石油形成过程

导读：　石油形成过程(共3篇)...

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石油形成过程(一)
石油的形成

石油的形成

石油是由1,000万至6亿年前古代海洋里死亡的微小动植物（浮游生物）残体形成的。这些生物死后，便会沉入海底的沙里或泥里。

随着岁月流逝，生物有机体在沉积层内腐烂了。这些地层内的氧气很少或根本就没有氧气，因此残体被微生物分解为富碳化合物，最终形成有机层。这些有机物质与沉积物混和，形成了细密的页岩或源岩。随着新的沉积层不断沉积，源岩被施加了巨大的压力和热量，这些热量和压力使得有机物质成为了原油和天然气。石油从源岩内流出，积聚在厚度更高、孔隙更多的石灰岩或沙岩（称为贮油岩）中。地壳运动使得石油和天然气被截留在不渗透岩层或盖岩（例如花岗石或大理石）之间的贮油岩内。

这些地壳运动包括：

褶皱——向内挤压的水平运动，使得岩层向上移动形成褶皱或背斜。

断层——岩层断裂，并发生上下相对位移。

尖灭——不渗透岩层被向上压入贮油岩中。

寻找石油

寻找石油是地质学家的任务，地质学家或被石油公司直接雇佣，或被私人公司通过合同雇佣。他们的任务是找到正确的石油开采区——正确的源岩、贮油岩和圈闭。多年以前，地质学家的主要工作是解释地貌、地表岩石和土壤类型，或许还会通过浅层钻井采集一些少量的岩芯样品。现代的石油地质学家还借助卫星图像来研究地表岩石和地形。然而，他们还利用各种其他的方法来寻找石油。比如，可以利用高灵敏度的重力仪来测量地球引力场中的微小变化，这些变化可以寻找到地下流动的石油；还可以利用高灵敏度的磁力计来测量由于石油流动造成的地球磁场内的细微变化；利用被称为嗅探器的高灵敏度电子鼻，他们可以探测到烃类物质的气味。最后（也是最常见的），他们利用地震学的知识，制造出冲击波穿过隐藏岩层，然后对反射回地面的地震波进行分析。

在地震勘测中，制造冲击波的方法包括：

压缩气枪——向水中发射空气脉冲（用于水面勘探）

重击卡车——向地下击入厚金属板（用于陆地勘探）

炸药——在地上钻孔放入炸药（用于陆地勘探）或从船上向外扔炸药（用于水面勘探），然后引爆。

冲击波在地下传播，并被不同的岩层反射回来。反射波的传播速度取决于它们所穿过岩层的类型或密度。人们利用高灵敏度的扩音器或振动探测器来探测冲击波的反射波——水上勘探利用水听器，陆上勘探利用地震检波器。地震学家将对探测结果进行分析，来寻找油汽圈闭区的信号。

虽然现代石油勘探技术要比过去先进很多，但是在寻找新油田时仍然只有10%的成功率。一旦发现一个富油区，其位置在陆地上将用全球定位系统坐标进行标记，水中则用标志浮标进行定位。

确定好地点之后，必须对选定地区进行勘测以确定其边界，此外可能还需要进行环境影响研究。石油钻探必须获取租赁协议、土地使用资格和权利，还要进行法律评估。对于近海地区，还需要确定法律管辖权。

法律问题解决之后，工作队开始着手陆地准备工作：

将陆地打扫干净并铺平，修建交通道路。

因为钻探过程需要水，所以附近必须有水源。如果不存在天然水源，工作队会打一口水井。

工作队会挖掘一个储备池，用来处理钻探过程中产生的岩屑和钻探泥浆。储备池底部会铺设塑料衬层，以保护环境。如果该地区是一个生态易受破坏地区（如湿地或荒野），那么岩屑和泥浆必须在其他地方进行处理——用卡车运走，而不是填入坑内。

陆地准备工作完成之后，还需要挖掘几个钻探孔，为搭建钻塔和钻探主孔做准备。在真正的钻井孔周围挖一个被称为圆井的矩形深坑，圆井在钻孔周围为工作人员和钻井设备提供了一个工作平台。之后，工作人员开始挖掘主孔，通常是利用一个小型钻车，而不是大型钻塔。钻孔的第一部分要比主体部分大一些，也更浅一些，并会铺设大直径的导管。在一旁挖掘一些额外的钻探孔，用来暂时储存设备——这些钻探孔完成之后，就可以运入并架起钻探设备了。

