大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)在咸陽(yáng)地區(qū)地?zé)峥碧街械膽?yīng)用

鄒彥榮

（中國(guó)石化集團(tuán)華北石油局三普油建公司，陜西咸陽(yáng) 712000）

大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)在咸陽(yáng)地區(qū)地?zé)峥碧街械膽?yīng)用

鄒彥榮

（中國(guó)石化集團(tuán)華北石油局三普油建公司，陜西咸陽(yáng) 712000）

本文簡(jiǎn)要介紹了大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)（CYT）的基本原理，通過(guò)在咸陽(yáng)地區(qū)熱儲(chǔ)含水性評(píng)價(jià)中的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明該項(xiàng)探測(cè)技術(shù)在預(yù)測(cè)熱儲(chǔ)層厚度方面符合率較高，但在預(yù)測(cè)熱儲(chǔ)層埋深方面符合率不足 50%，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度隨著探測(cè)深度的增加而降低。

大地電場(chǎng)巖性探測(cè)；解釋模型；咸陽(yáng)地區(qū)

0 前言

地震勘探技術(shù)目前是咸陽(yáng)地區(qū)地?zé)衢_(kāi)發(fā)中探測(cè)熱儲(chǔ)層采用的主要手段，但是隨著城市的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市中地?zé)峋絹?lái)越多，地震勘探技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越受到限制。大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)（CYT）則在這方面顯示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，該項(xiàng)技術(shù)目前已在咸陽(yáng)地區(qū)的地?zé)峋辈橹械玫綇V泛運(yùn)用。本文結(jié)合咸陽(yáng)地區(qū)勘查實(shí)例評(píng)價(jià)了該方法的應(yīng)用效果。

1 基本原理

1.1 原理簡(jiǎn)介

大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種新物探方法，它是通過(guò)接收日—地空間中的電磁波在地下不同深度介質(zhì)界面所產(chǎn)生低頻反射電磁場(chǎng)信息，判斷與識(shí)別地下介質(zhì)界面一種方法。比如在巖性界面、斷層、油氣層、含水層等部位，大地電磁測(cè)深曲線均會(huì)有所顯示，從而達(dá)到找油、找水的目的。該方法具有垂直分辨率高的特點(diǎn)，尤其對(duì)地下薄層及條帶狀含油氣、含水砂層具有獨(dú)到的鑒別能力。勘探深度達(dá)一萬(wàn)米以上，而且儀器使用簡(jiǎn)單，不受任何地形、地物的影響，很適合城市建筑密集區(qū)的地質(zhì)勘查。

當(dāng)太陽(yáng)里的原子核反應(yīng)以連續(xù)不斷的方式向空間發(fā)射由電子、質(zhì)子和離子組成的一種粒子流(一般稱為“太陽(yáng)風(fēng)”),其流速達(dá)300～ 600 km/s,以脈沖形式傳播到電離層時(shí),粒子碰撞的機(jī)率劇增,導(dǎo)致電離層離子分離、復(fù)合，密度發(fā)生急劇變化, 就產(chǎn)生了電磁場(chǎng)。根據(jù)電磁波傳播的“窗口”特性, 大于10MHz 的超高頻電磁波被電離層衰減吸收，不能傳播到地球表面。而小于0.01MHz 的電磁波幾乎不衰減地傳播到大地表面并可垂直射入地層。這些電磁波在每個(gè)深度都能反射回到地面,由于地面是一個(gè)強(qiáng)反射面，且低頻電磁波在地層中衰減很慢，從而形成該深度與地面間的來(lái)回反射，形成穩(wěn)定的諧振—多次電磁波(圖1) ，其頻率與深度的關(guān)系式為：f = (2n - 1) V / 4H

圖1 多次電磁波示意圖

式中：f——低頻電磁波在均勻水平介質(zhì)中傳播時(shí)低頻截至頻率（Hz）；

V——上覆電磁波的平均傳播速度（m/ s）；

H——地層深度（m）；

n ——正整數(shù)。

1.2 解釋模型

大地電場(chǎng)巖性探測(cè)所獲曲線是對(duì)地下地質(zhì)特性的一種間接反映, 這種間接資料給地質(zhì)評(píng)價(jià)帶來(lái)模糊性及多解性。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究, 前人已總結(jié)出了利用空間源巖性探測(cè)資料研究局部構(gòu)造及地層劃分與對(duì)比的方法, 建立了判識(shí)陸相碎屑巖的幾種基本曲線類型。①泥巖型巖性曲線。泥巖地層一般具有均質(zhì)性和非均質(zhì)性兩種,均質(zhì)性泥巖的電性曲線穩(wěn)定,幅度小,近似直線狀,或者為頻率較高的振蕩波形( 圖2-a)；非均質(zhì)性泥巖具有曲線近直線狀或曲線頻率較高且個(gè)別地方出現(xiàn)突變的特征(圖2-b)。②砂巖型及砂泥巖型巖性曲線。砂巖地層巖性探測(cè)曲線呈頻率變低的波形(圖2-c)。當(dāng)砂巖與泥巖互為薄層時(shí)（圖2-d、e)，在巖性探測(cè)曲線上反映為振幅大小不等，曲線疏密相間。③砂礫巖型巖性曲線。礫石層一般都具有較高的電阻率值和較好的滲透性,巖性曲線輻值較大,有拐點(diǎn)存在,似不規(guī)則的寄生振蕩波形；含水砂礫巖或砂巖具有更高輻的右偏大

