地热地球物理勘探现状与展望

地热能作为一种绿色、可持续再生的可替代清洁能源,因其分布范围广,资源储量巨大的特点受到全世界的广泛关注.开发地热能在调整能源结构、缓解能源资源压力、促进消费转型升级和推进生态文明建设方面具有重大现实及战略意义.经过几十年勘探与开发,浅层高温地热能几乎已经勘查完毕.目前,地热能勘探受储层埋深大、温度较低和手段单一等的影响勘查难度较大.为了解决这些难题,提高地热能勘查效率,需要引入勘探深度大、方法手段多等特点的地球物理勘探方法.为指导地热勘探,本文按照物性测量差异分为直接测量和间接测量阐述国内外地热能勘探实例,并对主流地球物理地热能勘探特点进行了对比.认为在实际地热勘探工作中某一种物性参数并不能很好的反映地质背景及地质体的空间状态,需要将多种地球物理勘探手段融合,相互补充及验证,提高地热地球物理勘探效率.     

坦桑尼亚环维多利亚湖地区金矿勘查地球物理方法应用研究

坦桑尼亚环维多利亚湖地区绿岩带是东非重要的太古宙金成矿带,由于受到准平原化作用的影响,总体覆盖较厚、较广,常规的地质填图和找矿方法效果不佳,地球物理勘查方法在金矿资源勘查中发挥了至关重要作用,为大型隐伏铁建造(BIF)型姆瓦莫拉金矿和中型构造蚀变岩型尼亚斯罗利金矿的发现起到了关键性的指导作用;以环维多利亚湖地区金矿床的成矿地质条件、岩石物理性质、地球物理场特征等信息为基础,以姆瓦莫拉金矿和尼亚斯罗利金矿为典型案例,系统总结了坦桑尼亚金矿床有效的地球物理勘查技术方法,首次归纳建立了该国境内铁建造型金矿、构造蚀变岩型金矿的地球物理找矿模型,并提出了物探勘查这两种类型金矿床可采取的最佳方法组合模式,对进入坦桑尼亚的世界各国地勘部门寻找金矿具有一定的借鉴作用和参考意义.随着我国对海外矿产勘查热度的增大,坦桑尼亚金矿床地球物理勘探方法和工作模式对世界上其他国家或地区绿岩带型金矿勘查、评价及找矿方向也具有重要指导意义.     

页岩气勘探中的地球物理方法综述及展望

地球物理方法是页岩气勘探中最有效、最准确的预测方法之一.在调研国内外利用地球物理方法勘探页岩气研究成果的基础上,分析总结了页岩气勘探中最有效的地震和测井法对页岩气的响应特征,讨论了常规油气勘探中已获得成功的电磁法、重磁勘探以及综合地球物理方法在页岩气勘探中的应用;对我国页岩气勘探技术的发展进行了展望,为我国页岩气勘探与开发提供参考.     

综合物探在中深层地热勘查的应用研究

重力异常是地层不同规模、形态以及埋深的非均匀地质体的综合响应,通过分析重力异常信息,可以探测区域地质构造、隐伏构造以及地层分布规律.在阐明区域地质概况及物性特征的基础上,针对城市特殊的场地环境及干扰因素,提出了以重力勘探法为主,地震方法为辅助手段的综合物探组合模式,并且研究了综合物探的可行性和互补性,通过实验数据和实际数据对比分析,可以很好的识别地质体边界和断层,推断断裂分布规律,确定具有控热构造的储层位置.本文通过研究综合物探方法在地热勘查中的应用,给出钻井建议,从而解决了地质结构不清、目标不明、钻探风险很大等地质问题.通过地热井验证表明,水温水量达标,地热供暖效果良好,充分发挥了地球物理方法在中深层地热勘查中的作用.     

深部地质资源地球物理探测技术研究发展

随着经济发展,人类经济社会对资源与能源的需求日益增加.我国在采资源正在枯竭,供需矛盾不断加大,对外依存度较高.国家对陆地盲区、深地和深海的资源勘探极为重视,同时未来勘探对象更为隐蔽、地质条件更为复杂,勘探与开采难度越来越大.地球物理方法作为勘查技术中最有效准确的预测方法之一,为满足勘探任务的需求,近年来地球物理勘探在研究新技术、新方法、仪器研发和数据处理解释等方面取得突破性进展.本文详细阐述我国的金属矿、煤矿、油气以及非常规油气资源的勘探开发现状,归纳了相应领域的地球物理技术新进展,对深地资源的勘探开发进行了展望,为资源与能源开发提供参考.     

