可控源音频大地电磁法应用于地热资源勘查

可控源音频大地电磁法应用于地热资源勘查

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图4 花家地（J-76）孔旁测深柱状图

理论上一维层状模型反演的前提条件是：地电模型基本满足一维地电条件，初始参数正确，反演解释能够符合实际情况。在实际工作中，有时地质断面不能满足一维条件，这时的解很难符合实际情况。在CSAMT 没有二维反演解释方法的情况下，采用上述两种反演相结合的解释方法，对提高解释准确性会有帮助。

在CSAMT 测深曲线解释中，K 型和H 型曲线电性分层相对较为容易，A 型和Q 型曲线解释相对较为困难，这是指划分电性层的难易而言。无论是什么类型曲线将电性分层进行地质分层解释时的难度都是比较大，特别是新区难度更大。如怀柔庙城地热井和大兴庞各庄地热井均为明显的K 型曲线，电性分层没有问题，但是在地质解释上都出了大问题。实钻表明前者将蓟县系铁岭组解释为奥陶系、寒武系地层（误差达1520m ，286%）；后者将蓟县系雾迷山组地层解释为寒武系（误差1800m ，450%）。前者是附近有一眼旧井的误导，后者是属于不够慎重（前人只推有Qn ，这次又加上∈，错上加错）。产生问题的根源是物探的地质解释多解性。O 、∈及Jx 都可以是中高阻电性层。解释为其中的哪一个一定要慎重，充分搜集已知孔的资料（准确的），由已知推未知，做出正确的判断。这两口地热井实施结果表明：地质分层出了问题（张冠李戴），

不仅仅是热储层埋深误差大小问题，更为严重的是推断的盖层条件（地层和厚度）与实际出入很大，直接影响温度预测，出现温度风险，给工作造成了很大的被动。目前庞各庄地热井采取的补救措施是将热储目的层由蓟县系雾迷山组改为长城系高于庄组。

从北京统计的一部分地热井的测井电阻率看，电性层与地层不是完全一一对应的。有时在同一个时代地层有两个电性层或多个电性层，如K 1或J 中的电性层（有时是系中组的反映），也有一个电性层是由跨两个时代地层的同种岩性组成（如∈1c +Qnj ）。因此，地质分层解释是一个非常细致和复杂的工作，一定要倍加慎重。

3.4 系统整理钻孔电测井资料

探测对象与围岩的物性差异是产生物探异常的前提条件，没有物性异常就没有物探异常，也就不能进行物探工作。可见采用CSAMT 法划分地层的前提条件是地层要有电性差异，只有掌握了一个地区地层的电性规律，才能有效地进行地层解释工作。因此，电性资料不仅是CSAMT 法应用的依据，同时也是资料解释的基础。可以说CSAMT 资料解释的成败与已知钻孔及电测井资料掌握的程度有密切关系，特别是当目的层反映不是很明显时，有重要作用。系统整理钻孔电测井资料，提供不同时代地层的电性资料为CSAMT 勘查工作所用，是一个地区物探工作的重大技术措施，是提高CSAMT 等电磁法资料解释水平的重要途径。

以北京而言，解放后的数十年间在深部地下水勘查工作，特别是近20-30年开凿的数百眼地热深钻井，积累了大量的钻孔电测井资料，若能充分进行整理，将能够按不同地质构造单元，提供不同时代地层的电性参数，这是电法工作极其重要的基础资料。遗憾的是这项工作没有引起人们的足够重视，不能将其挖掘出来，为我所用。2001年中国矿业联合会地热管理专业委员会在承担课题研究时，曾对北京近30眼地热井的电测井资料进行了尝试性的整理工作。采用统计归纳的方法总结出北京地区各类地层的电阻率特征。由于测井所测电阻率是包括了侵入岩电阻率、泥浆电阻率、围岩电阻率以及井径等影响因素，对此用几种量板对视电阻率进行了校正。但是由于参数不全，不能得到理想的地层真电阻率值，对校正后的电阻率值统称为“测井电阻率”。由于钻孔数量少，未能按不同地质构造单元进行统计分析，仅提供了北京部分地热井钻遇地层“测井电阻率”统计分析成果。这近30眼地热井的地层测井电阻率资料，在近两年中的CSAMT 资料解释工作中部分得到应用，发挥了作用。主要是利用其建立初始模型，进行一维层状模型反演解释，联合一维圆滑反演解释提高地层分层解释的准确性。

4 推广应用CSAMT 法

通过北京地区近十年CSAMT 法的实际应用与初步总结，表明CSAMT 法是一种行之有效的物探方法，在地热资源勘查工作中可以发挥较好的作用。

CSAMT 法具有工作效率高、探测深度较大、分辨能力较强，适合于区域性地热勘查工作。它能够提供深部地质构造的地电信息，为研究勘查区地热田的地热地质条件提供重要依据。

