石油勘探

太赫茲技術是一種非接觸測量和無損檢測技術，和傳統的無損檢測方法相比，太赫茲技術在石油領域的應用具有很多優點。

石油及其產品分析開始于19世紀，1857年，石油中提取的芳香烴化合物采取部分結晶過程進行分析。進入21世紀以來，油氣資源日益短缺，特別是近年來石油價格的飛漲，必將促使各大石油公司加強技術研發的投入，以期通過實施一系列高新技術提升產能及管理品質。太赫茲技術是國際上近年來發展起來的一種非接觸測量和無損檢測技術，和傳統的無損檢測方法相比，太赫茲技術在石油領域的應用具有以下幾個方面的獨特優點：

（1）低能性：1THz處的光子能量只有4 meV，太赫茲電磁波較低的光子能量在穿透易燃易爆物質時，不會引起燃燒的危險。

（2）高分辨率：太赫茲成像系統的工作范圍一般為0.1～3THz，微波成像裝置的工作范圍 在0.04～0.09THz，因此太赫茲成像更高的頻率提高了理論上的最大分辨率。

（3）寬帶性：和連續波微波相比，脈沖太赫茲方法產生具有更寬頻帶的脈沖。

（4）超快性：對應于皮秒量級的太赫茲脈沖很短，能夠監控超快的石油催化劑化學反應速率。

（5）敏銳性：對石油分析有用的信息如潤滑油中有機分子的振動－轉動光譜在太赫茲波段，太赫茲可以敏銳的感應石油產品分子偶極矩的變化以及振轉能級的躍遷。

（6）高信噪比：遠紅外光譜技術和太赫茲時域光譜技術是適用于遠紅外波段的光譜技術，但是THz-TDS比FTIR有更高的信噪比，THz-TDS利用物質對太赫茲頻帶的不同特征吸收譜，分析研究物質成分、結構及其相互作用關系，可同時獲得強度和位相譜 。

隨著油氣領域對新方法和新技術需求的不斷增大，太赫茲在石油領域應用研究的廣度和深度也在不斷擴展，并從油氣工業的下游環節逐步走向油氣勘探開發、油氣輸運等中上游環節，成為解決油氣探測和生產過程中諸多重要難題的新手段。

上圖為將太赫茲技術引入到干酪根演化過程的研究圖，分別對不同演化過程的干酪根進行了太赫茲時域光譜測量，對干酪根的油氣生成點進行了判定，并與地球化學中表征干酪根成熟度的鏡質體反射率做了對比。研究結果表明，太赫茲頻率下干酪根的吸收系數能夠指示干酪根演化過程中的油氣生成點，實現對干酪根的生油生氣階段和潛能進行快速預測。

對含油氣儲層巖石進行表征和評價，是石油勘探工作者的核心任務。對于儲層巖石的表征，目前已發展了地震波、電磁波、電阻率、聲波、放射性、核磁共振等多種探測方法。這些方法各有優缺點并互為補充，能夠從不同的方面和角度實現對儲層油氣產能的綜合評價。太赫茲作為一種全新的測量方法，也可用來對儲層性質及其內部構造形態進行表征，例如，巖石的巖性、電性、物性、非均質性、各向異性等。上圖為5 種不同類型巖石的太赫茲吸收光譜，根據吸收譜的特征能夠對巖石類型進行很好的區分和鑒別。

總之，太赫茲的獨特性能給通信（寬帶通信）、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學、醫學成像（無標記的基因檢查、細胞水平的成像）、無損檢測、安全檢查（生化物的檢查）等領域帶來了深遠的影響。由于它的脈沖很短（皮秒量級）所以具有很高的時間分辨率。同時，由于太赫茲能量很小，不會對物質產生破壞作用，所以與X射線相比更具有優勢。另外，由于生物大分子的振動和轉動頻率的共振頻率均在太赫茲波段，因此太赫茲在糧食選種，優良菌種的選擇等農業和食品加工行業有著良好的應用前景。太赫茲的應用仍然在不斷的開發研究當中，其廣袤的科學前景為世界所公認。