大地电场岩性探测技术在咸阳地区地热勘探中的应用

邹彦荣

（中国石化集团华北石油局三普油建公司，陕西咸阳 712000）

大地电场岩性探测技术在咸阳地区地热勘探中的应用

邹彦荣

（中国石化集团华北石油局三普油建公司，陕西咸阳 712000）

本文简要介绍了大地电场岩性探测技术（CYT）的基本原理，通过在咸阳地区热储含水性评价中的实际应用，结果表明该项探测技术在预测热储层厚度方面符合率较高，但在预测热储层埋深方面符合率不足 50%，预测准确度随着探测深度的增加而降低。

大地电场岩性探测；解释模型；咸阳地区

0 前言

地震勘探技术目前是咸阳地区地热开发中探测热储层采用的主要手段，但是随着城市的地热资源开发规模不断扩大，城市中地热井越来越多，地震勘探技术的应用越来越受到限制。大地电场岩性探测技术（CYT）则在这方面显示了其独特的优势，该项技术目前已在咸阳地区的地热井勘查中得到广泛运用。本文结合咸阳地区勘查实例评价了该方法的应用效果。

1 基本原理

1.1 原理简介

大地电场岩性探测技术是20世纪90年代发展起来的一种新物探方法，它是通过接收日—地空间中的电磁波在地下不同深度介质界面所产生低频反射电磁场信息，判断与识别地下介质界面一种方法。比如在岩性界面、断层、油气层、含水层等部位，大地电磁测深曲线均会有所显示，从而达到找油、找水的目的。该方法具有垂直分辨率高的特点，尤其对地下薄层及条带状含油气、含水砂层具有独到的鉴别能力。勘探深度达一万米以上，而且仪器使用简单，不受任何地形、地物的影响，很适合城市建筑密集区的地质勘查。

当太阳里的原子核反应以连续不断的方式向空间发射由电子、质子和离子组成的一种粒子流(一般称为“太阳风”),其流速达300～ 600 km/s,以脉冲形式传播到电离层时,粒子碰撞的机率剧增,导致电离层离子分离、复合，密度发生急剧变化, 就产生了电磁场。根据电磁波传播的“窗口”特性, 大于10MHz 的超高频电磁波被电离层衰减吸收，不能传播到地球表面。而小于0.01MHz 的电磁波几乎不衰减地传播到大地表面并可垂直射入地层。这些电磁波在每个深度都能反射回到地面,由于地面是一个强反射面，且低频电磁波在地层中衰减很慢，从而形成该深度与地面间的来回反射，形成稳定的谐振—多次电磁波(图1) ，其频率与深度的关系式为：f = (2n - 1) V / 4H

图1 多次电磁波示意图

式中：f——低频电磁波在均匀水平介质中传播时低频截至频率（Hz）；

V——上覆电磁波的平均传播速度（m/ s）；

H——地层深度（m）；

n ——正整数。

1.2 解释模型

大地电场岩性探测所获曲线是对地下地质特性的一种间接反映, 这种间接资料给地质评价带来模糊性及多解性。 经过长时间的研究, 前人已总结出了利用空间源岩性探测资料研究局部构造及地层划分与对比的方法, 建立了判识陆相碎屑岩的几种基本曲线类型。①泥岩型岩性曲线。泥岩地层一般具有均质性和非均质性两种,均质性泥岩的电性曲线稳定,幅度小,近似直线状,或者为频率较高的振荡波形( 图2-a)；非均质性泥岩具有曲线近直线状或曲线频率较高且个别地方出现突变的特征(图2-b)。②砂岩型及砂泥岩型岩性曲线。砂岩地层岩性探测曲线呈频率变低的波形(图2-c)。当砂岩与泥岩互为薄层时（图2-d、e)，在岩性探测曲线上反映为振幅大小不等，曲线疏密相间。③砂砾岩型岩性曲线。砾石层一般都具有较高的电阻率值和较好的渗透性,岩性曲线辐值较大,有拐点存在,似不规则的寄生振荡波形；含水砂砾岩或砂岩具有更高辐的右偏大