值(圖2-f)。

圖2 不同碎屑巖曲線類型

縱坐標(biāo)：井深/m；橫坐標(biāo)：CYT幅度值/hn

以上幾種曲線形態(tài)均是在以水平層狀介質(zhì)基礎(chǔ)上獲得的,大量事實(shí)證明，大地電場(chǎng)巖性探測(cè)曲線值與地層中所含流體性質(zhì)及飽和度有關(guān)。所以不同地區(qū)不同儲(chǔ)集層的曲線特征可能有所差異, 因此在實(shí)際工作中,應(yīng)了解已知區(qū)和未知區(qū)的區(qū)別。

2 大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)在咸陽(yáng)地區(qū)地?zé)峥辈熘械膽?yīng)用

2.1 咸陽(yáng)地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件簡(jiǎn)況

咸陽(yáng)地區(qū)地處渭河盆地的北部平緩斜坡帶上，近東西向的乾縣斷裂、禮泉斷裂、渭河北側(cè)斷裂自北向南將斜坡分割成乾縣、禮泉和咸陽(yáng)渭河南部依次遞降的斷階（坡）帶。咸陽(yáng)市區(qū)座落在渭河北側(cè)斷裂帶及其南、北兩側(cè)的低、中緩斜坡斷階（坡）帶上，主要熱儲(chǔ)深度適中（2000～3500m）、河流－河湖相多期發(fā)育、相帶寬，形成砂層橫向分布廣泛，縱向多砂層迭置，熱儲(chǔ)條件十分理想。深斷裂帶形成導(dǎo)水、導(dǎo)熱、聚熱、富水的帶狀水和兩側(cè)的典型帶層狀水分布區(qū)，加之熱源、水源以及良好的水動(dòng)力環(huán)境，形成了咸陽(yáng)市區(qū)優(yōu)越的地?zé)岬刭|(zhì)環(huán)境。

2.2 熱儲(chǔ)層預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

咸陽(yáng)地區(qū)地?zé)豳Y源豐富，由于地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用基本是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作，地?zé)豳Y源勘查主要存在地?zé)峋鏊匡L(fēng)險(xiǎn)，如果地?zé)峋某鏊窟_(dá)不到合同要求，建設(shè)方和施工方都會(huì)蒙受重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)含水層厚度是地?zé)峥辈榈闹攸c(diǎn)之一。大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)在地?zé)峥辈樵u(píng)價(jià)中對(duì)熱儲(chǔ)含水層的識(shí)別能力相對(duì)較強(qiáng)。從表1統(tǒng)計(jì)的六眼地?zé)峋梢钥闯觯隧?xiàng)技術(shù)劃分出的熱儲(chǔ)含水層厚度與實(shí)鉆厚度復(fù)合率達(dá)到50%～80%，有效的降低了地?zé)豳Y源勘查中的風(fēng)險(xiǎn)。但是該技術(shù)對(duì)含水層埋深的解釋精度不足50%，并且隨著預(yù)測(cè)深度的增加解釋精度逐漸降低，這主要受到解釋人員的經(jīng)驗(yàn)不足、強(qiáng)烈的電磁干擾、云雨天氣等方面的影響，解釋模型本身的完善性對(duì)解釋精度也有很大影響。

表1 巖性探測(cè)地層與實(shí)鉆地層對(duì)比表

3 結(jié)論

（1）利用大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)在咸陽(yáng)地區(qū)預(yù)測(cè)熱儲(chǔ)層是可行的，在地?zé)豳Y源勘查的宏觀評(píng)價(jià)方面具有一定的參考價(jià)值。

（2）大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)在熱儲(chǔ)層的精細(xì)評(píng)價(jià)方面精度較低，若要使該項(xiàng)技術(shù)取得更好的效果，不僅在于熟練操作儀器，更重要的是解釋人員應(yīng)具備地球物理和地?zé)岬刭|(zhì)多方面的知識(shí)和解釋經(jīng)驗(yàn)。

（3）大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)可有效降低地?zé)豳Y源勘查中的風(fēng)險(xiǎn)，隨著該項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用的不斷深入，可以預(yù)測(cè)該技術(shù)將會(huì)在地?zé)豳Y源勘查中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

[1]徐建華.層狀媒質(zhì)的電磁場(chǎng)與電磁波[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

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[4] 陳萬(wàn)川.汾渭盆地石油普查階段地質(zhì)成果報(bào)告 [R]. 1977.

[5] 張福禮，鄒彥榮. 渭河盆地地?zé)豳Y源與開(kāi)發(fā)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

鄒彥榮（1979-），男，工程師，主要從事渭河盆地地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)研究工作。E-mail:direzyr@163.com。