綜合電法技術(shù)在地?zé)峥碧街械膽?yīng)用研究

陸益?zhèn)ィ?/p>

針對(duì)地質(zhì)特征，綜合運(yùn)用大地電磁測深法、直流電阻率測深和瞬變電磁法查清研究區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)地層分布、大地構(gòu)造部位和區(qū)內(nèi)深部斷裂構(gòu)造情況，從而為研究區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的預(yù)測和開發(fā)提供依據(jù)。

工作原理

大地電磁測深是研究地殼和上地幔構(gòu)造的一種地球物理探測方法。它以天然交變電磁場為場源,當(dāng)交變電磁場以波的形式在地下介質(zhì)中傳播時(shí),由于電磁感應(yīng)作用，地面電磁場的觀測值將包含有地下介質(zhì)電阻率分布的信息。而且，由于電磁場的集膚效應(yīng)，不同周期的電磁場信號(hào)又有不同的穿透深度。因此，研究大地對(duì)天然電磁場的頻率響應(yīng)，可獲得地下不同深度介質(zhì)電阻率分布的信息。

直流電阻率測深法是常用來探明水平（或近于水平）層狀巖石在地下分布情況的電阻率方法。該方法是在同一測點(diǎn)上逐次擴(kuò)大電極距，以觀測垂直方向由淺到深的視電阻率變化情況，通過分析電測深曲線來了解測點(diǎn)下部沿垂向變化的地質(zhì)情況。

瞬變電磁法，又稱為時(shí)間域電磁法（TEM）。其通過不接地回線或接地長導(dǎo)線供以雙極性脈沖電流，當(dāng)回線中的穩(wěn)定電流突然切斷后，根據(jù)電磁感應(yīng)理論，發(fā)射回線中電流突然變化必將在其周圍產(chǎn)生磁場。該磁場稱為一次磁場。一次磁場在周圍傳播過程中，如遇地下良導(dǎo)電的地質(zhì)體，將在其內(nèi)部激發(fā)產(chǎn)生感應(yīng)電流，又稱渦流或二次電流。由于導(dǎo)電地質(zhì)體是非線性的，所以脈沖電流從峰值躍變到零，一次磁場立即消失，而渦流并不立即消失，有一個(gè)瞬變過程，這個(gè)過程的快慢與導(dǎo)體的電性參數(shù)（體積規(guī)模和埋深以及發(fā)射電流的形態(tài)和頻率）有關(guān)。地質(zhì)體導(dǎo)電性愈好，渦流的熱耗損愈小，瞬變過程愈長。這種渦流瞬變過程，在空間形成相應(yīng)的瞬變磁場，又稱為二次磁場。通過接收線圈測量二次場空間分布形態(tài)，就可發(fā)現(xiàn)地下異常地質(zhì)體的存在，并確定異常體的電性結(jié)構(gòu)和空間分布形態(tài)。

工區(qū)地質(zhì)特征

1.大地構(gòu)造位置

工區(qū)位于下?lián)P子地層區(qū)，大地構(gòu)造單元屬華東大陸邊緣板塊下?lián)P子裂隙盆地區(qū)中心蘇南隆起區(qū)。工區(qū)地理地質(zhì)屬長江中下游沖洪積平原組成部分，地表全被第四系地層覆蓋，未見基巖出露。

2.區(qū)域地層巖性

區(qū)域沉積地層是在元古界變質(zhì)基底上發(fā)育的，其震旦系上統(tǒng)至中三疊統(tǒng)以海相沉積為主，主要沉積有碳酸鹽巖及碎屑巖，是下?lián)P子區(qū)中、古生界地層油氣勘探的層位，著名的黃橋油氣田便產(chǎn)于該層位。該套地層經(jīng)印支——早燕山期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)褶皺而成本區(qū)的下構(gòu)造層。上三疊統(tǒng)至新生界以陸相碎屑巖為主，一般未褶皺或只有輕微褶皺，構(gòu)成本區(qū)的上構(gòu)造層。相對(duì)而言，上構(gòu)造層埋深小，地質(zhì)構(gòu)造簡單，易于查明；下構(gòu)造層埋深大且地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，不易查明。

