臨清地熱勘查中的大地電場巖性測深與測井曲線對比研究

1、臨清地熱勘查中的大地電場巖性測深與測井曲線比照研究第22卷第4期山東國土資源2006年4月I._J臨清地熱勘查中的大地電場巖性測深與測井曲線比照研究楊德平,劉鵬瑞(山東省地質科學實驗研究院,山東濟南250013)摘要:在臨清市幾個地熱勘查工程工作中應用了大地電場巖性測深技術,主要用于了解深部熱儲層的含水情況,選定地熱井井位,取得了較為理想的結果.通過與測井及鉆井結果比照,說明該方法能夠較為準確地反映地層含水層段的深度,厚度等情況,為井位選取提供可靠的依據(jù).在01140m的第四系,新近系明化鎮(zhèn)組及1720m以深的古近系東營組含水層多與大地電場巖性測深的0值及低正值(+0.5+1.O)相對應;在1

2、1401720m的新近系館陶組含水層多與其0值,負值相對應.因大地電場巖性測深曲線是地下多種因素的綜合反映,有時也會得出不準確的結論.盡管如此,對于地熱勘查,該方法仍是很有價值的.今后應考慮擴大該技術在地熱勘查中的應用范圍和應用方式,如用于調查區(qū)域內的熱儲層頂?shù)装迓裆钋闆r,熱儲層厚度,斷裂構造的位置及產狀等.關鍵詞:地熱勘查;大地電場巖性測深;測井;比照;山東臨清中圖分類號:P631.811;P314.3文獻標識碼:A0引言大地電場巖性測深技術是2O世紀8O年代中期興起的一種新的地面物探方法.它的根本原理是在地面上用不接地探頭感測地下的上升電場.根據(jù)接收電場,輸出類似電阻率測井曲線的巖性測深曲

3、線,橫坐標是視綜合電阻率(Qm),縱坐標是深度(m).再根據(jù)巖性測深曲線劃分地層界面,分析地層巖性及地質構造,確定可能含水地質體.大地電場巖性測深技術是一種微分效應的物探方法,較常用的視電阻率四極測深是一種綜合積分效應的地面物探方法.在臨清市頤清園小區(qū),御臨苑小區(qū)地熱勘查中應用了大地電場巖性測深技術.現(xiàn)就兩個地熱井的大地電場巖性測深和測井資料做一比照研究,考查大地電場巖性測深在層狀熱儲地熱勘查中的應用效果.1不同巖性層段測井視電阻率和自然電位總體特征1.1不同巖性層段的視電阻率特征在1000m(指地表以下1000m,下同)以上井段,粘土,粉砂,泥巖,粉砂巖地層視電阻率曲線呈低值反映,一般為5l

4、Ol2m;細砂巖地層為1O1512m;中,粗砂巖層段一般為152512m;含砂礫巖層可高達5012m以上;1000m以深井段由于含水礦化度較高,同一巖性的視電阻率值比淺部降低.1.2不同巖性層段的自然電位特征自然電位在泥巖,粉砂巖層段呈基值反映.ZK2地熱井01150m井段,ZK3地熱井2001400m井段中的含水砂巖層段,自然電位曲線呈正異常反映,與視電阻率高阻相對應,井深1150m(或者1400m)以深井段的含水層因礦化度較高,自然電位曲線呈負異常反映(圖1,2,3,4).2測井確定的含水層大地電場巖性測深特征含水層大地電場巖性測深特征,其數(shù)據(jù)經歸納整理詳見表1.收稿日期:20050711

5、;修訂日期:2006一O110;編輯:孟舞平作者簡介:楊德平(1963-),男,山東壽光人,高級工程師,從事地質礦產及地熱勘查工作.山東省地質科學實驗研究院,山東省臨清市城區(qū)頤清園小區(qū)地熱單井地質報告,2003年.?37?第22卷第4期山東國土資源2006年4月深度含水測井曲線地層巖性性視電阻率自然電位大地巖性測椿曲線m10368l2l5一100my)2_一l一0一l一2l0l3泥巖IO0ol02l中細砂芒Iuzo到琳君業(yè)l04C粉細砂巖專l049中細砂來縣二>耋;t078粉細砂差/IUj化石/南092泥礫巖習=1O9君之.llo0ll05粉砂巖,泥巖圭.Il33粉砂巖ll42砂