在区域性地热勘查工作中，当勘查目的层深度小于3000m 时，CSAMT 法应理所当然的成为主要勘查手段。当有时探测深度要求大于3000m （或部分3000m ）时，则应利用MT （或CEMP ）

法，与CSAMT 方法进行组合的工作方式，这是因为CSAMT 不仅能够提供3000m 以浅地电结构，可以与MT 互相印证，更为重要的是它可以较MT 更为精确的确定断裂构造的位置和产状。在盆地型地热田勘查工作中探明断裂构造十分重要，因为它与地热田的形成及地下热水的储集关系十分密切。北京地区有一些地热井出水量较大，出水温度较高，就是因为地热井打在断裂构造带附近。

5 开展应用研究

CSAMT 法引进我国后，有关单位从理论基础、方法以及应用效果等方面进行了一些研究工作，对推动CSAMT 法在我国的应用起到了推动作用。通过在北京地区的实际应用，一方面我们感到这种方法确实是一个很有发展前景的方法，同时亦感到要使CSAMT 法应用好，充分发挥它的作用，克服它的一些不足之处，还需加强应用研究。一是需要从野外工作到室内数据处理与资料解释等方面做一些应用性的试验研究工作；二是利用已验证的钻孔进行对比分析研究，总结方法的有效性，发现存在的问题，研究解决的方法；三是试验适合于城市地热资源勘探新方法技术—大功率可控源大地电磁测深法。

5.1 应用性试验研究工作

鉴于工作经费和忙于生产工作等原因，该方法在引进国内后，未能全面系统的进行应用性试验研究工作，其中包括从野外工作到室内数据处理与资料解释等多个环节的试验研究工作，使我们对于该方法缺乏全面深入的了解，致使在实际应用中遇到的一些问题也难于得到圆满解决。有关部门应专门确定研究项目，加强这方面工作。

5.2 对比分析研究

有部分CSAMT 工作已得到钻孔验证，应当高度重视利用这些宝贵的钻孔资料与CSAMT 进行对比分析研究，既可以总结该方法有效性，同时又能够发现工作中存在的问题，研究解决的方法，提高CSAMT 法应用水平。

5.3 开展富水性研究

开凿地热井有三大风险：深度风险、温度风险和水量风险。CSAMT 进行的地层推断解释能帮助解决深度风险；温度风险问题不大，只要是用户不提出过高要求，地层结构和盖层厚度推断得较准确，一般按地层增温率计算出的温度与实际差别不大；当前最大风险属于水量风险，凿井前非常需要知道凿井地区岩溶裂隙发育情况，是否是富水地段，我们应当重视研究CSAMT 能否提供这方面的信息。一方面在数据处理时要特别注意不要将这部分有用信息滤掉；另一方面通过一些出水量比较大的钻孔与CSAMT 进行对比分析研究，看看含水层在CSAMT 反演电阻率曲线上有什么样异常特征。我们要将这个要求明确告诉CSAMT 工作者，让他们重视研究这方面的问题。

5.4 开发大功率可控源大地电磁场法

CSAMT 法在北京实际应用中，一方面发现在城市强干扰情况下严重影响资料质量，降低可信度，影响成果的利用；另外发现其纵向分辨率满足不了需要，特别是深部频点很稀，分辨能力不够，对盆地型地热勘查工作，深部是地热勘查的主要目标，CSAMT 在深部的纵向分辨率的降

低，对地热勘查工作影响较大，另外勘探深度还不能完全满足需要。为此中国石油集团物探局综合物化探事业部（原石油五处）近年来在原CSAMT 法基础上开发出大功率可控源大地电磁测深法（CSMT ）。

CSMT 测深技术勘探系统的发射系统为F200大功率发射机，最大额定功率为160kw ，最大输出电压为1600V ，最大输出电流为160A 。接收系统由加拿大凤凰公司生产的V-6A 多功能电法仪，有61个频点。该方法特点是：勘探深度大，超过4km ；频点多，提高了纵向分辨能力；抗干扰能力强，采集数据质量高。

最近他们在任丘油田区进行了试验：剖面长6km ，供电电极A B=4km，收发距R=7.5km，供电电流I=140A，接收点电极距MN=50m。所采集52个测点数据质量除少数测点外，大部分测点质量比较好。对剖面数据进行二维反演计算，纵向上电性分层明显，推断潜山顶面埋深与实际较一致。初步试验表明该方法在电磁干扰严重的油田区能取得较好的效果，有较大勘探深度（4km ）和较高的纵向分辨率，为城市地热勘探带来了新的希望。但是要正式投入生产使用，还应该再做些试验工作。