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。     

地热资源勘探技术的前景

一、地热地质学前景在地热勘探中,地质学家的重要目标之一是作出勘探地区的三维地质构造图。在这样的构造图中有可能发现地热储集层的水理构造。通过迄今为止国内外所进行过的地热勘探,人们逐渐清楚了各种地热储集层的地质构造的位置,这就是火山性陷落带内的隆起块、背斜构造的顶部附近、火山口及其附属的断层。但是,这些成果对于新的地热储集层勘探,还看不出有什么直接贡献。     

在加利福尼亚州Geysers-Clear湖地热区测定地下岩石泊松比的试验

P波和S波联合反射地震勘探可提供有关高温异常区地下岩石特征的信息。综合分析P波和S波资料可以得出断裂的分布、地热系统的热源位置、以及蒸汽饱和岩石的范围。分析弹性参数(例如:泊松比、S波和P波的速度、反射波的相对振幅和衰减)也可使我们深入     

怀俄明州黄石国家公园地区V_P/V_S的研究

在本文中,我们用近震台网记录得很好的天然地震资料,研究黄石国家公园地区的V_p/V_s和泊松比(σ)的变化。我们发现,在具有地热活动性的黄石破火山口内地区的V_p/V_s平均值比破火山口外地区的大约低7％。而在破火山口本身、具有水热活动的一些区域,V_p/V+s值可能又降低2-7％,这些区域包括:Norris间歇喷泉盆地(Norris Geyser Basin),上、下间歇喷泉盆地(Upper and Lower Geyser Basins),黄石湖和泥火山(Mud Volcano)。在考虑了可能引起Vp/Vs变化的各种原因(如:地质和构造的差异、热效应、部分熔融和水热活动性)之后,我们得出结论:观测到的Vp/Vs减小的似乎最合理的解释,是在破火山口地热储集层中、存在着温度和孔隙压力接近水—蒸汽相变条件下的热水。     

井地电磁法勘探深度研究

结合国家深部资源勘探的迫切需求,应用电磁场理论,从麦克斯韦方程出发推导出井地电磁场公式.通过两层大地模型与均匀半空间井地电磁场响应比较,研究了井地电磁法勘探深度,并给出了不同发射电流、发射频率、线源长度及两层大地电导率差异对勘探深度的影响,为井地电磁探测的野外勘探参数的选择奠定了理论基础.计算结果表明,加大发射电流、线源长度、两层大地电导率差异和降低发射频率可以增大接收信号的强度,提高有效勘探深度,从而,有利于进行深部资源勘探.     

京北地区热水水文地球化学特征与地热系统的成因模式

京北地热田包括小汤山和沙河2个次级地热田,呈三角形展布,东南部边界为黄庄-高丽营断裂,西南部边界为南口-孙河断裂,北部边界为阿苏卫-小汤山断裂。热储层为蓟县系雾迷山组、铁岭组和寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层,热储盖层为青白口系页岩、石炭系—二叠系砂页岩和侏罗系火山岩隔水层。该地热田地温场的平面特征是在小汤山镇和汤11井区出现2个高温区;垂向特征是随埋深加大,地温升高,但热储层内垂向增温率较低,热储盖层垂向增温率较高。该区雨水、地下冷水和热水的氢氧同位素组成基本上都落在克雷格降水线上,表明区内热水来源于大气降水。在地下水化学三线图解中,该区热水位于城区热水的下方,说明京北热水比城区热水更靠近冷水补给区。热水的3H值表现出北高南低的特点,14C年龄也由北往南逐渐增大,说明热水自北向南流动。由此认为,由北部山区渗入地下的大气降水,经小汤山以北的十三陵—桃峪口岩溶水分布区,跨过阿苏卫-小汤山断裂后发生深循环并被地热加温,流入京北地区后在该地区赋存,形成热田。根据上述特征,建立了京北地热田地热系统的成因模式并定义为京北中低温对流型地热系统     