值(图2-f)。

图2 不同碎屑岩曲线类型

纵坐标：井深/m；横坐标：CYT幅度值/hn

以上几种曲线形态均是在以水平层状介质基础上获得的,大量事实证明，大地电场岩性探测曲线值与地层中所含流体性质及饱和度有关。所以不同地区不同储集层的曲线特征可能有所差异, 因此在实际工作中,应了解已知区和未知区的区别。

2 大地电场岩性探测技术在咸阳地区地热勘察中的应用

2.1 咸阳地区地热地质条件简况

咸阳地区地处渭河盆地的北部平缓斜坡带上，近东西向的乾县断裂、礼泉断裂、渭河北侧断裂自北向南将斜坡分割成乾县、礼泉和咸阳渭河南部依次递降的断阶（坡）带。咸阳市区座落在渭河北侧断裂带及其南、北两侧的低、中缓斜坡断阶（坡）带上，主要热储深度适中（2000～3500m）、河流－河湖相多期发育、相带宽，形成砂层横向分布广泛，纵向多砂层迭置，热储条件十分理想。深断裂带形成导水、导热、聚热、富水的带状水和两侧的典型带层状水分布区，加之热源、水源以及良好的水动力环境，形成了咸阳市区优越的地热地质环境。

2.2 热储层预测评价

咸阳地区地热资源丰富，由于地热资源的开发利用基本是市场经济运作，地热资源勘查主要存在地热井出水量风险，如果地热井的出水量达不到合同要求，建设方和施工方都会蒙受重大的经济损失。因此，准确预测含水层厚度是地热勘查的重点之一。大地电场岩性探测技术在地热勘查评价中对热储含水层的识别能力相对较强。从表1统计的六眼地热井可以看出，此项技术划分出的热储含水层厚度与实钻厚度复合率达到50%～80%，有效的降低了地热资源勘查中的风险。但是该技术对含水层埋深的解释精度不足50%，并且随着预测深度的增加解释精度逐渐降低，这主要受到解释人员的经验不足、强烈的电磁干扰、云雨天气等方面的影响，解释模型本身的完善性对解释精度也有很大影响。

表1 岩性探测地层与实钻地层对比表

3 结论

（1）利用大地电场岩性探测技术在咸阳地区预测热储层是可行的，在地热资源勘查的宏观评价方面具有一定的参考价值。

（2）大地电场岩性探测技术在热储层的精细评价方面精度较低，若要使该项技术取得更好的效果，不仅在于熟练操作仪器，更重要的是解释人员应具备地球物理和地热地质多方面的知识和解释经验。

（3）大地电场岩性探测技术可有效降低地热资源勘查中的风险，随着该项技术的研究和应用的不断深入，可以预测该技术将会在地热资源勘查中发挥越来越大的作用。

[1]徐建华.层状媒质的电磁场与电磁波[M].北京：石油工业出版社，1997.

[2]陈乐寿.大地电磁测深资料处理与解释[M].北京：石油工业出版社，1989.

[3]郭少斌.空间源探测技术在油气勘探中的应用[J].地质科技情报，2000，19（1）：89～90.

[4] 陈万川.汾渭盆地石油普查阶段地质成果报告 [R]. 1977.

[5] 张福礼，邹彦荣. 渭河盆地地热资源与开发前景 [R]. 2005.

Application of the Earth Electric Field Lithology Detection Technique to Xianyang Geothermal Exploration

ZOU Yanrong
(The Third Exploration Company of North Petroleum Bureau SINOPEC, Xianyang 712000)

This paper introduces the principle of the earth electric field detection technique. Based on the application of geothermal reservoir appraise in Xianyang area, the result indicates this technique is good at forecasting reservoirs thickness, but disadvantage to forecast reservoirs depth, and the precision degree reduces with the depth increase.

Earth electric field lithology detection; Interpretation model; Xianyang area

P631.3+21

B

邹彦荣（1979-），男，工程师，主要从事渭河盆地地热资源开发研究工作。E-mail:direzyr@163.com。