沁水盆地南部煤层气藏三维音频大地电磁探测

音频大地电磁法以其快速、经济、地形适应性强等优势,在复杂环境下煤层气藏勘探方面具有巨大应用潜力.本文分析了沁水盆地南部煤层气成藏模式,设计了适合音频大地电磁法勘探尺度的三维薄低阻、高阻目标层模型.模型典型测线的二维反演以及三维阻抗张量反演结果表明:在浅表不均匀体存在时,二维TE、TM、TETM模式反演解释会受到三维畸变不同程度的影响,很难判断哪种模式解释最佳.相比而言,三维反演不仅可以提取浅表异常,而且能以更高的分辨率圈出深部薄低阻层分布.但是上述反演手段对薄高阻目标层提取效果不佳,只有对初始模型(甚至目标层)施加电性约束时,薄高阻层反演结果才会改善.综合考虑,音频大地电磁法对薄低阻目标层进行三维探测是最具可行性的.选取沁水盆地南部胡底区块作为研究区,通过音频大地电磁三维反演提取富水低阻目标层分布.推断煤层气成藏模式,识别煤储层并推测储层排采状态,与已有的地质、勘探和生产资料基本吻合.以上分析为音频大地电磁三维探测法在油气藏勘探与动态监测方面的应用提供了有力支撑.     

利用电磁方法探测内蒙古塔木素高放废物预选场址岩体的内部构造

高放废物地质处置库选址要求围岩完整稳定,它与岩体深部地质结构密切相关,因此是场址评价中必须考虑的因素.在高放废物储库选址新区内蒙阿拉善塔木素岩体,采用可控源音频大地电磁法进行了剖面探测.分析了典型测深曲线,区分了地质构造和完整围岩的响应特征;针对高放废物预选场址的特点,对原始数据进行了处理;结合已有地质、钻井及测井资料完成了解释;结果表明,利用可控源音频大地电磁法有效地查明了该地岩体内部结构,该岩体存在裂隙和破碎,完整性欠佳.     

可控源音频大地电磁法在隐伏煤矿区的应用

应用可控源音频大地电磁法在福建隐伏煤矿区进行了勘探研究.针对"三下找煤",在试验区做了CSAMT探测,分析原始数据,结合各矿区相关的地质资料,比对反演结果,进行了地层划分,圈定了靶区.研究结果表明,在隐伏煤矿区应用CSAMT法探测煤系地层有切实可行的效果.     

基于双二次插值的CSAMT 2.5维有限元数值模拟及在煤层气勘探可行性研究

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)在实际生产中具有广泛的应用.本文选取一组精度较高的波数,利用基于双二次插值的有限元算法对A型地电模型进行模拟计算,将计算结果与解析解对比,验证本文算法的正确性.再根据生产中常见的地球物理异常体特征,设置了不同的二维地电模型进行有限元模拟,分别得到TE及TM模式下的视电阻率及相位等值线断面图,通过对比分析可知模拟结果均能在不同程度上反映出异常体特征,进一步说明算法的正确性.后文基于沁水盆地北部煤层气富集与地下水、地质构造之间的关系,设计了不同地球物理模型并开展典型薄层模型正演模拟.模拟结果表明:CSAMT能有效获得地层的电性结构特征,为CSAMT在煤层气勘探可行性提供了理论基础,CSAMT可以作为煤层气非地震勘探的技术手段.     

可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演研究

可控源音频大地电磁法在资源勘探等领域中发挥着重要的作用.我们把有限差分数值模拟方法用于可控源音频大地电磁三维正演,结合正则化反演方案和共轭梯度反演的思路,将反演中的雅可比矩阵计算问题转为求解两次"拟正演"问题,得到模型参数的更新步长,形成反演迭代,实现了可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演算法.该反演算法可用于对有限长度电偶源激发下采集到的可控源音频大地电磁全区(近区、过渡区和远区)视电阻率和相位资料进行三维反演定量解释,获得地下三维模型的电阻率结构.理论模型合成数据的反演算例验证了所实现的可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演算法的有效性和稳定性.     

