Jalur dan Jalan".
Kesimpulan
Penginderaan jauh hiperspektral mendedahkan "kebocoran mikro" minyak dan gas bawah tanah yang tersembunyi dalam dimensi spektrum, memberikan perspektif tambahan yang pantas dan luas kepada penerokaan tradisional. Daripada pengesahan klasik di Santa Barbara kepada amalan tempatan di Xifeng, Qingyang dan Karamay di China, teknologi ini sentiasa matang. Pada masa hadapan, digabungkan dengan satelit generasi akan datang, AI dan gabungan pelbagai sumber, ia akan menjadi alat penting untuk penerokaan dan pemantauan alam sekitar sumber minyak dan gas yang hijau dan cekap.
Dalam aplikasi projek praktikal, adalah disyorkan untuk memanfaatkan sepenuhnya kelebihannya dengan menggabungkannya dengan latar belakang geologi serantau tertentu, pengesahan lapangan dan integrasi pelbagai disiplin. Kami mengalu-alukan perbincangan anda!