综合地球物理勘查技术在地热勘查中的应用探究

摘 要：随着经济的发展和进步，中国各项工程数量迅速提升，矿产资源需求量不断增加。人们加大力度开发各种资源，这需要应用很多高科技测量技术，其中地球物理测量技术是一项重要的应用。这种技术利用物理学知识探索地球上各种物理场的分布，然后根据其各种物质和结构进行研究，找到存在的规律。本文基于对物理特性的理解，地球物理勘探技术根据如重力、航磁、直流探测和受控源音频等方面的探测，对区域地热覆盖等进行探究。

关键词：综合地球物理勘查；储层；盖层

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）08-0134-03

Abstract：With the development and progress of economy，quantity of projects in China have been increased rapidly and the demand for mineral resources has been increasing. It needs to be applied to a lot of high-tech measurement technologies，in which geophysical measurement is an important application. This technique utilizes the knowledge of physics，and then explores the distribution of various physical fields on the earth，and then according to its various materials and structures to study，to find out the law of existence. Based on the understanding of the physical characteristics，geophysical exploration techniques are based on such aspects as gravity，aeromagnetic，DC detection，controlled source audio，and regional geothermal coverage.

Keywords：comprehensive geophysical exploration；reservoir；caprock

0 引 言

很多領域都涉及了地球物理勘察技术，并受到了很多工作人员的青睐，这种技术能够切实地对地质构造的分布情况进行详细显示和调查，另外对地质工程中存在的各种病害问题也能够进行细致的检测。因此，在如此快速发展的社会中，越来越广泛地应用勘察技术可以为我国当前的经济发展和社会发展发挥更好的基础性作用。在地质勘查中，地球物理勘查技术主要应用了重力、航磁、直流电测深、可控音源（可控源音频）和大地电磁测深等技术。地质勘查主要针对地热的水盖层、储层、导水构造等方面。本文结合地热资源勘查来研究地球物理勘查技术在地热勘查中的应用。

1 综合物探勘查技术的研究概况

地球物理勘探是一种使用地球物理学作为地球物理基础的专业地质学。对各种发生的物理场的变化和分布情况进行观察和测量，然后将地球中形成本体以及空间的各项物质构造以及是如何演化做出探索，将各种现象以及规律进行研究，实现对周围资源的探索以及环境的监测，这项技术可应用于监测灾害。

地球物理勘探方法的综合探索地球物理勘探方法包括重力法、磁法、电法和地震等诸多方面。如果应用涉及分类标准，能够分为井中、地上、空中三种物探方法，最近几年海上勘查也开始启动和发展。以往综合地球物探等手段像一只黑匣子，拥有许多方式，受人为影响的程度高。但是目前由于现代科学发展迅猛，许多地质勘察工作人员发现地球物理勘探是很有价值的。在美国、加拿大、和澳大利亚等西方发达国家，高科技地球物理技术的开发和应用已成为地热勘查的重要组成部分。

2 地球物理勘测技术

2.1 磁性测量

磁性测量技术是利用磁性仪器研究大自然中矿石和岩石磁性的基础。对现有磁场变化程度的分析和检测也是针对资源勘探和地质问题的研究方法。目前，磁勘探技术的运行方式相对简单，同时成本相对较低。该装置体积小，携带方便，调查的结构也比较准确，特别是在有色金属勘探方面有着非常广泛的应用。该技术已应用于地质研究磁测。可以在短时间内调查航空中存在的磁性条件，并完成磁性扫描磁力的意外状态，可以用来确保飞机的正常运行。

2.2 电法勘查

在这个阶段，电气测量主要通过地面电力、直流电和航空方法进行。其中直流电阻率法探测的结果非常准确，一般在一些水文地质勘察中有着更好的应用效果，但是这种方式对地质区域的地形有所要求，因此应用前期阶段需要工作人员对地形进行探测；直流激发极化法在一些黄铁矿或者是斑岩铜矿中应用较多，同时对寻找水源等也有很大的帮助；瞬变电磁法（也称为TEM）不接收返回线路而被输送到地下，以产生脉冲电磁场，然后由测量仪器观察。对电阻率进行计算，这种勘察能够将范围扩展到五百米以上，具有便于携带等优点。

2.3 地震勘探

地震勘探是检查和观察不同地层之间的密度和弹性波群，通过设备来检测信号和无线电波的存在。地震受到人为手段的刺激，然后进行地质学研究。

此外，现有的煤炭资源和石油资源也可以进行调查。从目前地质勘探技术的应用情况看，已经实现了煤矿井下作业的更多应用，并通过高分辨率成像技术实现了三维地震模型的建构。对图像进行了更多的三维渲染和处理，并对中文数据库进行了仪器记录和处理。