3.勘探目標(biāo)層的確立

第四系地層近地表接受地表水補(bǔ)給溫度低，白堊系浦口組上段地層貧水，因而它們不具備形成地?zé)崽锏臈l件，不能作為地?zé)崽锟碧降哪繕?biāo)層；若白堊系地層中存在斷裂構(gòu)造，一是能說明該斷裂構(gòu)造產(chǎn)生年代新，有利于導(dǎo)水導(dǎo)熱；二是能說明其下覆中、古生界海相地層中也可能存在斷裂構(gòu)造，利于熱儲(chǔ)形成；三是白堊系底部有底礫巖及其他陸相沉積巖地層存在，當(dāng)有局部隆起構(gòu)造或斷裂構(gòu)造帶存在時(shí)也有可能形成熱儲(chǔ)。因此白堊系也應(yīng)是此次地?zé)峥辈殛P(guān)注的對(duì)象。本區(qū)能作為地?zé)崽锟碧侥繕?biāo)層位有三個(gè)：

一是第三系地層在周邊地區(qū)已發(fā)現(xiàn)熱儲(chǔ)，且埋藏淺，開采時(shí)經(jīng)濟(jì)效益好，應(yīng)作為本區(qū)地?zé)崽锟碧降哪繕?biāo)層之一。二是古生界海相碳酸鹽巖、碎屑巖類地層是本區(qū)油氣田主要產(chǎn)層，同時(shí)也是地?zé)岬漠a(chǎn)出層位，應(yīng)作為本區(qū)地?zé)崽锟碧降闹匾繕?biāo)層。三是白堊系浦口組下段有底礫巖，也是區(qū)域上產(chǎn)二氧化碳?xì)怏w層之一，也可作為本區(qū)地?zé)崽锟碧降哪繕?biāo)層。

物探方法的資料解釋

1.物探異常特征

（1）大地電磁異常特征

本次勘探工作獲得的大地電磁測深曲線皆為“KH”或“KHK”型，在進(jìn)行Bostick反演后，電阻率具有明顯垂向分層和橫向分塊特征。垂向分層具有從上致下四分特征：第一層從地表到300米埋深范圍為次高阻電性層，電阻率值在8～20Ω·m；第二層埋深從300米至800～1300米之間電阻率最低，一般小于8Ω·m，等值線平直稀疏；第三層埋深從800～1300米到1000～2500米之間為次高阻層位，電阻率值在8～50Ω·m。次高阻異常帶上部電阻率等值線較平直，呈舒緩波狀起伏，次高阻異常帶下部電阻率等值線則迂回彎曲；下層（第四層）電阻最高，電阻率值一般大于50Ω·m，最高達(dá)數(shù)百Ω·m，高阻異常區(qū)常被相對(duì)低阻異常分割呈團(tuán)塊狀展布，表現(xiàn)為橫向分塊特征。在東西向EW1測線西端和南北向NS3測線南端的基底電阻率明顯增高。

（2）直流電阻率測深異常

直流電阻率測深曲線皆為“D”或“H”型，在電阻率測深擬斷面圖上或二維反演后電阻率測深擬斷面圖上。

電阻率具有明顯的垂向分層特征：AB/2=1100米以上部分，為高阻異常區(qū)；視電阻率一般在10～30Ω·m之間，AB/2=1100-2100米部分為最低阻異常區(qū)，視電阻率一般低于10Ω·m，最低電阻率不足8Ω·m；AB/2大于2100米時(shí)，多數(shù)測點(diǎn)電阻率開始上升，最高可達(dá)10Ω·m以上，為次高阻異常區(qū)。

（3）瞬變電磁異常

瞬變電磁異常也具有明顯的垂向分層和橫向差異特征。在垂向上，上部為高阻異常區(qū)，下部為低阻異常區(qū)，高阻異常區(qū)電阻率等值線平直，水平狀分布，低阻異常區(qū)，等值線稀疏且波狀起伏不平。

在橫向上能反映深部地電特征的各道均在東西向長剖面（EW1）上，東部皆為低阻異常區(qū)，而在西部為高阻異常區(qū)，南北向長剖面處于高低阻異常區(qū)交替部位。在工區(qū)范圍內(nèi)東部整體上為高阻區(qū)，西部整體上為低阻區(qū)，二者分界線在南北向三線（NS3）與四線（NS4）之間。

