石油勘探

太赫兹技术是一种非接触测量和无损检测技术，和传统的无损检测方法相比，太赫兹技术在石油领域的应用具有很多优点。

石油及其产品分析开始于19世纪，1857年，石油中提取的芳香烃化合物采取部分结晶过程进行分析。进入21世纪以来，油气资源日益短缺，特别是近年来石油价格的飞涨，必将促使各大石油公司加强技术研发的投入，以期通过实施一系列高新技术提升产能及管理品质。太赫兹技术是国际上近年来发展起来的一种非接触测量和无损检测技术，和传统的无损检测方法相比，太赫兹技术在石油领域的应用具有以下几个方面的独特优点：

（1）低能性：1THz处的光子能量只有4 meV，太赫兹电磁波较低的光子能量在穿透易燃易爆物质时，不会引起燃烧的危险。

（2）高分辨率：太赫兹成像系统的工作范围一般为0.1～3THz，微波成像装置的工作范围 在0.04～0.09THz，因此太赫兹成像更高的频率提高了理论上的最大分辨率。

（3）宽带性：和连续波微波相比，脉冲太赫兹方法产生具有更宽频带的脉冲。

（4）超快性：对应于皮秒量级的太赫兹脉冲很短，能够监控超快的石油催化剂化学反应速率。

（5）敏锐性：对石油分析有用的信息如润滑油中有机分子的振动－转动光谱在太赫兹波段，太赫兹可以敏锐的感应石油产品分子偶极矩的变化以及振转能级的跃迁。

（6）高信噪比：远红外光谱技术和太赫兹时域光谱技术是适用于远红外波段的光谱技术，但是THz-TDS比FTIR有更高的信噪比，THz-TDS利用物质对太赫兹频带的不同特征吸收谱，分析研究物质成分、结构及其相互作用关系，可同时获得强度和位相谱 。

随着油气领域对新方法和新技术需求的不断增大，太赫兹在石油领域应用研究的广度和深度也在不断扩展，并从油气工业的下游环节逐步走向油气勘探开发、油气输运等中上游环节，成为解决油气探测和生产过程中诸多重要难题的新手段。

上图为将太赫兹技术引入到干酪根演化过程的研究图，分别对不同演化过程的干酪根进行了太赫兹时域光谱测量，对干酪根的油气生成点进行了判定，并与地球化学中表征干酪根成熟度的镜质体反射率做了对比。研究结果表明，太赫兹频率下干酪根的吸收系数能够指示干酪根演化过程中的油气生成点，实现对干酪根的生油生气阶段和潜能进行快速预测。

对含油气储层岩石进行表征和评价，是石油勘探工作者的核心任务。对于储层岩石的表征，目前已发展了地震波、电磁波、电阻率、声波、放射性、核磁共振等多种探测方法。这些方法各有优缺点并互为补充，能够从不同的方面和角度实现对储层油气产能的综合评价。太赫兹作为一种全新的测量方法，也可用来对储层性质及其内部构造形态进行表征，例如，岩石的岩性、电性、物性、非均质性、各向异性等。上图为5 种不同类型岩石的太赫兹吸收光谱，根据吸收谱的特征能够对岩石类型进行很好的区分和鉴别。

总之，太赫兹的独特性能给通信（宽带通信）、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、无损检测、安全检查（生化物的检查）等领域带来了深远的影响。由于它的脉冲很短（皮秒量级）所以具有很高的时间分辨率。同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当中，其广袤的科学前景为世界所公认。