2.4 重力勘查

重力测量技术是一种常用的方法。显示地质和矿物勘探的研究和分析分为裂缝、水槽盆地、岩浆岩群，金属相关花岗岩等基底地质具有广泛的应用前景。

3 综合地球物理勘探技术的某应用实例

3.1 准备工作的介绍

根据勘探区地质资料分析，盖层为二叠系含煤地层区，储层为二叠系栖霞灰岩区，导水构造为断裂带。在这些场址建立后，为这个调查对象制定了相关勘探工作的策略。一是开展地球物理勘探，找到符合要求的盖层和储层，盖层必须有一定的厚度，储层必须有一定深度，这样有利于开工。除了勘探储层中的裂缝带和岩溶外，我们还可以了解储层的具体位置，整合盖层，储层和导水构造，形成一定的模式，进一步测量盖层的厚度、储层的底部和深度、导水结构以及钻井位置。

3.2 勘查区的物性勘查

在开展地球物理勘探工作之前，首先要了解勘探区的物理特性，特别是岩层的物理特性。地层中岩石的物理特性不同，因此，了解岩石是地球物理勘探最重要的前提条件。在地质构造勘探资料中可以看出，不同时期之间地层的密度是不同的。就像碳酸盐岩地层和碎屑岩一样，碳酸盐岩层的密度要高得多。

调查区域共包含6个密度层，分为5个密度界面。通过数据分析可知，五个密度界面分别与第四纪底界和印支基底（三叠纪青龙灰岩顶部）侵蚀面有关，且二叠系含煤地层的密度与其他地层的密度是不同的。同时，该地区引力异常的主要原因是第二密度层和第四密度层的影响。如果界面是凸面的，重力会很高。中生代和新生代盆地地区是低重力异常区，如图1所示。

测量勘探区域内的磁场可以了解勘探区域没有磁场或弱磁场，并且对该区域敏感性的分析表明，该区域的敏感性低于100×10-64πSI。测量地层和岩石的电阻率表明，两者之间的差异相对较大，较硬地方的电阻率越高，酸度越高，电阻率越高，第四纪电力的特征由其含水砂层决定，其电阻率范围一般为20～60Ω·m，呈高阻状态，印支和齐下灰岩顶面始终呈现高阻抗状态，而碎屑岩地区则具有低電阻率。通过对实测资料的分析可知，该勘探区盖层具有低密度，低磁性，低电阻率的特点，而油藏的密度和阻力相反，磁场与其相同。导水结构区域处于较硬地带，电阻率较高，且发射器处于高电阻状态，这是一种异常状态，如图2所示。

3.3 对异常情况的分析

根据重力异常图研究了目标区域的东北方向。这意味着这个区域不仅包含台阶，还包含中间的东北断层，即F1中途，同时还受到西北方向断层的影响，也就是F2区域。台阶带北侧的北侧，重力值越低。西北部测得的较高重力值实际是青龙灰岩的位置。如图3所示，台阶带南侧的重力值相对较高，并且存在一些不同高度的重力异常。其范围在22×10-5～24×10-5m/s2。

4 地球物理勘查技术的应用

4.1 重力、电测深的应用

这里应用重力和电子探测来调查盖层岩石和储层的确切位置及其拥有的深度和厚度。通过对上述重力、航磁和电力的分析，可以了解到，勘探区域包含东北和西北方向的构造带，同时勘探区西南部也有这些构造线交汇，勘探区南部有一定的高阻区。密度也不断升高。这个地区是进行地热调查的最佳地区，在这里应用重力和电探测两种方法勘测勘探区域，以找出油藏开发的程度，并对该地区的高阻体进行电探测，了解该区域的盖子厚度和水库深度。

4.2 可控源音频大地电磁的应用

可控源音频大地电磁测深方法主要用于测量覆盖层厚度、测量储层区域和导水结构的位置和形状以及钻井位置的定位。可控源音频大地电磁探测方法测量场源中的X轴电场值Ex和Y轴方向上的磁场值Hy。通过理解电阻率的产生原理来计算阻抗相位，然后基于所获得的值重复验证。可控源音频大地电磁检测到五个区段，其中电极A和B之间的距离为1公里，接收装置的宽度为50米，发射设备和接收设备之间的距离在4.6～5.5公里之间。经过反复测量和计算，得知最好的钻孔位置。III线的可控源音频大地电磁探测剖面位于F1断层的南部，与F2断层大致平行。该地区的电阻率处于上升状态，在该层中更为明显。从上述资料可以看出，勘探区整体地层倾向于西南方向，覆盖600多米的盖层，73号油藏位于地下960米。图中F3和F1的交点包含一个非常好的导热和导水结构，所以从地质对数据和地层情况的分析可以看出，在73号点附近，它是最适合钻探的。

5 结 论

本文以地热调查为例进行了分析。从上述方法和资料可以看出，重力、航磁和电测等地球物理勘探技术在地热勘探中具有非常重要的作用。就像重力，航磁和直流测量一样，可以有效避免危险。定位具体的地热勘查区域，可控音频大地电磁检测方法能够有效地检测地热勘探区域的地质构造，并准确定位出钻井孔的位置。地球物理勘探技术的有效应用为地热勘探提供了便利，使地热勘探更加准确、快速和简便。

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作者简介：杨博（1986.08-），女，汉族，河南南阳人，助理工程师，研究生。研究方向：水工环地质。