6、礫巖荊委.¨72砂質泥荽?罐NOll82細砂巖I190粉砂巖L泥蚩t200圖1ZK2地熱井10001200m井段測井曲線與大地電場巖性測深曲線比照圖測井曲線地層深度巖性含水視電阻率自然電位大地巖性測探曲線f03681:一(100my)十109性-2一l-0一l一2永層毒,耋水層;NGl68l細砂巖主爭喜-_L租抄巖I693細砂巖永層中粗1707砂巖l7l4細砂巖永層/l722細礫巖p<l730粉砂巖,r一l746細砂巖,一一ED,I77l粉砂巖l777細砂巖,一水層一1800粉砂巖l800叁;蘭圖2ZK3地熱井15001700m井段測井曲線與大地電場巖性測深曲線比照圖?

7、38?測井曲線j電I曇深度巖性含水視電阻率自然電位大地巖性測探曲線性481214一l00十(神600-I一0一I一2609中粗砂差永層630粉砂巖635租秒巖/永層_二5,NM永層三三=)1銣L730泥巖7l7加粗砂巖永層:=L蓽一電747泥巖一LT婦753瑚甲抄君永層I776l(r一永層之79l中砂巖80.圖3ZK3地熱井600800m井段測井曲線與大地電場巖性測深曲線比照圖嗵層深度含測井曲線大地巖性測深曲線視電阻率自然電位(ffi)巖性性2468一10o+l500一卜_o一2一細砂箋524巖,水層=一/水層=¨中砂,芒/575巖l,=一I爭¨sI1rj細砂t598巖NM

8、水層中彩1669巖粗砂.1696巖,一l7l0砂砑/r盞螺粉砂辜,>¨1760巖主=:=二NG粉細t788砂主三三三l800圖4ZK3地熱井15001800m井段測井曲線與大地巖性測深曲線比照圖第22卷第4期成果與方法2006年4月表1測井確定的含水層的大地電場巖性測深特征含水層深度/m視電阻率特征含水層深度/m視電阻率特征含水層深度/m視電阻率特征含水層深度/m視電阻率特征ZK2291.6295.40596.1603.0+,0905.9914.11456.61458.4一,0305.4309.5+632.8638.9一,01020.81025.1+1494.91500

9、.5341.4345.5+691.6695.31086.31091.9+15O9.91586.3一.+429.8431.8一,0717.0724.5一.01138.01140.9一,01587.11621.3一.0451.6453.40727.173l_801261.81264.1一,01622.61682.4一.0.+497.0503.5+749.6761.8一,01323.61327.31684.11702.5一,+504.6512.4828.9832.5+1333.31336.81703.81722.4+521.9528.9+867.8877.0+1400.01407.11753.817

10、61.4+568.9572.9879.3883.81415.3142.10,+1764.61766.6+584.0586.6一,0892.1898.0+1431.51442.4+1775.91781.5+ZK31O21.51O3O.0+,一1272.51275.10,一1517.81522.9一,01692.81697.8+1034.91038.9+,一1345.01348.5+1525.01539.4+1704.41711.41051.91O55.6+136O.81365.1+1543.31551.4+1761.01763.51068.31072.0+,一1374.01377.5一,0159

11、3.61607.0一.0.+1769.81772.6+l118.4l123.3+,01382.11386.3一,01608.61622.9一,0,+1778.91782.1+,01149.11159.30.一1396.51399.3+1631.11650.4一.01819.8182l_1+176.81180.00l4l1.914l4.9+1662.01682.01244.81249.30,一l456.5l499.6+,01684.81689.5+表中+,0,一,分別表示大地電場巖性測深為正值,近0值和負值.3地層各層段特征3.1第四系深度0296m左右為第四系,上部是松散的粉砂,粘土,粉砂質粘