搭建钻塔

根据钻探区与其交通道路之间的距离远近，来决定是利用卡车、直升机还是驳船将设备运到现场。一些在内陆水域工作的钻塔被建在海船或驳船上，因为那里没有可以支撑钻塔的地基（例如湿地或湖泊）。设备到位之后，便开始搭建钻塔。下面是陆地石油钻塔的主要组成系统：

动力系统

大型柴油发动机——燃烧柴油以提供主要的动力来源

发电机——以柴油发动机为动力来提供电力

机械系统——由电机驱动

提升系统—— 用来提升重物；由一个带有大型钢缆轴盘的机械绞盘（绞车）、一个滑轮组和一个电缆接收存储滚筒组成

转盘——钻探设备的一个组成部分

旋转设备——用于旋转钻探

转环——一个大手柄，用来支撑钻柱的重量，使钻柱可以旋转，并对孔口进行耐压密封

转管——四面或六面的导管，将旋转运动传输到转盘或转柱上

转盘或轮盘——利用电机提供的动力来推动旋转运动

钻柱——由钻杆（连接部分，大约10米长）和钻环（直径更大、更重的导管，安装在钻杆周围，由钻头承载其重力）组成

钻头——钻孔机的末端，用来实际切割岩石；会针对不同的钻探任务和岩石构成，在众多形状和材质（碳化钨钢或金刚石）的钻头中选用最适合的一种

套管——安放在钻孔内的大直径混凝土管道，用于防止钻孔塌陷并允许钻探泥浆进行循环

石油学会供图

泥浆在钻孔内循环

循环系统——在压力作用下用泵抽取钻探泥浆（水、粘土、加重材料和化学物质的混合物，用来把钻头上的岩屑带到地表），使之通过转管、轮盘、钻杆和钻环 泵——从泥浆坑中抽取泥浆，并把它抽吸到钻探设备中

导管和软管——连接泵和钻探设备

泥浆回流管道——使泥浆从钻孔中回流

泥浆振动筛——通过振动或者过滤将岩屑从泥浆中分离出来

滑道——将岩屑传送到储备池

储备池——收集从泥浆中分离出来的岩屑

泥浆坑——钻探泥浆进行混合和循环利用的场所

泥浆混合槽——新的泥浆在这里进行混合，随后送入泥浆坑

铁架塔——安放钻探设备的支撑框架；铁架塔必须足够高，以保证在钻探过程中可以向钻探设备上添加新的钻杆部件

防喷装置——高压阀（安装在陆地钻塔下或海床上）用来密封高压钻井管道，并在必要时降低压力以防止发生井喷（即气体或石油不受控制地喷出地表，经常会引起火灾）

工作队搭建起钻塔开始钻探工作。首先，他们在最初的钻孔位置上钻一个表孔，该孔的深度是预定的，要高于人们所认为的石油圈闭区的位置。钻探表孔有五个基本步骤：

把钻头、钻环和钻杆放入孔内。

安装转管和转盘，开始钻孔。

钻孔过程中，循环泥浆不断通过钻杆，并从钻头排出，使得岩屑可以浮出孔口。 随着孔越钻越深，要在钻杆上增加新部件（接头）。

到达预定深度（从几十米到几百米）后，移走（取出）钻杆、钻环和钻头。 到达预定深度之后，必须插入套管并进行固定 ——将套管部分置入钻孔内，以防止钻孔发生塌陷。套管外围设有定位装置，以保证它位于钻孔中央。

负责套管的工作人员将套管放入钻孔中。固井队工作人员利用底塞、水泥浆、顶塞和钻探泥浆通过套管向下灌注水泥。来自钻探泥浆的压力使得水泥浆流经套管，并充满套管外部与钻孔之间的空隙。最后，等待水泥凝固，然后对硬度、位置和完全密封等性能进行测试。

新的钻探技术

美国能源部和石油业都在努力寻找石油钻探的新方法，其中包括水平钻探技术、在生态易受破坏地区进行石油开采以及利用激光技术钻油井。

继续钻探阶段：工作人员进行钻探，然后放置新套管并用水泥进行加固，之后再进行钻探。当泥浆所含的岩屑中出现贮油岩内的油沙时，就达到了最终深度。此时，工作人员将钻探设备从钻孔中移出，然后进行以下几项测试以验证这一发现：【石油形成过程】