全球电导率分布

我们至今仍未有一个全球电导率分布可以作为一个标准曲线来代表足够接近于全球平均值的分布曲线。大陆大地电磁法的结果显示随深度变化的电导率具有很大的分散性。其原因与地方性的性质情况有关。近年来的海洋大地电磁研究也增加了洋底电导率的可变性。这些结果表明海洋下面的地幔总的平均电导率分布与其大陆下面相对应的分布相差不大。运用日变化和磁暴时变化所做的新的工作一般都证实了以前的估计。1000公里深处的电导率约接近1s/m。1969年发生的长期变化的“颠簸”提供了重新评估下地幔电导率的资料。一致的意见是地幔底部的电导率约接近100s/m。     

横向各向同性介质中用于井-地传输的电磁波的准确快速计算

井-地电磁传输系统是解决随钻测量(MWD)中观测的各种参数(井斜、井周速度、电导率、孔隙度)和井场的指令在井-地间实时传输问题的新思路，应用潜力巨大，受到了相关研究人员的广泛关注.本文提出了一种在横向各向同性介质中精确、快速地模拟井-地电磁传输中电磁波传播、分布的方法，为井-地电磁传输系统的设计、开发提供必要的支持.该方法利用矩量法将沿钻杆分布的电流离散，并基于钻杆上电流分布与格林函数的乘积的积分对散射电磁场进行计算，经过与基于有限元法的COMSOL软件模拟结果对比，验证了该方法的有效性.同时还讨论了钻杆电导率、工作频率、横向各向同性异常层、目标层电导率等参数对电磁场的影响.研究发现高电导率的钻杆能提高电磁波的辐射能力，钻杆上电流分布、地面接收的电压信号对地层模型横向电导率的变化较电导率垂向分量变化更敏感.     

我国增强型地热系统选址问题探讨

增强型地热系统(简称EGS)是目前地热领域的重要发展方向,EGS研究受到了发达国家的普遍重视.本文考察了EGS的勘查选址原则和国际典型案例,并结合我国地热资源分布特征,评估各地热资源分布区的开发潜力,探讨不同地热带EGS选址的可能性.最终将我国进行EGS项目的选址地区分为三类:优先开发利用区、勘探开发区、综合调查区.为我国EGS开发可行性评价等基础研究及项目实施提供参考.     

塔里木盆地现今地热特征

地温梯度和大地热流是揭示盆地现今热状态的重要参数,它们对理解盆地的构造-热演化过程及油气资源评价等方面均具有重要意义.利用塔里木盆地约470口井的地层测试温度资料和941块岩石热导率数据,本文计算了塔里木盆地38个新的大地热流数据,进而揭示了该盆地现今地热分布特征.研究表明,塔里木盆地现今地温梯度变化范围为17～32 ℃/km,平均为22.6±3.0 ℃/km;大地热流变化范围为26.2～65.4 mW/m²,平均为43.0±8.5 mW/m².与我国其他大中型沉积盆地相比,它表现为低地温、低大地热流的冷盆的热状态,但仍具有与世界上典型克拉通盆地相似的地热背景.整体而言,盆地隆起区地温梯度和热流相对较高,坳陷区地温梯度和热流则偏低.此外,我们还发现塔里木盆地现有的油气田区一般位于高地温梯度区域,这可能与下部热流体的向上运移和聚集有关.影响塔里木盆地现今地热特征的因素包括盆地深部结构、构造演化、岩石热物理性质、盆地基底构造形态和烃类聚集等.     

日本的地壳热构造与地热利用的现状

一、序论日本列岛内火山、温泉分布广泛。地热活动频繁。它们源源不断地向地表带出大量的热。这是由于日本列岛位于欧亚板块、太平洋板块以及菲律宾海板块的交界,从实质上讲,地热起源于这些板块的运动,又经过许多过程传输到地表。本文不讨论热源的实质,只就日本列岛下地壳上部的热构造以及热能的传输过程与量做一综述,并概述日本地热利用的现状。     

河南中、北部地区地热场特征及潜在地热应力区初步探讨

文章收集了河南中、北部地区的测井大地热流数据、地温梯度,并由大地电磁测深(MT)成果中所得到的壳内高导层埋深,利用A.A′da′m给出的经验公式:HFCl＝35Q-1.3换算出部分地区的大地热流数值.文章通过对上述地热场资料的综合分析研究得到研究区地热场在横向和纵向上的非均匀特征,进而初步推断出研究区深部可能存在的地热应力区;同时,文中对该地区的地热场特征与其地质构造背景以及深部环境的关系也做了初步分析研究.     