中国某些地区岩石密度及磁化率资料的初步分析

一、前言岩石物性资料是地球物理勘探资料解释的依据.解放后十年来随着我国地球物理勘探事业的飞速发展,近年来,不论是地质部或是石油部所属的物探部阳都进行了相当数量的岩石物性（主要是密度和磁化率）测定工作.积累了一定数量的资料,对各地区正确地应用地球物理资料来进行地质解释起了很大的作用.为了使这些资料更好地为生产服务,我们对这些分散的资料作了初步汇总、分析和研究.兹将其部分成果简单介绍如下.     

利用地球物理方法圈定松辽盆地干热岩靶区

干热岩作为一种新型的地热资源,其勘探与开发有重要意义.本文将对干热岩国内外勘探与开发现状进行介绍,给出寻找干热岩的勘探思路.结合已有的地质与地球物理资料对松辽盆地地热分布和地球物理特征进行分析.松辽盆地在地质、地球物理和地球化学等方面已有了大量的研究,通过对本地区的磁法和重力数据进行处理,进行莫霍面、居里面等界面的深度反演,计算不同深度的地热温度值及梯度值,总结分析区域的干热岩形成的条件,圈定可能的尚未开发研究的存在干热岩的区域,并给出了初步的评价结果.     

页岩气勘探开发中地球物理技术的应用

本文基于页岩气勘探开发新形势,对地球物理技术在我国页岩气勘探开发中的应用现状、问题和面临的挑战进行了分析.在页岩气的勘探开发过程中,地球物理技术发挥着在常规油气勘探开发中完全不同的作用,地球物理技术可为优化页岩气钻井及储层压裂改造部署提供重要技术支撑.本文还介绍了国外利用封闭应力指导水平井钻探、综合运用杨氏模量和水平应力差比进行页岩气工程"甜点"预测、运用得到的岩石力学属性进行相关分析指导压裂的一些成功范例;但是,在页岩气勘探开发中,地球物理技术还面临着各向异性、含气丰度预测、工程"甜点"预测等难点的挑战,针对这些难点,本文提出了发展适用于我国页岩气开发的特色地球物理技术的建议.     

电磁法在金属矿勘查中的研究进展

电磁法勘探是以地壳中各种类型的岩石矿体导电性、导磁性等电磁学的性质为基本依据,通过对各类电场及电磁场在空间上的分布规律及时间特征进行观测和研究,找到各种有用的矿体、探明区域地质构造以及解决具体地质问题的一种地球物理勘查方法.地球物理电磁法多年来已在世界各处的铜矿、钼矿、铅锌矿、铝土矿、深部铀矿、海底热液多金属硫化物矿等金属矿产资源勘查中起到了重要作用.为了在未来将该地球物理方法更好地应用于金属矿的勘探开发工作,有必要对各种电磁法在应用时表现出的优缺点及未来发展走势作出详细分析.本文主要针对电磁法在金属矿产资源勘查中的应用与发展,对电磁法勘探的原理、仪器、各种分支方法、数据处理技术、反演解释等方面做出比较全面的论述,同时介绍了电磁法在陆地、空中、海洋等不同环境中的找矿实例与应用效果.未来电磁法勘探仪器将朝着高精度高分辨率、集成化采集、实时处理能力强、便于携带的方向发展,数据处理方面将融合多种地球物理方法进行联合反演及开展多学科交叉研究,而且电磁法的应用领域不再局限于地面和井中,航空电磁法和海洋电磁法在未来金属矿勘查工作中有着广阔的应用前景.     