测井——在钻孔内放置电子和气体传感器来测定那里岩石的组成

钻杆测试——在钻孔内放置测压装置，该装置可以显示是否已经到达贮油岩 岩芯取样——采集岩石样品，寻找贮油岩的特征

井喷和火灾

在电影里，会看到钻孔机到达最终深度时发生的油喷（井喷），甚至是火灾。这些都是非常危险的情况，利用防喷装置和钻探泥浆产生的压力（有可能）可以避免这些状况的发生。在大多数油井中，都必须对油井进行酸化或碎裂处理，才能使油流出。

达到最终深度后，工作人员会将油井加以完善以保证石油能够以可控制的方式流入套管中。首先，将打孔器放入油井内的产油深度处。打孔器内装填有炸药，可以在套管上炸开洞孔，从而让石油经此处流出。套管开孔后，向钻孔内放入一根小直径的导管（油管），作为油气流出井外的管道。一种叫做封隔器的装置被安装在油管外部的底端，当封隔器设置为生产状态时，它会发生膨胀，从而在油管外部形成一个密封圈。最后，在油管顶部连接一个被称为采油树的多阀结构，并将其与套管顶部结合在一起。采油树使得工作人员可以控制井内流出石油的流速。

油井完成后，必须让石油流入油井内。如果是石灰石贮油岩，那么通过向油井内注入酸，可以使之通过孔洞流出。酸会使石灰石内溶解出一条可供石油流入油井的通道。如果是沙岩贮油岩，那么可以向油井中注入一种含有支撑剂（沙子、胡桃壳、铝粒）的特殊混合液体，然后使石油通过孔洞流出。来自此种液体的压力使得沙岩内部产生微小的裂缝，因此石油可以流入井内，而支撑剂可以维持这些缝隙的存在。石油流出时，石油钻塔就会从现场拆除，同时安装生产装置来从油井中抽取石油。

钻塔被移走后，将在井口放置一台油泵。

加利福尼亚州资源保护部供图

用泵在钻井中抽油

在泵抽系统中，利用电机带动齿轮箱来移动控制杆。控制杆不断地推拉抛光杆，使之上下移动。抛光杆连在一个抽油杆上，抽油杆又连着泵。该系统推动泵上下移动，从而产生一个吸力将石油从井里抽上来。

在有些情况下，石油可能会因过于粘稠而无法流动。这时工人们会再钻一个孔到达贮油区内，然后在压力作用下注入蒸汽。蒸汽散发的热量会使贮油区内的石油变稀，进而利用压力作用将石油压出井外。该过程被称为原油强化回收。

加利福尼亚州资源保护部供图

石油强化回收

虽然目前正在应用的石油钻探技术众多，并且新的方法不断出现，但是问题仍然存在：我们会有足够的石油来满足需求么？根据目前和未来的石油发现量以及当今的需求量来估计，我们的石油储量只能满足未来63到95年的消耗量。

钻探

工作队搭建起钻塔开始钻探工作。首先，他们在最初的钻孔位置上钻一个表孔，该孔的深度是预定的，要高于人们所认为的石油圈闭区的位置。钻探表孔有五个基本步骤：

把钻头、钻环和钻杆放入孔内。

安装转管和转盘，开始钻孔。

钻孔过程中，循环泥浆不断通过钻杆，并从钻头排出，使得岩屑可以浮出孔口。 随着孔越钻越深，要在钻杆上增加新部件（接头）。

到达预定深度（从几十米到几百米）后，移走（取出）钻杆、钻环和钻头。 到达预定深度之后，必须插入套管并进行固定 ——将套管部分置入钻孔内，以防止钻孔发生塌陷。套管外围设有定位装置，以保证它位于钻孔中央。

负责套管的工作人员将套管放入钻孔中。固井队工作人员利用底塞、水泥浆、顶塞和钻探泥浆通过套管向下灌注水泥。来自钻探泥浆的压力使得水泥浆流经套管，并充满套管外部与钻孔之间的空隙。最后，等待水泥凝固，然后对硬度、位置和完全密封等性能进行测试。