青海南部天然气水合物二维地震探测技术方法试验研究

冻土区勘探一直是地震探测的一个难点.为了探测研究区的深部结构,分析可能的天然气水合物的分布情况及其冻土区地球物理响应特征。我们在研究区进行了高精度的二维地震勘探试验.本文主要介绍针对冻土区的地震资料野外采集技术试验方法,包括资料的静校正问题、冻土层反射成像问题及精细速度分析等.通过对这些试验结果的分析,作者总结出一套针对高原冻土区,地形起伏变化较大的地震野外施工方法和静校正方法,为今后类似地区的地震勘探及其他物探方法,提供了参数设置依据和一些经验.     

新墨西哥州Valles破火山口Baca地热田的地质和地球物理评价

Baca热田一号井位于新墨西哥州中北部上-更新统的Valles破火山口西半部．蒸汽和热水主要由北东向的Redondo Creek地堑产生的,在那里,不到2km的深度井下温度就达260℃．从地层学的角度来讲,热储区可以描述为一个包括第三纪和第四纪火山岩和覆盖于前寒武纪花岗岩基底之上的中生代和第三纪沉积岩在内的五层序列．其形成主要受到与Rio Grande断裂系的活动性有着根本关系的断裂和断层的控制．从地球物理的角度来讲,破火山口西半部以重力值最小、电阻率低为特征．破火山口地区40mGal的重力极小值大部分是由于充填破火山口密度较低的火山岩和沉积岩造成的,或许与深部岩浆源无关．用二维重力模拟指出Redondo峡谷的前寒武纪基底深度在Valles破火山口东部至少是3km,并可超过5km．大地电流和大地电磁法测量表明,热储区与低电阻率有关,而且深部低阻层与用测井资料推断出的结晶岩储集层的深度相关良好．根据大地电流和大地电磁法的测量资料还找到开采区东、西部可能存在的断裂带．断裂带可能构成到Redondo Creek热储的边界．这些资料还表明了热储区位于北东-南西向与南北两条区域断裂线的交汇区．大地电磁测量结果也表明破火山口西缘的深部低电阻率与深部热流体有关．在地球物理和测井资料的基础上,我们对热储的大小做了三种预测．预测热储展布范围是10-30km2,这取决于认为含有深部地热资源的地区是Sulphur Creek还是Valle Seco．     

花岗岩地区深部地热构造电磁法探测研究——以福建龙海地区为例

为探查福建龙海花岗岩区深部地热构造,试验音频大地电磁法(AMT)在此类地区的应用效果,在该区域布设了数条AMT测线.经过一系列的数据处理及反演,得到研究区的各条测线的电阻率深度剖面图及电阻率分布平面切片图.该测区AMT研究成果反映了地下2 km深度范围内的地质构造分布基本情况,指示了可能的深部地热构造位置,为深部构造探测提供了良好的地球物理基础资料.结果表明,音频大地电磁法在探测花岗岩地区深部地热构造方面是有效的.     

瞬变电磁井间勘探方法研究

依据瞬变电磁全空间响应的传播特征,本文提出了一种井间勘探方法.在井内用线圈激发,在本井和邻近井接收瞬态响应波形.基于Maxwell方程分析了位移电流和传导电流所引起的两种传播特征,明确了在邻井接收到的波形中包含界面的电导率信息.详细研究了线圈在无限大均匀介质中激发的瞬变电磁响应波形以及电场在不同时刻的空间分布.瞬变电磁...     