综合岩石物性分析在物探工作中的应用 —以新疆库布苏北地区为例

岩石是构成地球的最重要材料,地球的结构和动力学性质必然与岩石的各种物理性质密切相关,所以岩石物性数据也是地球物理勘查的基础性数据。地球物理勘探中重力、磁测、电法测量工作常用到密度、磁化率、电阻率以及极化率参数的综合分析,可辅助解释地球物理异常成因,进而对相关成矿地质问题有更为深刻的认识。本次工作通过采集测量库布苏北地区地表及深部钻孔岩芯的多种岩矿石,对各类物性参数进行统计处理及综合分析,结合以往成矿特征,大致明确该区域内弱磁异常成因,进而推断深部地层界面,初步明确深部成矿潜力,为指导下一步工作提供依据。     

地热资源探测方法研究进展

地热资源将成为未来一种重要的生态型资源，具有巨大的市场潜力，地热资源的研究与利用历史比较悠久，其探测方法与技术也处于不断的革新过程中，本文总结了地热资源探测的方法与技术及其进展情况，并探讨了利用3S技术和计算机技术的融合在地热资源探测中的应用情况及发展前景。     

Exploring for Geothermal Resources with Electromagnetic Methods

Electrical conductivity of the subsurface is known to be a crucial parameter for the characterization of geothermal settings. Geothermal systems, composed by a system of faults and/or fractures filled with conducting geothermal fluids and altered rocks, are ideal targets for electromagnetic (EM) methods, which have become the industry standard for exploration of geothermal systems. This review paper presents an update of the state-of-the-art geothermal exploration using EM methods. Several examples of high-enthalpy geothermal systems as well as non-volcanic systems are presented showing the successful application of EM for geothermal exploration but at the same time highlighting the importance of the development of conceptual models in order to avoid falling into interpretation pitfalls. The integration of independent data is key in order to obtain a better understanding of the geothermal system as a whole, which is the ultimate goal of exploration.     

中国水文、工程、环境物探的回顾和展望

回顾了我国水文、工程和环境物探近50年的历史，简介了我国水文、工程、环境物探发展的四个阶段．重点论述了我国能源、交通和城市工程物探在电力、铁路、水利建设以及海洋平台工程建设等领域内取得的重大成就；介绍了水资源和地热物探在农业、工业和城市建设中的重要贡献；分析了我国水文、工程、环境物探的技术进步；最后提出了发展方向．     

电磁勘探中各向异性研究现状和展望

电各向异性广泛存在于自然界中,已成为电磁勘探资料解释中不可忽视的因素.特别是在一些沉积岩地区,由于层理发育导致地下介质电阻率随电流方向发生变化,表现出很强的各向异性导电性.此时,利用各向同性模型进行电磁数据解释将引起很大的误差.本文回顾了电磁勘探中电各向异性研究的历史,简要介绍电各向异性成因、数值模拟中的数学描述及电各向异性介质中电磁场正反演模拟方法等研究现状,总结电各向异性在大地电磁、可控源电磁、航空电磁和感应测井等方面的最新研究进展及未来的挑战.随着多维电磁数据采集及正反演模拟技术的进步和计算能力的提高,给电各向异性信息提取和应用带来了新的契机.电各向异性研究将在矿产资源勘查、油气存储与运移特征分析、地下水和地热、环境工程地质调查、大地构造及地质灾害预测等方面发挥积极作用.     

增强型地热系统研究开发:以美国新墨西哥州芬登山为例

增强型(或工程)地热系统是指从地壳深部低孔渗的干热岩体中,采用人工工程方法形成储层,经济地采出具有相当数量的热能.这种早期被称之为干热岩的技术首次在美国新墨西哥州芬登山得到示范.本文以芬登山增强型地热系统为例,通过综述其发展历程,论述了增强型地热系统钻井与储层激发、工质流动与储层测试、储层性能评价等关键问题,总结了从芬登山增强型地热系统研究中获得的认识和启示.芬登山地热项目发展的经验表明,增强型地热储层是通过重新打开本来存在、但被密封的、多重连通的节理组,或通过水力压裂创造新的流动通道和换热面,利用复杂裂隙网络中的流循环,从储层系统中开采热能.芬登山实践表明,在稳态条件下增强型地热系统的持续运行是可能的,芬登山地热项目对世界和我国深层地热发展具有重要指导意义.     

地球物理方法在碳酸盐岩储层预测中的应用综

近年来,碳酸盐岩储层逐渐成为世界各国勘探的一个重点.本文结合碳酸盐岩的地球物理特征,简要介绍了目前在碳酸盐岩储层预测中应用的一些主要地球物理方法,探讨了各种方法的应用基础及限制条件,并分析了地球物理方法在碳酸盐岩储层预测方面的发展方向和趋势.     