新的钻探技术

美国能源部和石油业都在努力寻找石油钻探的新方法，其中包括水平钻探技术、在生态易受破坏地区进行石油开采以及利用激光技术钻油井。

继续钻探阶段：工作人员进行钻探，然后放置新套管并用水泥进行加固，之后再进行钻探。当泥浆所含的岩屑中出现贮油岩内的油沙时，就达到了最终深度。此时，工作人员将钻探设备从钻孔中移出，然后进行以下几项测试以验证这一发现：

测井——在钻孔内放置电子和气体传感器来测定那里岩石的组成

钻杆测试——在钻孔内放置测压装置，该装置可以显示是否已经到达贮油岩 岩芯取样——采集岩石样品，寻找贮油岩的特征

井喷和火灾

在电影里，会看到钻孔机到达最终深度时发生的油喷（井喷），甚至是火灾。这些都是非常危险的情况，利用防喷装置和钻探泥浆产生的压力（有可能）可以避免这些状况的发生。在大多数油井中，都必须对油井进行酸化或碎裂处理，才能使油流出。

达到最终深度后，工作人员会将油井加以完善以保证石油能够以可控制的方式流入套管中。首先，将打孔器放入油井内的产油深度处。打孔器内装填有炸药，可以在套管上炸开洞孔，从而让石油经此处流出。套管开孔后，向钻孔内放入一根小直径的导管（油管），作为油气流出井外的管道。一种叫做封隔器的装置被安装在油管外部的底端，当封隔器设置为生产状态时，它会发生膨胀，从而在油管外部形成一个密封圈。最后，在油管顶部连接一个被称为采油树的多阀结构，并将其与套管顶部结合在一起。采油树使得工作人员可以控制井内流出石油的流速。

石油形成过程(二)
石油是如何形成的

石油是如何形成的？

蝌蚪五线谱 答：

提起油田，脑海中不禁闪现出这样一幅幅图片：夕阳余晖下，整齐码列着的抽油机，不紧不慢地工作着；烈日炎炎中，机器旁，头戴安全帽的石油工人奋力地操纵着；一望无际的大海上，零星的钻井平台挺立着......一切都在为一个目的而有条不紊地进行——为国采油。

【勘察—解密石油】

素有“黑色金子”之称的石油是当今世界极其重要的工业能源，这种黑棕色的，粘稠的液体，早已渗透在运输、供暖、合成材料等与我们相关的众多领域。这份自然的馈赠历时良久，却历久弥珍。那么，石油是如何形成的呢？地质、地球物理、地球化学和古生物学等相关领域的专家们纷纷上阵，想弄清几百万年前，在人类不曾参与的地球演化长河中，那些埋藏在地表数千米以下的岩石里究竟发生过什么。

看到这么受重视，石油分子们不禁开怀：“其实我们年龄可大着嘞，在地下生活了几千万年，更有甚者几亿万年。地球的某些时间段，包括人类所谓的古生代和中生代，大量动植物死亡后遗体进入海洋，由于海水中存在着大量盐分就没有立刻被细菌分解，而是降到海底和泥沙等混合形成有机淤泥得以保存下来，这就是我们的起源。后来，在重力作用下低洼地区不断地下沉；而不断重复的过程又导致沉积物层层加厚，我们的祖先——有机淤泥随这些外在条件的改变而不得不承受逐渐增大的压力和温度，最终，经过生物化学、高催化、高压等种种漫长的磨难，最终我们和天然气兄弟诞生了。因为在转化时氧元素被分离出去，碳、氢元素则组成碳氢化合物，所以我们就是由不同的碳氢化合物混合而成的。即使在我们出生之后，压力仍没有停止，我们被挤出来，无处停留，因为和四周那些大家伙——岩石相比，我们这些小液滴密度偏轻，就开始了我们的上移之旅。就这样虽然慢但是走的还算顺畅，直到有一天，遇到一些怪家伙，这些岩石本身致密，不肯让我们通过，我们无论怎么穿行都无法透过，只好停留下来，安家扎营，慢慢地数量增多就聚集起来形成了油田。终于在经历„生、储、盖、运、聚、保‟这六字真经后，修成正果，其难度不亚于西天取经中的九九八十一难！对了，谨记，除了特殊的地质环境，我们还需要特定的温度范围，专业人士称之为„油窗‟。若低于这一温度，我们无法形成，太高则会形成我们的兄弟——天然气。”