12、土,細砂等.在細砂,粉砂層中有多層含水層,并且含水層為淡水層.在視電阻率測井曲線上表現(xiàn)為低阻層段為主,自然電位曲線表現(xiàn)為高的平均值,含水層與正異常對應.含水層段在大地電場巖性測深曲線上主要表現(xiàn)為正低值(+0.5+1.0)特征,局部出現(xiàn)負值.3.2新近紀新近紀地層在該區(qū)主要發(fā)育黃驊群,黃驊群可分為上,下兩套巖層,下部粒度偏粗,色調較雜,為館陶組;上部粒度偏細,為明化鎮(zhèn)組.(1)明化鎮(zhèn)組深度大約2961140m為新近紀明化鎮(zhèn)組,巖性為弱固結的泥巖,粉砂巖,細砂巖,中砂巖等,以上粗下細為特征,在視電阻率測井曲線上表現(xiàn)為多個高阻層段,自然電位曲線由于含水層礦化度的增高,其平均值降低,含水層段多數(shù)正異常

13、相對應,少數(shù)與負異常對應.含水層段在大地巖性測深曲線上表現(xiàn)為低正值,0值或低負值(圖1,圖3).(2)館陶組深度大約11401720m為新近紀館陶組,以上細下粗為特征.上部主要為泥巖,粉砂質泥巖,粉砂巖,細砂巖互層;下部主要為石英砂巖,粗砂巖,并含黑色燧石結核.底部有一層厚8m左右的細礫巖,礫石直徑大小26mm.視電阻率測井曲線上表現(xiàn)為高阻層段明顯減少,自然電位平均值先降后升的特征.館陶組雖然存在多層細砂巖,中砂巖,巖石的固結性明顯強于明化鎮(zhèn)組,但由于含水層段的水礦化度普遍較高,綜合作用使其視電阻率的高阻段明顯少于明化鎮(zhèn)組,視電阻率的幅值也明顯降低,自然電位平均值降低.含水層段與視電阻率高正異

14、常和自然電位負異常對應.含水層段在大地電場巖性測深曲線上表現(xiàn)為0值或負值特征.ZK2孔在1456.51499.6m大地電場巖性測深曲線沒能很好地反映,而測井曲線反映良好;大地電場巖性測深曲線對于1550.01820.0m層段的多個含水層反映良好(圖2).3.3古近紀東營組巖石固結程度明顯升高,主要為粉砂巖,泥巖.含水層段與視電阻率中低阻和自然電位負異常相對?39?第22卷第4期山東國土資源2006年4月應,自然電位平均值隨深度增加而緩慢升高.大地電場巖性測深曲線上多表現(xiàn)為正高值(1.52.0),含水層少且薄,大地電場巖性測深曲線表現(xiàn)為0值或正低值,在ZK3孔1805m,1852m局部層段有含水

15、層顯示(圖2,圖4).4地層界線點的判斷4.1第四系與新近紀明化鎮(zhèn)組的界面特征根據(jù)電測井及地熱井鉆井結果可知該區(qū)第四系底界應在290296m.在視電阻率測井曲線上表現(xiàn)為迅速出現(xiàn)多段高阻段及由低阻段向高阻段的轉變.第四系松散沉積物中的含水層主要以淡水為主,故自然電位表現(xiàn)為高平均值.大地電場巖性測深曲線在對第四系與新近系界線的表現(xiàn)上沒有這一明顯的轉變.大地電場巖性測深曲線由280310m有一個數(shù)值升高過程,由0.01.0升高到0.52.0.至390m左右出現(xiàn)一個含水層段.在第四系中的含水層段多處為正值段(如ZK2中的50110m,175270m等).4.2新近紀明化鎮(zhèn)組與新近紀館陶組的界面特征根據(jù)

16、電測井及鉆井結果該界面應在11421180.5m,該界面在視電阻率測井曲線上表現(xiàn)明顯,表現(xiàn)為視電阻率高值層段明顯減少,自然電位平均值緩慢降低.在大地電場巖性測深曲線上該界面特征并不明顯,在ZK2處表現(xiàn)為在10601070m由正高值+1.5+2.0至11201155m出現(xiàn)3個負值(一1.0一1.5)與正值(3-1.5)相間分布的層段(圖1).在ZK3表現(xiàn)為由11201125m正高值(3-1.5+2.0)過渡為11301165m的負低值或正低值(一0.33-0.8)的含水層段.4.3新近紀館陶組與古近紀東營組的界面特征在ZK2孔中該界面深度為1722.0m,在ZK3孔中為1710.5m.在視電阻率