多种频率域电磁法在冷水坑矿集区的应用效果对比

江西省冷水坑矿集区具有浅部斑岩型矿体与深部层控叠生型矿体的复杂组合.利用现代地球物理方法对矿集区地下深部结构进行了探测,对圈定地下容矿、示矿地质信息和认识地下深部成矿过程具有重要意义.本文以位于江西省贵溪市境内的冷水坑银铅锌矿田为试验研究区,开展了混场源音频大地电磁测深法(EH4)、音频大地电磁测深法(AMT)以及可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)三种不同频率域的探测试验,研究和总结了频率域方法以及不同仪器电磁法数据采集特点和应用效果,为频率域电磁法勘探提供借鉴和参考.通过对冷水坑矿集区典型勘探线上三种电磁方法的数据处理,绘制了视电阻率和相位单点测深曲线、原始拟断面及二维反演断面图.发现单点曲线形态基本一样.由于AMT在低频段受矿区工业干扰,视电阻率曲线呈45°上升;视电阻率、相位拟断面对地下电性分层结构基本一样,总体可分为三层,且分层结构较清晰;二维反演断面能够较好反映地下高低阻异常响应,但响应效果有所差异且CSAMT法效果较好.因此在干扰严重地区,建议选用人工源发射的可控源音频大地电磁测深法(CSAMT).     

可控源音频大地电磁法在隐伏活动断裂探测中的应用

根据已有地质和地球物理研究结果,北京东部平原地区存在多条第四纪隐伏活动断裂。为了查明该区基岩面的起伏情况、断裂的空间展布以及深部断面的延伸情况,2010年初,在北京顺义区庙卷村和朝阳区孙河地区附近完成了2条可控源音频大地电磁测深剖面。文中介绍了可控源音频大地电磁法(CSAMT)隐伏活动断裂勘探的特点、资料采集过程及数据处理方法,结合区域地质资料对研究区域进行了综合地质解释。结果表明:CSAMT法在隐伏活动断裂探测中能给出工区内断裂的构造位置、倾向、断距以及发育规模,为地质分析工作提供可靠的基础资料。CSAMT法已经成为隐伏活动断裂探测中一种重要的地球物理手段,在城市活动断裂探测中发挥着重要的作用。     

基于南水北调西线工程岩性特征的CSAMT法有限元三维数值模拟研究

有限元法是地球物理数值模拟中常用的方法,本文采用三维可控源音频大地电磁法(CSAMT)有限元数值模拟的程序,根据南水北调西线工程岩性的地球物理特征,设置了不同的三维模型,并对其进行了有限元数值计算分析,从三维空间中模拟场的规律,探索了不同地质异常体的特征,为提高可控源音频大地电磁法在南水北调西线工程深埋藏隧洞探测地质异...     

物探方法在寻找地下水中的应用

本文介绍了综合地球物理勘探方法寻找地下水的地质效果,根据可控源大地电磁、浅层地震两种物探资料综合分析结果,对安徽地热资源勘查区的地质特征进行判断,从而布置钻孔有利靶区。后期的钻探效果满足钻探目的。     

裸露岩溶区地下河管道综合地球物理方法探测研究

本文选取桂林市海洋乡裸露岩溶区地下河管道分别进行了可控源音频大地电磁法、三极电测深法和充电法试验对比研究,其综合成果得到了钻探验证.试验研究表明,充电法对具有出口、进口或天窗的地下暗河定位追踪准确,效果明显.可控源音频大地电磁法探测深度大,横向分辨率高,对寻找深部构造破碎带具有独特的优势.三极测电深法受场地条件、高阻围岩和地形起伏影响较大,不能满足对地下暗河的定位要求.     

Distribution of stable carbon isotope in coalbed methane from the east margin of Ordos Basin

The commercial recovery of methane from coal is well established in the coalbed methane (CBM) blocks at the east margin of Ordos Basin, China. CBM forms with various carbon isotopic ratios (δ¹³C_PDB) due to the carbon isotopic fractionation in biogenical or thermogenical processes. Based on the geologic evolution of coalbed reservoir and studies on the characteristics of δ¹³C_PDB values distributed spatially (e.g., horizontal CBM well location area, vertical coal burial zone, coal rank, etc.) and temporally (e.g., geologic evolution history), we explored the formation mechanism of carbon isotopic of methane. The relatively low δ¹³C_PDB values are widely distributed along the research area, indicating a trend of “lighter-heavier-lighter” from north to south. From a combination analysis of the relationship between δ¹³C_PDB and the relative effects, the essential aspects in determining CBM carbon isotope being light in the study area are: the genesis of secondary biogas in the north; water soluble effects in the active hydrodynamic areas in the middle; desorption fractionation effect promoted by tectonic evolution in the south; and the sudden warming hydrocarbon fractionation accelerated by magmatic event in particular areas (e.g., Linxian).     