【钻井——开采石油】

“一天，正当我们在地下酣睡，猛地被石油工人的钻杆搅醒了。原来，在得知油田位置后，人类就着手研究怎么把我们从地下抽取出来，受利用水井获得地下水启发，他们通过钻井建立了一条通往地下油层的通道，就这样，我和伙伴们开始了我们的地上之旅。”

【管道——输送石油】

“我们的交通工具是管道，输送途中遇到了来自各个油田的朋友，沿途的输油站对我们也照顾有加：冷了，加热；累了，提供动力；还时不时地为我们注入减阻剂、降凝剂防止瞌睡。最后，根据我们的差异采用分输、分储、顺序输送、混合输送等不同方式，并参考各炼厂的处理能力为我们确定流向。就这样我们欢乐地奔向炼化厂实现自己的价值。”

【畅想——石油的未来】

这一段段的独白，让我对石油有了更深的了解。不由得想到石油的发展，有调查表明，世界对石油的需求将以每年近2%的速度增长，而与之对应的却是有限的资源和仍需完善的技术知识，这一切都指向这一问题，石油要枯竭了吗？”石器时代的终结并非源于缺少石头，同样石油时代也不会因为石油枯竭而消亡。“欧佩克创始人扎基·业马尼不无幽默地说，而我要说的是，即使在未来，石油时代像蒸汽时代一样被历史翻过，它所做出的贡献仍会被人们铭记于心。当今，对待石油资源最好的方案仍是可持续发展，在发现其他可以替代的能源产品前，我们应合理使用这份自然的馈赠。

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石油形成过程(三)
石油的形成及套管井结构介绍

石油的形成及套管井结构介绍

培训资料

目录

第一章 油气田的相关知识 ......................................................................................................................... 3

第一节 油气田的形成要素 ................................................................................................................... 3

第二节 圈闭的概念及其组成 ............................................................................................................... 4

第三节 油气的成分 ............................................................................................................................... 5

第四节 生油层的岩性 ........................................................................................................................... 5

第二章 油气田的勘探 ............................................................................................................................... 5

第一节 重力勘探法 ............................................................................................................................... 5

第二节 磁法物探 ................................................................................................................................... 6

第三节 电法勘探 ................................................................................................................................... 6

第四节 反射波法地震勘探 ................................................................................................................... 6

第五节 核法勘探 ................................................................................................................................... 8

第三章 钻井的介绍 ..................................................................................................................................... 8

第一节 钻井方式 ................................................................................................................................... 8

第二节 钻井平台 ................................................................................................................................... 9

第三节 钻井工艺 ................................................................................................................................. 10

第四章 套管井固井质量 ........................................................................................................................... 12

第一节 套管井井身结构 ..................................................................................................................... 12

第二节 套管井固井的目的 ................................................................................................................. 13

第三节 套管井固井的方法 ................................................................................................................. 15

第五章 射孔工艺 ..................................................................................................................................... 16

第一节 射孔器结构 ............................................................................................................................. 16

第二节 电缆射孔校深方法 ................................................................................................................. 17

第三节 油管输送射孔校深的条件和方法 ......................................................................................... 19

第六章 套管井井口装置及测井树介绍 ................................................................................................. 20

第一节 井口防喷装置 ......................................................................................................................... 21

第二节 井口采油树装置 ..................................................................................................................... 22

第三节 注水井口装置 ......................................................................................................................... 22

第四节 热采井口装置 ......................................................................................................................... 23

