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地熱勘查
地震勘探技術(shù)在地熱勘探中的應用
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-10-29 09:56:25瀏覽次數(shù):1781
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(xiàn)代浴療、供暖、旅游、發(fā)電等方面具有很高的應用價值,而且無污染,并可持續(xù)利用,是全世界經(jīng)濟—能源—環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。目前國外地熱資源的勘探和開發(fā)發(fā)展很快,有的國家的熱儲溫度已經(jīng)超過300℃,而且設有專門的地熱研究機構(gòu)。我國地熱資源儲量占全球熱能活力的 7.9%,但目前的開采量不足可開采量的一成,因而開發(fā)潛力巨大。
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,但取得了顯而易見的效果。
1 勘探區(qū)地熱地質(zhì)特征
1.1 勘探區(qū)地質(zhì)特征
該區(qū)位于常州凹陷的東北側(cè)。正處于常州重力負異常與江陰重力正異常的過渡帶上,上延 2~8km,NW 向重力梯度帶仍很明顯,反映區(qū)域性 NW 向蘇錫常大斷裂與何(橋)-洪(聲)斷裂在高速公路兩側(cè)附近通過,斷裂以東地區(qū)上升,中、新生界沉積物厚約 300~1000m,以下即為三疊系青龍灰?guī)r或古生界地層。斷裂以西地區(qū)下降,中、新生界沉積物厚達 1500~2500m 左右。
推測區(qū)內(nèi)-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?guī)r層。
1.2 地熱異常
區(qū)內(nèi)為第四系全復蓋的平原區(qū),蓋 層 厚 達1500~2500m,有利于深層保溫,地溫梯度應偏高。
據(jù)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,井底水溫 57.5℃,以溫降梯度 0.5℃/100m 計算,井口出水溫度約 50℃。
青龍灰?guī)r、棲霞灰?guī)r和石炭系灰?guī)r是蘇南主要的巖溶含水層,可構(gòu)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(jié),礫石成分主要為灰?guī)r、砂巖和燧石,組成了以月星廣場為峰頂?shù)墓艥撋?頂深約-50m)。在長期的風化剝蝕過程中,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?yún)^(qū)內(nèi)-1000~-1600m 的礫巖層內(nèi),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?guī)r層水與地表水相連,水頭較高,地下熱水有可能順井自動升至淺部,有利于地下熱水的開采。
2.1 野外數(shù)據(jù)采集方法
合理選擇各種野外采集參數(shù),可以有效地抑制干擾,突出有效波,提高對小地質(zhì)構(gòu)造的分辨能力,試驗的目的就是研究分析該區(qū)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(chǔ)上通過試驗選取最佳的采集參數(shù)與施工技術(shù)。
在經(jīng)過細致的野外踏勘基礎(chǔ)上,又進行了充分的理論論證。本次試驗主要對激發(fā)接收要素進行了試驗??紤]到實際情況和觀測系統(tǒng)設計情況,在CZ-2 線的大號端進行了激發(fā)參數(shù)的試驗,通過試驗選擇了適合于本勘探區(qū)的施工參數(shù)和施工方法。
試驗結(jié)論:通過充分的試驗對比,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)過野外實地踏勘,收集并分析已有地質(zhì)資料,綜合考慮勘探區(qū)的地質(zhì)任務、地形地貌、目的層的賦存深度及構(gòu)造情況等,根據(jù)試驗結(jié)果并結(jié)合區(qū)內(nèi)實際情況,本次勘探采用了固定排列觀測系統(tǒng),開動 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(qū)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(qū)資料處理的重點是提高深層的信噪比,從而達到對深層地質(zhì)構(gòu)造的準確識別。在處理過程中,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(chǔ)上,掌握區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律,將宏觀的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律和本測區(qū)的微觀地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律相結(jié)合。并結(jié)合地質(zhì)勘察任務,對深部資料進行反復對比研究,找出斷裂帶的位置和發(fā)育規(guī)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
通過對地下地質(zhì)情況和時間剖面的對比,確定了 4 組波形比較穩(wěn)定的同向軸作為本次資料解釋的輔助層做了連續(xù)追蹤,它們分別是 T0、T1、T2、T3。
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,大斷點常表現(xiàn)為煤層反射波同相軸的突然錯斷、強相位轉(zhuǎn)換,易于識別,因此比較容易解釋。
在不同線上根據(jù)斷層的波組、差長比等特點對斷點進行組合,如圖 1。
2.3.3 地層的解釋
由于本區(qū)沒有鉆孔資料,給地層的解釋帶來了很大的不便,根據(jù) CZ-1 線的層速度剖面,T0以上為第四系地層,速度小于 2500m/s,結(jié)合地震剖面特點,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(qū)發(fā)現(xiàn)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 線斷點不太可靠,僅有 T3層可追蹤,平面位置可能有一定的擺動。T3為奧灰頂界面反射。
3 結(jié)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(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造,特別是斷層。由于斷層是一個很好的導水通道,是地下熱水資源的富集區(qū)。只要確定了斷層的位置也就確定了地熱資源的富集區(qū)。本次地震勘探發(fā)現(xiàn)的兩條最大落差分別約為 100m 和 150m 的斷層,是本區(qū)內(nèi)主要的斷層。由于該施工地區(qū)屬于市郊,各種干擾十分嚴重,加之區(qū)內(nèi)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(jié)論有待進一步證實,但地震勘探方法必定會在地熱勘探中發(fā)揮它應有的作用。
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