综合地球物理勘探在齐齐哈尔地区低温地热系统调查中的应用——以HLD1井为例

随着我国"蓝天保卫战"打响,以及快速经济社会发展对清洁能源的需求急剧增加,地热资源因资源量巨大、分布广泛、清洁、可再生、利用率较高等优点,逐渐成为人们关注的热点.本文针对齐齐哈尔龙安桥地区的地热资源开展综合地球物理调查研究,方法包括有可控源音频大地电磁测深、大地电磁测深与反射地震勘探,通过对地热能控热要素——盖层、热储层、热源与导热通道的综合分析,查明了控热要素的空间配置关系,确立了该地区地热系统的成因模式,为该区低温地热资源调查提供有益的指导.通过研究发现,盖层主要为白垩系嫩江组与明水组的泥岩层,盖层厚度大,其中以嫩江组为主的低阻盖层主体埋深范围620 ～ 1020 m;热储层主要为白垩系泉头组、青山口组和姚家组的砂岩层,热储层厚度中等,主要埋深范围1050～ 1350 m;热源——盆地下部与基底的花岗岩、花岗斑岩等酸性岩体富含放射性元素,其衰变生热,以及下部幔源热向上热传导产生的热量;导热通道为热储层内部及下部断裂构造,这些断裂为热量的传导及热液的运移提供了运输通道.最后提出了该区的低温地热系统的成因模式为"层控热盖热储-岩体放射生热与地幔热共同供热-热传导与断裂通道共同导热"的热水系统成因模式.     

地热地球物理勘探新进展

地热作为一种清洁能源具有巨大的开发潜力,将在我国的经济发展中起到巨大的作用.在传统的热水型地热开发的基础上,国际上非常重视热干岩(Enhanced Geothermal)型地热的勘探开发.在这两类地热勘查和开发中,地球物理方法具有非常重要的作用.本文从地热系统的目标体岩石的地球物理性质出发,分析岩石的地球物理性质与温度、压力和含水量等影响因素的关系.例如随着温度的升高,岩石会出现去磁、电阻率降低、密度降低、弹性波速度也现明显降低等现象.进而分析地球物理方法应用到具体的地热勘查地质-地球物理异常模型.结合国际上21世纪以后的新方法技术,分析了重磁、电、地震方法在利用由于岩石温度的升高而出现的特殊地球物理现象,并应用于地热勘探.通过国内外实例介绍了各种地球物理勘探方法在地热勘查中成功应用,为进一步提高我国地热勘查水平,提供一些参考.     

BZ参数瞬变电磁法的优势及在沿海滩涂区的验证试验

随着我国一系列发展战略的实施,在沿海滩涂区等低阻环境下开展电磁法深部探测工作的需求越发迫切.传统瞬变电磁法(TEM)一般观测感应电动势(dBz/dt)参数,其响应函数复杂,数据解译难度大,且衰减极快,勘探深度较小,不能满足深部探测的需求.而瞬变电磁法的感应磁场(Bz)参数具有响应函数单调、衰减速度慢等优点,深部探测应用前景广阔.本文首先从理论上讨论了TEM的Bz参数相比dBz/dt参数在响应曲线形态、探测深度等方面的优越性,然后在某沿海滩涂区开展了野外验证工作.理论分析计算和野外试验结果表明,TEM的Bz参数相较于dBz/dt参数有诸多优势,基于Bz参数的瞬变电磁法在滩涂区的极低阻条件下仍具有较强的分层能力、较大的探测深度和较强的适用性.     

渤海及其邻区地壳热结构和热应力场的研究

本文利用地热和地壳分层结构资料及有限元方法,计算了渤海及其邻区三维地壳热结构,及其横向不均匀性引起的热应力场.结果表明,该区域大部分地区浅部地壳和深部地壳的横向温度分布有明显不同,但热流的横向分布大体不变;在唐山周围地区有一条地壳热结构的剧烈变化带.在唐山周围地区、华北平原及渤海湾和渤海中部.热应力有不同的分布特点.本文用这些结果,对渤海及其邻区地震活动的分布特征进行了解释.