17、測井曲線上,由于有砂礫巖層存在,出現(xiàn)一個視電阻率高值,但由于該層段富含高礦化度熱水,使視電阻率高值幅度降低.自然電位曲線出現(xiàn)明顯負異常,但由于巖石粒度較粗,故平均值反而有所升高.由于該層段有含水的砂礫巖層存在,故大地電場巖性測深曲線反映明顯,ZK2孔表現(xiàn)為由1680?40?1695m的負低值一正低值(一0.50,03-0.5)的含水層段,迅速升高至16951730m的正高值(3-1.5+2.0)(圖2).ZK3孔在大地巖性測深曲線上反映更為明顯,表現(xiàn)為由16601670m的負低值一正低值(一0.53-0.5)迅速升高至16801710m的正高值(3-1.5+2.0),只是在17151725m處

18、又降為負低值(一0.3一0.5)(圖4).5結論與認識(1)臨清地區(qū)第四系,新近紀明化鎮(zhèn)組,古近紀東營組含水層多與大地巖性測深的0值及低正值(0.0+1.0)相對應,而館陶組含水層與0值或負值(一1.50.0)對應.(2)看視電阻率測井曲線和自然電位曲線及大地電場巖性測深曲線應從一個層段總體上去考查,不要僅注意某一深度處的特征.(3)大地電場巖性測深曲線是地下多方面因素的反映,如地層固結性,粒度,含水性,地下水的礦化度,破碎程度等,大多數(shù)情況下對地層含水性的表現(xiàn)是準確的,但有時受其他因素的干擾,可能得出不準確的結論.如,ZK2處1456.51499.6ITI的含水層段大地電場巖性測深曲線沒能很

19、好地反映;9651015ITI,11051110ITI,11151223ITI是沒水層段,但在大地電場巖性測深曲線上卻是負值.(4)以往的工作多將大地電場巖性測深工作用于局部地熱有利地段選定井位,今后可考慮除對局部地段研究不同深度的含水特征外,還可擴大其探測范圍,如考慮在面上布置大地電場巖性測深工作,測點密度1個點/kin2個點/kin,了解更大范圍的熱儲信息,如熱儲層頂?shù)装宓穆裆钋闆r,含水性,熱儲層厚度變化情況,斷裂構造展布,產狀等.(5)根據(jù)大地電場巖性測深結果,在I臨清地區(qū)地下埋深20502400ITI處,有另外一個較厚的含水層段,含多個含水層,總厚度約147m,該層位相當于古近紀東營組

20、和沙河街組一段.(6)大地電場巖性測深曲線與自然電位曲線對應較與視電阻率測井曲線對應更為接近.參考文獻:1長春地質學院.水文地質工程地質?物探教程M.北京:地質出版社,1980,73132.第22卷第4期成果與方法2006年4月ContrastStudybetweentheMethodofTelluricElectricityFieldandLoggingCurveinLithologySoundingofGeothermalExplorationinLinqingCityYANGDe-ping,LIUPengrui(ShandongInstituteandLaboratoryofGeolog

21、icalSciences,ShandongJinan250013,China)Abstract:Lithologysoundingtechnologyoftelluricelectricityfieldisappliedingeotherma1exDlorationinLinqingcity.ItISusedtoknowwater-bearingconditionindeepreservoirandfixgeothermalwe1lleve1.whichhavegainedgoodresult.Throughresultscontrastbetweenlogginganddrilling,it

22、isregardedthatthismethodcanreflectdepthandwidthofwater-bearinglayers,whichcanprovidereliablebasisforselectingwelllocation.Thistechnologycanbeusedtosurveydepthandwidthofreservoir,faultstructurelocationandoccurrenceregionally.Keywords:Geothermalexploration;lithologysoundingtechnologyoftelluricelectricityfield;logging;contrast;LinqinginShandongprovince(上接第36頁)StudyonGeological