沁水盆地南部煤层气储层压裂过程数值模拟研究

储层改造是煤层气井提高产能的重要措施,水力压裂是煤层气储层改造的重要方法.为研究煤层气储层压裂过程及其天然裂缝对煤储层压裂时破裂压力的影响,本文以山西沁水盆地南部高煤级煤矿区为研究区,运用有限元数值模拟方法,计算不同地应力条件下、裂缝处于不同位置时煤储层的破裂压力.结果表明:(1)不同类型地应力场对破裂压力的影响不同.对于均匀应力场,破裂压力随着围压的增大而增大,其增幅约为围压的两倍;对于非均匀应力场,当一个水平主应力不变时,破裂压力会随着水平主应力差的增加而减少;(2)如果地应力条件不变,煤储层破裂压力随着天然裂缝与最大水平主应力方向夹角的增加而增加,水平主应力差越大煤储层破裂压力增幅也越大;(3)在有天然裂隙的地层中进行压裂,当天然裂缝的方位不同时压裂裂缝既可能是沿着天然裂缝扩展的裂缝,也可能是压裂过程中产生的新裂缝,因此天然裂缝的方位对破裂压力具有一定的影响.     

Distribution and fractionation mechanism of stable carbon isotope of coalbed methane

The stable carbon isotope values of coalbed methane range widely, and also are gener- ally lighter than that of gases in normal coal-formed gas fields with similar coal rank. There exists strong carbon isotope fractionation in coalbed methane and it makes the carbon isotope value lighter. The correlation between the carbon isotope value and Ro in coalbed methane is less obvious. The coaly source rock maturity cannot be judged by coalbed methane carbon isotope value. The carbon isotopes of coalbed methane become lighter in much different degree due to the hydrodynamics. The stronger the hydrodynamics is, the lighter the CBM carbon isotopic value becomes. Many previous investigations indicated that the desorption-diffusion effects make the carbon isotope value of coalbed methane lighter. However, the explanation has encountered many problems. The authors of this arti- cle suggest that the flowing groundwater dissolution to free methane in coal seams and the free methane exchange with absorbed one is the carbon isotope fractionation mechanism in coalbed methane. The flowing groundwater in coal can easily take more 13CH4 away from free gas and com- paratively leave more 12CH4. This will make 12CH4 density in free gas comparatively higher than that in absorbed gas. The remaining 12CH4 in free gas then exchanges with the adsorbed methane in coal matrix. Some absorbed 13CH4 can be replaced and become free gas. Some free 12CH4 can be ab- sorbed again into coal matrix and become absorbed gas. Part of the newly replaced 13CH4 in free gas will also be taken away by water, leaving preferentially more 12CH4. The remaining 12CH4 in free gas will exchange again with adsorbed methane in the coal matrix. These processes occur all the time. Through accumulative effect, the 12CH4 will be greatly concentrated in coal. Thus, the stable carbon isotope of coalbed methane becomes dramatically lighter. Through simulation experiment on wa- ter-dissolved methane, it had been proved that the flowing water could fractionate the carbon isotope of methane, and easily take heavy carbon isotope away through dissolution.     

野外实验场地球物理电磁数据采集与分析

地球物理电磁数据观测实验场的建立在国内仍属空白,根据开展电磁法的方法技术要求,我们率先选择具备条件的已知矿区作为实验场地,开展了包括国内、外多种型号电磁法仪器(GDP 32Ⅱ、V8、DEM-V、DJS-8A)的相同装置下的同剖面同点位对比试验.对野外实验场上所开展的不同方法每种仪器的数据采集方式与取得结果进行比较分析,并与地质资料进行了结合分析;通过地球物理电磁数据的综合观测研究,形成标准化的数据,将对电磁法仪器开发、仪器引进提供实验检测场地与标准的检测数据,促进地球物理电磁探测技术的研究与发展.     

CSAMT勘探中场区、记录规则、阴影及场源复印效应的解析研究

由矢量位导出均匀大地表面上水平接地谐变电偶极子地下电磁场的闭合表达式, 将地层波和地面波显式地区分开来, 据此定义了与远区场和近区场对应的地面波区和地层波区. 对长期困扰CSAMT勘探工作者的记录点问题、阴影和场源复印效应问题给出了物理解释. 由地层波与地面波之比给出了定量划分场区的方法, 每一场分量最佳记录规则下的条件和判断是产生阴影和场源复印效应的前提. 山西沁水盆地CSAMT勘探覆盖点的推断结果表明, 阴影和场源复印效应是由地层波所携带的源与观测点之间、源下方真实地质情况的信息决定, 是可以利用的.     