Resistivity exploration for altered zone at otake geothermal area — Japan

Geothermal electric power plant with a capacity of 10 mw has been now constructed by the Kyushu Electric Power Co. Ltd. at Otake, northern part of the Kyushu Island. Resistivity exploration, one of geophysical prospecting applied to this field in order to investigate the subsurface structure accompanied with natural steams, indicated low resistivity layer corresponding to altered zone of andesite due to hydrothermal agents. For the rapid interpretation of resistivity sounding curves, a method of calculating the standard curve for the multiple layered earth is developed in the utilization of an electronic digital computer. Some examples to show the application of this method are given, and tinally the result is described of resistivity measurement at Otake geothermal area.     

高频电磁测深在地下热水勘探中的应用

高频电磁测深法是一种利用天然高频电磁场作为场源的电磁勘探方法,具有高分辨率和相对直流电法较深的勘探深度的特点,特别适合中浅层地热和地下水勘探。本文介绍了一个应用高频电磁测深评价地下热水资源的一个成功实例。野外数据采集采用了高频电磁测深系统MT-U5A,采用远参考技术,以保证数据采集质量。高频电磁测深资料二维反演成像处理结果较好地描述了地下热水的空间分布范围,为查明该区的地下热水的来源提供了较有利的证据。     

利用大地测量和地热资料联合确定黑水—泉州地学断面东段岩石圈热及强度结构

黑水泉州地学断面因其所处的特殊地理位置和所受复杂地球动力学机制的影响,而备受地学界的关注.但要弄清控制岩石圈动力机制的重要影响因素之一——热动力,还需对岩石圈的热结构有更细致的研究.地热学研究作为一种独立的地球物理学方法,在地球内部结构及地球动力学研究中发挥着越来越重要的作用.根据地热资料来研究地球深部热结构是一种最为直接有效的方法,但是,我国地热资料的相对匮乏严重阻碍了地热研究的进展.本文将引入地形、重力等大地测量观测资料作为约束条件,基于岩石圈均衡原理,综合地热和重力学方法联合确定黑水泉州地学断面东段岩石圈热结构,弥补了传统地热研究方法的不足.基于黑水泉州地学断面岩石圈二维温度分布结果,本文计算了该岩石圈的强度分布,并对其岩石圈的热结构和流变结构特征展开了分析和讨论.     

基于二维图像的数字岩心电导率计算方法研究

电导率是表征岩石电学性质的重要物理参数,在地质资源勘查和测井解释等领域发挥着巨大作用.快速、准确地确定岩石电导率具有重要的理论和实践意义.作为近年来发展的一种岩石物理数值模拟工具,数字岩心技术在定量计算电导率等物性参数方面应用广泛.三维微观结构的准确获取是数字岩心技术计算岩石电导率的关键,但传统获取岩石三维微观结构的方法较为复杂费时.为了方便快速地通过数字岩心技术计算岩石的电导率,本文研究了岩石二维与三维数字岩心的电导率联系.我们基于微米级X射线CT扫描得到的三个砂岩样品的微观结构信息建立了三维数字岩心,并通过有限元法计算的三维数字岩心电导率与实验数据的对比验证数值计算方法的有效性.随后我们数字地扩展了岩石的孔隙,产生了较大孔隙度的三维数字岩心样本,在此基础上,计算了三维数字岩心和相应二维数字岩心的电导率,并通过Archie公式分别拟合了电导率与孔隙度之间的关系,得到了相应的胶结系数.结果表明,三维数字岩心的胶结系数小于二维数字岩心的胶结系数,且二者的比值与岩石实测孔隙度呈线性负相关关系.以该联系为纽带,通过二维图像快速计算得到的电导率与孔隙度关系,确定了三维数字岩心的电导率与孔隙度关系,并进一步通过三维数字岩心的孔隙度计算其电导率.该方法计算得到的人工砂岩样品的电导率与其三维数字岩心电导率相关系数高于96%,验证了基于二维图像的数字岩心电导率计算方法的有效性.本文的研究结果为快速、准确地计算岩石电导率提供了新的思路,在油气勘探开发中有广阔的应用前景.