音頻大地電磁和瞬變電磁法在頁(yè)巖氣鉆探中的應(yīng)用

羅成果，譚章坤

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音頻大地電磁和瞬變電磁法在頁(yè)巖氣鉆探中的應(yīng)用

羅成果1，譚章坤2

（四川中成煤田物探工程院有限公司，成都 610072）

隨著對(duì)油氣資源需求的增加及常規(guī)油氣藏資源量逐漸減少，非常規(guī)能源的勘探與開發(fā)被高度重視。頁(yè)巖氣作為非常規(guī)能源之一，在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，已經(jīng)擁有一些成功的案例。該文通過介紹瞬變電磁法和音頻大地電磁法在某頁(yè)巖氣調(diào)查井鉆前勘探上的具體應(yīng)用，為鉆前物探方法的選擇和應(yīng)用效果提供借鑒意義。

碳酸鹽巖發(fā)育地區(qū)；鉆前勘探；瞬變電磁法；音頻大地電磁法

重慶地區(qū)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)已邁入規(guī)?；瘯r(shí)代，但該地區(qū)勘探鉆孔大部在碳酸鹽巖發(fā)育地區(qū)，巖溶、溶蝕漏斗、地下暗河十分發(fā)育，給鉆探施工帶來潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。為合理選取井位，保障井場(chǎng)安全及降低鉆井工程風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行鉆前勘探十分必要。電磁法勘探不受高阻層屏蔽的影響，對(duì)圍巖中低阻體(富水溶洞)反映靈敏，對(duì)相對(duì)電阻率差異大的高阻體溶洞(貧水溶洞或干溶洞)也能較好地反映。其中瞬變電磁法能探明地表以下中深部的較大規(guī)模巖溶，音頻大地電磁法可以探明地表以下深部的較大型巖溶，瞬變電磁對(duì)中深部具有較高的電阻率分辨率，一方面可以驗(yàn)證音頻大地電磁中深部的探測(cè)成果，另一方面可以彌補(bǔ)音頻大地電磁中深部電阻率分辨率的不足。因此，采用瞬變電磁法和音頻大地電磁法兩種物探方法，再結(jié)合人工踏勘、水文地質(zhì)資料等，可用于探查深度1 000m以淺的地下暗河、溶洞和破碎帶的分布情況。

圖1 井場(chǎng)周圍地質(zhì)地形圖

1 工區(qū)地質(zhì)概況及水文地質(zhì)特征

物探勘查區(qū)出露地層均為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組四段（T1j）?？辈楣ぷ鞯闹饕康臑椋禾綔y(cè)從井位所在區(qū)出露的嘉陵江組至二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M地層之間的巖溶發(fā)育情況。已知的所有斷裂離物探測(cè)區(qū)較遠(yuǎn)，受背斜影響但不排除在物探測(cè)區(qū)有小型斷裂活動(dòng)。通過1∶1萬(wàn)地質(zhì)填圖和鉆孔揭露，共發(fā)現(xiàn)斷層7條，其中地面斷層2條，隱伏斷層5條，其性質(zhì)均屬逆斷層（圖1）。

圖2 出水點(diǎn)平面圖

地面調(diào)查工作發(fā)現(xiàn)2處規(guī)模較大暗河出水點(diǎn)，分別位于工區(qū)西北和東北方向，另有若干小規(guī)模出水點(diǎn)，其中出水點(diǎn)1和出水點(diǎn)2兩處負(fù)地形連線為北東-東走向，與本區(qū)整體地勢(shì)較為吻合，其余一系列小型塌陷均位于該走向上。結(jié)合出水點(diǎn)位置推測(cè)，地下水系的大致走向?yàn)楸蔽?南東。同時(shí)通過對(duì)井場(chǎng)附近走訪調(diào)查，當(dāng)?shù)鼐用衩枋龅陌岛拥拇笾铝飨蚺c水文地質(zhì)調(diào)查后推測(cè)的方向基本吻合。且推測(cè)的地下暗河經(jīng)過了一個(gè)地層較破碎擠壓的地帶，說明初步推測(cè)的地下暗河與實(shí)際情況均較吻合。地面調(diào)查負(fù)地形及其現(xiàn)場(chǎng)照片見圖2。

2 野外方案部署及處理解釋

2.1 方案部署

工作布置以擬設(shè)計(jì)鉆孔為中心，設(shè)計(jì)音頻大地電磁法及瞬變電磁法2種物探方法，其中瞬變電磁法主要控制中、淺部地層的巖溶、暗河、破碎帶及不良地質(zhì)體的發(fā)育情況，音頻大地電磁法主要控制中、深部的不良地質(zhì)體的發(fā)育情況。

2.2 數(shù)據(jù)處理及解釋

AMT數(shù)據(jù)處理采用軟件SSMT2000、MTeditor、MTsoft2D、surfer、autoCAD2014。預(yù)處理主要在SSMT2000及MTEDITOR軟件中進(jìn)行，主要包括標(biāo)定文件及原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入、TBL文件編輯、傅氏文件轉(zhuǎn)換、截取共同時(shí)間、編輯輸出PLT數(shù)據(jù)文件等步驟。預(yù)處理后，導(dǎo)入MTsoft2D軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯。