Desorption-diffusion model and lost gas quantity estimation of coalbed methane from coal core under drilling fluid medium

The differences of coalbed methane(CBM) desorption-diffusion from coal drilling-core under various drilling fluid medium are not considered in the present calculating methods of lost CBM quantity,which leads possibly to the inaccuracy of CBM quantity in coal seam.Here we took the desorption of CBM from coal core under drilling fluid medium as a pressure-swing process,and based on the Langmuir equation and Fick-first law,established the desorption-diffusion model and numerical modeling method of lost gas(inc...     

地震作用下横断层地质金属成矿带电法找矿成果研究

深部矿产资源勘探是未来勘探的必然趋势.地震作用下的横断层地质构造对金属矿、 能源矿等矿产资源的分布具有重要影响,拥有较大的找矿潜力.对于地震作用下横断层地质等条件复杂的场合,采用高密度电阻率法、 激发极化法和可控源音频大地电磁法等单一电法勘探可能存在找矿效果不佳的问题,有必要研究更为有效的找矿技术方法.首先阐述了激发极化法、CSAMT法等电法勘探的基本内容和各自优缺点;然后,在分析地震作用下横断层地质特征的基础上,研究并提出了基于激发极化法和CSAMT的综合找矿法.基于激发极化法和CSAMT的综合找矿法能有效反映地下地电差异,在大深度范围有效反应地电断面电阻、 极化率参数,互相校正验证;结合已有地质物探资料,推断地下异常,提高横断层的金属矿产勘探效率和效果.将本文的研究成果应用于某横断层地质区域的金属矿勘探实践,取得了良好的勘探效果.实践表明本文所提方法有效、 可行.     

AVO探测煤层瓦斯富集的理论探讨和初步实践——以淮南煤田为例

以煤层瓦斯富集地质理论为基础，根据煤层瓦斯与常规砂岩储层天然气赋存机理的对比，提出了以煤层割理裂隙为探测目标的煤层瓦斯富集AVO技术预测理论. 根据AVO理论模拟，煤层顶面反射振幅通常是随着炮检距的增大而减小；不同结构煤体在AVO响应上存在明显的差异，随着煤层割理裂隙发育程度的增强，煤层顶面AVO的截距和梯度都会增大；煤层厚度的调谐作用对其AVO特征有明显的影响. 通过对淮南煤田实际地震资料的处理和分析，探讨了煤田地震资料AVO的处理和解释方法，认为AVO梯度和伪泊松比反射系数是对煤层割理裂隙发育程度最为敏感的属性，获得了研究区内有工程使用价值的瓦斯突出区预测成果，初步证实了应用AVO技术检测煤层割理裂隙、预测煤层瓦斯富集部位的可行性.     

The origin mechanism of coalbed methane in the eastern edge of Ordos Basin

In the eastern edge of the Ordos Basin, the coalbed methane (CBM) development has not made substantial progress in the past 20 years, and the origin of gas can be used to guide the CBM block-selecting and development. Based on the 37 sets of carbon isotope data, the origin of the gas was determined and the origin mechanism was studied in this work. The δ ¹³C_PDB of methane ranges from ?70.5‰ to ?36.19‰ in the eastern edge in the Ordos Basin and the value becomes heavier from the north to the south. The secondary biogenic gas and the thermogenic gas are mixed in the shallow area and the thermogenic gas occurs in the medium and deep levels. The phenomenon is controlled mainly by the distribution of coal rank and hydrodynamics. Firstly, based on the relationship between China coal rank and methane δ ¹³C_PDB, the medium rank coal is dominant in the eastern edge of the Ordos Basin, and the mixture of the secondary biogenic gas and the thermogenic gas is formed in the coal of vitrinite reflectant ratio (R _max) between 0.5% and 2.0% if there is appropriate hydrodynamics; at the same time, because of the shallow burial depth, and the well-developed coal outcrop, meteoric water and other surface water carrying bacteria recharge the coal reservoir, metabolize the organic compounds at a relatively low temperature, and generate methane and carbon dioxide. Wherever the trapping mechanisms occur in the coal, such as Liulin and Hancheng, modern gas content should be high.