地震勘探技術(shù)在地熱勘探中的應用

  0 引言

 

  地下熱水是具有多種用途的可再生能源和水資源。其應用領(lǐng)域廣泛，在現代浴療、供暖、旅游、發(fā)電等方面具有很高的應用價(jià)值，而且無(wú)污染，并可持續利用，是全世界經(jīng)濟—能源—環(huán)境可持續發(fā)展的重要組成部分。目前國外地熱資源的勘探和開(kāi)發(fā)發(fā)展很快，有的國家的熱儲溫度已經(jīng)超過(guò)300℃，而且設有專(zhuān)門(mén)的地熱研究機構。我國地熱資源儲量占全球熱能活力的 7.9%，但目前的開(kāi)采量不足可開(kāi)采量的一成，因而開(kāi)發(fā)潛力巨大。

 

  在地熱資源的勘探中，電法是最主要的勘探方法，但電法存在先天的局限性，那就是電法的體積效應，勘探的深度越深，體積就越大，相應的可靠性就越低。

 

  地震勘探方法正好彌補了電法的這種不足。地震勘探在石油、天然氣和煤炭等領(lǐng)域的應用已經(jīng)具有了一套較為成熟的理論和方法，在實(shí)踐中已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗并取得了豐碩的成果，雖然地震勘探在地熱資源的勘探中應用的還很少，但取得了顯而易見(jiàn)的效果。

 

  1 勘探區地熱地質(zhì)特征

 

  1.1 勘探區地質(zhì)特征

 

  該區位于常州凹陷的東北側。正處于常州重力負異常與江陰重力正異常的過(guò)渡帶上，上延 2~8km，NW 向重力梯度帶仍很明顯，反映區域性 NW 向蘇錫常大斷裂與何(橋)－洪(聲)斷裂在高速公路兩側附近通過(guò)，斷裂以東地區上升，中、新生界沉積物厚約 300~1000m，以下即為三疊系青龍灰巖或古生界地層。斷裂以西地區下降，中、新生界沉積物厚達 1500~2500m 左右。

 

  推測區內-1000m 以上地層為第四系、第三系和白堊系的砂巖、泥巖沉積，-1000~-1600m 左右為白堊系浦口組礫巖層，-1600~-2500m 左右為白堊系葛村組砂巖、泥巖沉積，-2500m 以下為侏羅系象山砂巖或三疊系青龍灰巖層。

 

  1.2 地熱異常

 

  區內為第四系全復蓋的平原區，蓋 層 厚 達1500~2500m，有利于深層保溫，地溫梯度應偏高。

 

  據怡康井資料，平均地溫梯度為 2.65℃/100m，水溫隨埋藏深度的增加而自然增加，孔深 1500m 時(shí)，井底水溫 57.5℃，以溫降梯度 0.5℃/100m 計算，井口出水溫度約 50℃。

 

  區東高速公路兩側有 NW 向區域性蘇錫常斷裂和何(橋)－洪(聲)斷裂，斷層落差大，下切地層深，可構成深層熱水富集和向上運移的通道。

 

  青龍灰巖、棲霞灰巖和石炭系灰巖是蘇南主要的巖溶含水層，可構成深層的熱儲層，應作為蘇錫常斷裂及何(橋)－洪(聲)斷裂帶上及斷裂帶以東的主要探查目的層。白堊系浦口組以紫紅色礫巖為主夾砂巖、泥巖，泥質(zhì)膠結，礫石成分主要為灰巖、砂巖和燧石，組成了以月星廣場(chǎng)為峰頂的古潛山(頂深約-50m)。在長(cháng)期的風(fēng)化剝蝕過(guò)程中，礫巖層孔隙、巖溶發(fā)育，富水性較強，屬孔隙、巖溶承壓含水層。淺層水順礫巖層頂部剝蝕面滲流流入區內-1000~-1600m 的礫巖層內，隨埋藏深度的增加，水溫逐步升高至 47~58℃左右，且因蘇錫常斷裂東青龍灰巖層水與地表水相連，水頭較高，地下熱水有可能順井自動(dòng)升至淺部，有利于地下熱水的開(kāi)采。

 

  因此，區內具有一定賦存深層地下熱水的地質(zhì)條件。本次普查主要是尋找斷層帶水。

 

  2 地震勘探技術(shù)

 

  2.1 野外數據采集方法

 

  合理選擇各種野外采集參數，可以有效地抑制干擾，突出有效波，提高對小地質(zhì)構造的分辨能力，試驗的目的就是研究分析該區影響地震資料品質(zhì)的主要因素及提高地震資料信噪比和分辨率的施工方法與技術(shù)。因此，必須在理論分析計算的基礎上通過(guò)試驗選取最佳的采集參數與施工技術(shù)。

 