瞬變電磁數(shù)據(jù)處理采用軟件TemPor2、翁愛華TEM大定源反演軟件等。采用TemPor2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，建立USF數(shù)據(jù)庫(kù)。反演軟件采用吉林大學(xué)翁愛華研發(fā)的TEM大定源反演軟件。數(shù)據(jù)處理之前需要先修改裝置參數(shù)，設(shè)定好發(fā)射線框大小，相對(duì)位置等參數(shù)。而后進(jìn)行數(shù)據(jù)光滑、地形校正，最后進(jìn)行反演成圖。因篇幅原因，AMT僅對(duì)主測(cè)線D1、D2及D4線剖面進(jìn)行對(duì)比分析解釋(見圖3)。TEM的所有測(cè)線電性特征較為一致，連續(xù)性較好，因此對(duì)其進(jìn)行整體分析（圖4）。

D1、D2線剖面整體形態(tài)相似，羊叉灘背斜及兩河口向斜的電性特征反映明顯，并且兩構(gòu)造的軸部位置與電性剖面上反映的位置較一致。D1、D4線相互垂直，均過井口，井口下的電性剖面形態(tài)相似。結(jié)合已知地質(zhì)剖面和反演剖面的電性特征，將反演剖面進(jìn)行了地層劃分，劃分的地層產(chǎn)狀和深度與已知地質(zhì)資料吻合；剖面中部（大致為里程1 000~ 1 200m）視電阻率較高，反映出該段巖體較為完整及含水少。

圖中紅圈為圈定的低阻異常。其中H2、H4、H11異常位置均為里程900~1 000m，深度150~450米，應(yīng)為同一異常。該異常位于嘉陵江組四段，此地層主要巖性為白云巖和灰?guī)r，推斷該低阻異常區(qū)為巖溶發(fā)育的可能性較大，亦可能為地下暗河河道橫穿本斷面造成的異常反映。

根據(jù)AMT反演成果，共圈定16處封閉低阻異常，結(jié)合實(shí)地調(diào)查及已知水文地質(zhì)資料，可知本區(qū)域暗河方向大致為北西-東向，由此大致推測(cè)H1、H2、H4、H8、H15、H12為同一暗河造成的影響反映，而異常H3、H5、H9推測(cè)為背斜和向斜中間的擠壓破碎帶。

本次工作共布置瞬變電磁剖面21條，分別為D6～D26線，其中D16線穿過設(shè)計(jì)孔位（里程400處）。TEM勘探深度與回線邊長(zhǎng)，發(fā)射電流及發(fā)射頻率有一定關(guān)系，一般情況下，發(fā)射邊長(zhǎng)約等于探勘深度，在進(jìn)行反演計(jì)算時(shí)，取150m深度范圍內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行成圖分析。

圖4為各測(cè)線的反演剖面的立體顯示?？v觀D16~D26線，從D13到D26線，里程440~500，標(biāo)高400m以淺地層富水性較強(qiáng)，圈定出異常T2~T15，在空間上連續(xù)較強(qiáng)。根據(jù)已有資料，該系列異常集中區(qū)靠近羊叉灘背斜的軸部，根據(jù)AMT成果，羊叉灘背斜翼部電性特征為低視電阻率反映，因此推斷這些異常為受背斜影響的淺部擠壓破碎地層，故T2-T15推測(cè)為富水的擠壓破碎帶。

圖4 D6-D26線TEM反演剖面立體顯示圖

鉆孔下方的情況和AMT也較吻合，故在淺部鉆探一定要做好防范工作。AMT在淺部反映的部分異常在TEM剖面上反應(yīng)不甚明顯，主要原因在于兩種方法針對(duì)不同地層深度的反映精度不同。

3 結(jié)論

經(jīng)過本次勘查，設(shè)計(jì)鉆孔基本避讓了較大規(guī)模的巖溶發(fā)育區(qū)，埋深200m以內(nèi)巖層含水性弱-中等的，但不排除地表及鉆遇地層時(shí)存在小型巖溶的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，還劃分了主要地層和構(gòu)造，其產(chǎn)狀和深度與地質(zhì)資料吻合較好，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。離設(shè)計(jì)孔位最近的異常有H2、H4、H8、H15共4個(gè)異常區(qū)，此四個(gè)異常影響深度大致從標(biāo)高450m至150范圍內(nèi)，推斷為嘉陵江組巖溶異常體造成的影響；根據(jù)地面水文地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合H2、H4、H8、H15四個(gè)封閉低阻異常，大致推斷了出地下暗河軌跡。擬設(shè)計(jì)鉆孔離暗河軌跡中心大約40m的水平距離，并未穿越異常中心，但對(duì)標(biāo)高450~150m的深度內(nèi)的施工，應(yīng)在后期鉆探工作中采取措施進(jìn)行防范。

[1] 劉振武，撒利明，楊曉等．頁(yè)巖氣勘探開發(fā)對(duì)地球物理技術(shù)的需求[J]．石油地球物理勘探，2011，46（5）：810－818．

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The Application of Audio Magnetotelluric Method and Transient Electromagnetic Method to Shale Gas Survey

LUO Cheng-guo1TAN Zhang-kun2

(Sichuan Zhongcheng Coal Geophysical exploration Engineering Institute Co., Ltd., Chengdu 610072)

With the increase in demand for oil and gas resources and gradual decrease in conventional oil and gas resources, exploration and development of unconventional energy sources is highly valued. This paper deals with the specific application of transient electromagnetic method and audio magnetotelluric method to a shale gas survey.

carbonate rock-exposed area; exploration before drilling; transient electromagnetic method, audio magnetotelluric method

P631.3

A

1006-0995（2017）02-0322-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.035

2016-10-19

羅成果（1987-），女，四川內(nèi)江人，工程師，主要從事物探技術(shù)相關(guān)工作