2.物探異常解釋及地?zé)岚袇^(qū)確定

在工區(qū)有明顯的物探異常帶存在，可將該異常帶上的合適部位確定為進(jìn)一步地?zé)峥碧桨袇^(qū)，工區(qū)所在地雖然位于該物探異常帶上，但是地?zé)岙a(chǎn)出有利層位——古生代海相碳酸鹽巖地層埋深達(dá)2500米，不宜進(jìn)一步開展地?zé)峥碧焦ぷ?；在工區(qū)所在地西南方向的大地電磁EW190號(hào)-XQ012號(hào)測點(diǎn)附近古生代海相碳酸鹽巖地層埋深只有2000米，是周圍該類地層埋深最淺的地段，且處于相對(duì)隆起構(gòu)造邊緣部位，該地段宜確定為進(jìn)一步地?zé)岷陀蜌饪碧桨袇^(qū)。此次開展的三個(gè)物探勘查方法在此異常帶上都有較明顯的顯示，且在EW190號(hào)-XQ012號(hào)測點(diǎn)附近表現(xiàn)為最明顯：

大地電磁測深（MT）：高阻異常區(qū)中有低阻異常帶存在；該種低阻異常帶在東西向大地電磁測深剖面上有5個(gè)，分別對(duì)應(yīng) EW180、XQ012～ NS190、EW250、EW310、S-174等 點(diǎn) 附 近，其中兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于S174井和N13井。說明高阻地層中存在的低阻異常帶，其附近是熱水、油氣產(chǎn)出的最有利部位。在EW190號(hào)-XQ012號(hào)測點(diǎn)附近的大地電磁測深電阻率異常特征與S174井附近異常特征極為相似。

直流電阻率測深：測深曲線141-143點(diǎn)尾支沒有上升或上升不明顯，顯示低阻斷裂帶異常存在。

瞬變電磁法：工區(qū)有高低阻異常變化帶存在。也說明有斷裂構(gòu)造帶在此通過。

淺層地溫測量：工區(qū)位于高低阻變化梯度帶上，且在EW190號(hào)-XQ012號(hào)測點(diǎn)附有明顯的局部高值異常存在。從區(qū)內(nèi)18米測溫平面等值線分布圖上可以看出淺層地溫場規(guī)律還是很明顯的。東西向測線（EW1）東部和南北向（NS3）測線北部為高溫異常區(qū)，東西向測線西部和南北向測線南部為低溫異常區(qū)，二者交替變化分界線位于工區(qū)附近。

上述四種勘探方法不僅存在異常，而且還具有非常好的一致性。瞬變電磁法和大地電磁測深法反映隆凹構(gòu)造異常特征一致；地溫異常與大地電磁測深電阻率低阻異常相一致。各方法異常的相一致性絕非偶然，應(yīng)當(dāng)是深部地質(zhì)信息的客觀反映。因此確定EW190號(hào)-XQ012號(hào)測點(diǎn)附近為地?zé)峥碧桨袇^(qū)，井深設(shè)計(jì)為2500～2800米，預(yù)計(jì)井口水溫可達(dá)50℃以上，出水量均能達(dá)到每小時(shí)15～20噸以上或更高。

結(jié)論

用于地?zé)豳Y源勘查的地球物理方法較多，常用的電磁測深方法有：瞬變電磁測深、大地電磁測深和頻率測深等。電阻率異常是電(磁)法尋找地?zé)崽锏闹饕獦?biāo)志。當(dāng)?shù)責(zé)崽锫裆钶^大時(shí)，反映到地表的異常信息相應(yīng)減弱，一些電(磁)法的效果明顯降低。大地電磁測深是一種探測深度較大方法，在深部地?zé)峥辈橹?，若能很好地結(jié)合已知地質(zhì)、地球物理特征和其他有關(guān)資料進(jìn)行綜合分析研究，將會(huì)取得明顯地質(zhì)效果。

在以上實(shí)例中大功率瞬變電磁法和大極距直流電阻率測深方法不僅能查明第三系目標(biāo)層地質(zhì)情況，還能補(bǔ)充印證大地電磁深部勘探資料；選擇大地電磁深勘探方法不僅能解決印支面（中、古生界海相地層頂界面）的埋深及其下部地質(zhì)構(gòu)造特征，還能補(bǔ)充淺層勘探資料。綜合運(yùn)用大地電磁測深法(MT)、直流電阻率測深和瞬變電磁法（TEM）查清區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)地層分布、大地構(gòu)造部位和區(qū)內(nèi)深部斷裂構(gòu)造情況，從而為研究區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的預(yù)測和開發(fā)提供依據(jù)。