第一章 油气田的相关知识

我们已经在地球上发现3000种以上的碳氢化合物，石油是由其中350种左右的碳氢化合物形成的，比石油更轻的碳氢化合物则成为天然气。

石油的原料是生物的尸体，科学研究，60%的石油是在恐龙称霸地球时期所形成的。主要由藻类等浮游植物遗骸及恐龙尸体堆积而成。

生物的细胞含有脂肪和油脂，脂肪和油脂则是由碳、氢、氧等3种元素组成的。生物遗体沉降于海底或湖底并被淤泥覆盖之后，氧元素分离，碳和氢则组成碳氢化合物。

第一节 油气田的形成要素

油、气藏形成的基本条件，应当包括充足的油气来源、有利的生储盖组合、有效的圈闭和良好的保存条件。

(1)充足的油气来源

充足的油气来源是形成储量丰富的油气藏的重要前提。生油凹陷面积大，持续时间长，可以形成巨厚的多旋回性的生油层系，可以生成丰富的油气。

(2)有利的生储盖组合

所谓有利的生储盖组合是指生油层中生成的油气能及时地运移到储集层中，即具有良好的输送通道和畅通的排除条件；同时盖层的质量和厚度又能保护运移到储层中的油气不会散失。

(3)有效的圈闭

有效的圈闭是指那些形成时间早于或同时于油气运移时间的、位于油源区相对较近的和水动力冲刷影响不大的圈闭。

(4)良好的保存条件

良好的保存条件也是油气藏存在的必要条件，良好的保存条件应当包括三个方面：

1地壳运动对油气藏的破坏不大

2岩浆活动对油气藏的保存没有影响

3水动力冲刷也没有破坏油气藏的存在。

总之，生油层将生物尸体腐败生成的油气，经过油气的运动，转移到储集层，再在储集层经过横向和纵向运移，进入到圈闭中，即形成油气田。油气田形成后，还要经受地壳运动的“考验”，有的油气田的盖层或圈闭遭到破坏，油气逸散到地表。有的则保存至今，成为现在的能源生产基地。

石油和天然气之所以能够聚集起来，是由于这里受局部构造单位控制，形成了各种圈闭。这类局部构造单位可以是穹隆、背斜、单斜、刺穿构造等等，在它们所控制的范围内往往伴生多种圈闭，从而形成多种油气藏。这些受同一局部构造单位控制的面积内油藏、气藏的总称，就是一个油气田。如图一所示。【石油形成过程】

图一：背斜油气藏示意图

第二节 圈闭的概念及其组成

圈闭是能阻止油、气继续运移，并使油、气聚集起来形成油、气的地质场所。它是由如下三个部分组成的：【石油形成过程】

图二：圈闭示意图

(1)储集层：具有储集油气孔隙空间和使流体运移能力的岩层。

(2)盖层：盖在储集层之上的、不渗透的、能够阻止油气散失的岩层。

(3)遮挡物：从各个方面阻止油气继续运移的封闭条件。

圈闭的基本功能就是聚集油气，它的存在是形成油气藏的必要条件，如图二所示。

第三节 油气的成分

石油的化学组成主要包括以下三方面：

（一）石油的元素组成：石油主要由碳、氢及少量硫、氮、氧等元素组成。

（二）石油的化合物组成：

1石油中的烃类化合物包括烷烃、环烷烃和芳香烃。

2石油中的非烃化合物包括含硫化合物、含氮化合物及含氧化合物。

天然气主要含甲烷，此外还有较多的重烃气。

第四节 生油层的岩性

沉积岩中细粒的岩石,如泥岩、页岩、碳酸盐岩等均可作为良好的生油层。按岩性,生油层可分为两大类：一类是泥质生油岩,另一类是碳酸盐岩生油岩。

作为生油岩的颜色以褐、灰褐、深灰、黑色等暗色为好,灰、灰绿色次之。

生油层中富含生物化石或有机质。

第二章 油气田的勘探

煤、石油、天然气作为重要的能源资料，其中，石油和天然气大多储存在几百米乃至几千米的地下，需要石油工作者艰苦的努力，不断改进、创新技术，才能更多更好勘探、开采地下原油。

地质勘探就是石油勘探人员运用地质知识，携带罗盘、铁锤等简单工具，在野外通过直接观察和研究出露在地面的底层、岩石，了解沉积地层和构造特征。收集所有地质资料，以便查明油气生成和聚集的有利地带和分布规律，以达到找到油气田的目的。但因大部分地表都被近代沉积所覆盖，这使地质勘探受到了很大的限制。

地球物理勘探（简称物探）是根据地质学和物理学的原理，通过不同的物理仪器观察地面上各种物理现象，推断地下地质情况，达到找油的目的。

物探是一种较新的技术，它包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探和核法勘探。

第一节 重力勘探法

重力勘探是以探测对象与其周围岩（矿）石之间的密度差异为基础，通过观测和研究重

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