  在經(jīng)過(guò)細致的野外踏勘基礎上，又進(jìn)行了充分的理論論證。本次試驗主要對激發(fā)接收要素進(jìn)行了試驗?？紤]到實(shí)際情況和觀(guān)測系統設計情況，在CZ-2 線(xiàn)的大號端進(jìn)行了激發(fā)參數的試驗，通過(guò)試驗選擇了適合于本勘探區的施工參數和施工方法。

 

  試驗結論：通過(guò)充分的試驗對比，在井深大于20m，藥量 2kg 的情況下，干擾波背景較小，有效波能量較強，頻率較高，能達到本次勘探的要求。

 

  經(jīng)過(guò)野外實(shí)地踏勘，收集并分析已有地質(zhì)資料，綜合考慮勘探區的地質(zhì)任務(wù)、地形地貌、目的層的賦存深度及構造情況等，根據試驗結果并結合區內實(shí)際情況，本次勘探采用了固定排列觀(guān)測系統，開(kāi)動(dòng) 60 道接收，最高 60 次覆蓋，道距 15m，炮距 15m。

 

  儀器的記錄因素和試驗記錄因素相同。

 

  2.2 地震資料處理

 

  本區的資料處理所 用的處理軟件為法國CGG公司 GeovecturPlus V6.1 軟件包和美國 GreenMountain V5.1 版本的綠山初至折射靜校正軟件。

 

  本勘探區資料處理的重點(diǎn)是提高深層的信噪比，從而達到對深層地質(zhì)構造的準確識別。在處理過(guò)程中，堅持試處理、批量處理和改善處理三步法。

 

  處理與解釋交互進(jìn)行，以提高處理成果的質(zhì)量和解釋成果的精度，達到本次勘探任務(wù)的要求。

 

  2.3 地震資料解釋

 

  在收集有關(guān)已有的地質(zhì)資料的基礎上，掌握區內地質(zhì)構造規律，將宏觀(guān)的區域地質(zhì)構造規律和本測區的微觀(guān)地質(zhì)構造規律相結合。并結合地質(zhì)勘察任務(wù)，對深部資料進(jìn)行反復對比研究，找出斷裂帶的位置和發(fā)育規模。

 

  2.3.1 波組特征及主要反射波地質(zhì)層位的確定

 

  (1)地震反射波地質(zhì)屬性的確定地震資料解釋的首要步驟，是要確定主要反射波的地質(zhì)層位，確定出反射波與地質(zhì)層位的對應關(guān)系，給地震反射波賦予其地質(zhì)屬性。

 

  (2)地震反射波及波組特征

 

  通過(guò)對地下地質(zhì)情況和時(shí)間剖面的對比，確定了 4 組波形比較穩定的同向軸作為本次資料解釋的輔助層做了連續追蹤，它們分別是 T0、T1、T2、T3。

 

  由于該區沒(méi)有測井資料，其地層含義尚不清楚。

 

  2.3.2 斷層的解釋

 

  本次勘探的目的主要是查明和掌握大斷層的發(fā)育情況，大斷點(diǎn)常表現為煤層反射波同相軸的突然錯斷、強相位轉換，易于識別，因此比較容易解釋。

 

  在不同線(xiàn)上根據斷層的波組、差長(cháng)比等特點(diǎn)對斷點(diǎn)進(jìn)行組合，如圖 1。

 

  2.3.3 地層的解釋

 

  由于本區沒(méi)有鉆孔資料，給地層的解釋帶來(lái)了很大的不便，根據 CZ-1 線(xiàn)的層速度剖面，T0以上為第四系地層，速度小于 2500m/s，結合地震剖面特點(diǎn)，T3可能為奧灰的頂界面，速度在 5000m/s以上。

 

  2.4 地質(zhì)成果

 

  本次地震勘探主要取得的地質(zhì)成果是：在常州地區發(fā)現兩條斷層：KF1 和 KF2，其中 KF1 最大落差約為 100m，KF2 落差約 150m。由于 CZ-2 線(xiàn)斷點(diǎn)不太可靠，僅有 T3層可追蹤，平面位置可能有一定的擺動(dòng)。T3為奧灰頂界面反射。

 

  3 結論

 

  地震勘探是一種間接的方法，不能直接找到地下熱水資源，但是，它能準確地發(fā)現地質(zhì)構造，特別是斷層。由于斷層是一個(gè)很好的導水通道，是地下熱水資源的富集區。只要確定了斷層的位置也就確定了地熱資源的富集區。本次地震勘探發(fā)現的兩條最大落差分別約為 100m 和 150m 的斷層，是本區內主要的斷層。由于該施工地區屬于市郊，各種干擾十分嚴重，加之區內缺少其它地質(zhì)資料，特別是鉆孔資料，這對我們的解釋帶來(lái)了很大的不便。雖然地震勘探方法在地熱勘探中應用較少，而且存在一定的局限性，許多結論有待進(jìn)一步證實(shí)，但地震勘探方法必定會(huì )在地熱勘探中發(fā)揮它應有的作用。